L’imagerie TEP-IRM

En juin 2013, le Secrétariat Scientifique du CEDIT, en collaboration avec le Département des Investissements Mobiliers et de l’Ingénierie Biomédicale (DSIMIB) de l’AP-HP, a réalisé une synthèse des données cliniques et médico-économiques des dispositifs hybrides d’imagerie TEP-IRM, par ailleurs en cours d’évaluation par d’autres agences à travers le monde (ex : NIHR – Royaume-Uni, HealthPACT – Australie ou ECRI – Etats-Unis).

Aspects techniques

Le principe de fonctionnement d’un TEP-IRM est la combinaison d’informations provenant de sources différentes, l’imagerie métabolique de la TEP et l’imagerie morphologique et fonctionnelle de l’IRM.

L’assemblage de ces deux techniques a été difficile à réaliser en raison notamment des interférences entre les matériels : les champs magnétiques importants nécessaires à l’IRM perturbent les photomultiplicateurs TEP et l’électronique inhérente à la TEP perturbe les acquisitions IRM.

D’autres difficultés consistent en la manière de fusionner des images tridimensionnelles des tissus mous, la mise en correspondances de deux images sans repères fixes identifiables, la divergence des images qui augmente avec le délai entre leurs acquisitions, etc.

Ces problèmes ont amené certains industriels à développer des solutions techniques diverses :

  • TEP et IRM « intégrés » : la société Siemens Medical a développé le Biograph mMR (molecular Magnetic Resonance) qui incorpore dans une seule machine les techniques TEP et IRM et permet une acquisition 3D simultanée du corps entier (figure 1). L’anneau de détection TEP et les photomultiplicateurs (insensibles aux champs magnétiques) sont intégrés à l’intérieur d’un système IRM 3 Tesla (Siemens AG 2010). L’acquisition se fait selon un protocole IRM standard tandis que la caméra TEP collecte les données en arrière-plan. Une acquisition simultanée corps entier peut durer entre 45 et 75 minute suivant un protocole impliquant ou non un produit de contraste. L’appareil peut également être utilisé en tant qu’appareil IRM « stand alone ». Sa nature intégrant les deux fonctions dans un seul appareil lui permet de ne pas occuper plus de place qu’une IRM conventionnelle.

Biograph mMR de Siemens MedicalLe Biograph mMR de Siemens Medical

  • TEP et IRM « bout à bout » : Le système développé par Philips Healthcare, l’Ingenuity TF PET/MRI, combine des dispositifs TEP caméra « temps de vol » Astonish ou Gemini TF et IRM Achieva 3T installés à une distance d’environ 3 mètres l’un de l’autre mais connectés par un lit d’examen unique, pivotant de 180° et permettant un déplacement du patient sans que sa position ne change entre les deux examens. Des éléments protecteurs isolent l’électronique et les photomultiplicateurs du tomographe TEP des effets du champ magnétique de l’IRM. D’autres modifications de ces composants ont également été appliquées pour diminuer leur risque de parasiter les images d’IRM (figure 2). Une acquisition corps entier dure entre 24 et 30 minutes : 6 minutes d’IRM pour le calcul des coefficients d’atténuation et de 18 à 24 minutes d’images TEP en six à huit positions de lit de trois minutes à chaque fois. Chacun des dispositifs est utilisable individuellement. Néanmoins, l’unicité du lit d’examen interdit un usage simultané des deux appareils.Ingenuity TF de Philips Healthcare

L’Ingenuity TF de Philips Healthcare

  • TEP et IRM « côte à côte » : La société General Electric ne propose pas de matériel spécialement dédié à cette technique hybride mais propose un complexe de salles adjacentes permettant de transférer le patient d’un scanner à l’autre à l’aide d’une table mobile. Les deux examens se font séparément et le référentiel de la table d’examen reste le même en s’assurant toutefois que le patient reste parfaitement immobile entre les deux examens. Cette solution permet aussi l’utilisation indépendante des deux imageurs. Elle suppose, si l’on vise à réduire les délais entre acquisitions, la collaboration pendant ces acquisitions des personnels médicaux et techniques des deux disciplines concernées sur le même plateau technique.A noter que les systèmes Biograph mMR et Ingenuity TF ont obtenu depuis 2011 leur autorisation d’utilisation dans différentes parties du monde : Europe (marquage CE), Etats-Unis (autorisation FDA), Canada et Australie.

Une vingtaine de Biograph mMR et 9 Ingenuity TF sont en fonction dans le monde, en recherche et/ou en clinique, et deux sont prévus en France à Lyon et à Orsay dans des instituts de recherche (Université Lyon I et CEA).

Aspects médicaux

Sources d’information

La recherche bibliographique nous a fourni quelques évaluations prospectives émanant d’institutions d’évaluation de technologie de santé, (HealthPACT (1), NIHR (2), ECRI (3)) et quelques études comparatives non randomisées (4–8) non prises en compte dans les rapports précédemment cités. De plus, douze petites études regroupées dans un récent numéro spécial d’Investigative Radiology (9–21) exclusivement consacré aux explorations multimodales, mettent clairement en avant les explorations TEP-IRM.

Apport diagnostique

– Oncologie

L’analyse prospective de l’HealthPACT (1) recense trois études de petites tailles utilisant souvent des prototypes des machines actuelles, comparant les systèmes hybrides aux examens par TEP/TDM.

Une des études comparatives incluant 62 patients avec différents cancers a évalué le système Ingenuity TF, une autre étude incluant 10 patients avec des masses intracrâniennes a évalué des images du cerveau par un prototype du Biograph mMR, et une dernière incluant 8 patients atteints de cancer de la tête et du cou a évalué à nouveau un prototype du Biograph mMR.

Pour l’ensemble de ces études, la comparaison TEP/IRM et TEP/TDM a rapporté une corrélation des observations (valeurs normalisées de fixation du radiotraceur (SUV) des lésions et ratios tumeur/substance grise et tumeur/muqueuse nasale) et aucune différence de qualité n’a été observée entre les deux types d’examens TEP (voire même une meilleure image pour la TEP/IRM pour l’étude de plus petite taille). Aucun artéfact significatif n’a été détecté dans les images IRM des appareils hybrides. Ces résultats préliminaires encouragent les auteurs à conclure à l’applicabilité clinique de cette technique d’imagerie. En se basant sur ces résultats, l’agence australienne estime que les systèmes hybrides peuvent être aussi efficaces que les TEP/TDM pour l’acquisition des régions d’intérêt pour les cancers du cerveau et de la tête et du cou, même s’il apparaît que les images TEP d’une machine hybride incorporant TEP et IRM sont de qualité moindre que celles d’un appareil TEP « stand alone » récent. L’agence conclut néanmoins qu’aucune donnée ne suggère de réelle amélioration des résultats cliniques ou de la prise en charge des patients, et que la technologie hybride devrait encore être destinée à la recherche, en attendant de plus grandes études pour conclure à une utilisation clinique.

La prospective du NIHR (2) s’appuie sur des études de petites tailles évaluant les avantages des différents systèmes hybrides par rapport aux scanners existants, pour en déterminer l’utilisation la plus pertinente et déterminer les profils des groupes de patients-cibles. Ces études ont inclus des patients souffrant de cancers de la tête, du cou, du cerveau, de la prostate ou du sein. Les résultats ne permettent pas de définir clairement de quelle manière cette technologie pourrait améliorer la santé d’un patient dans le système de santé anglais. Les auteurs recommandent la réalisation d’études de dimensions plus conséquentes pour conclure.

L’édition de Mai 2013 du journal Investigative Radiology (9-21), consacrée à l’imagerie hybride TEP/IRM a recensé douze études de petites tailles (de 5 à 80 patients) abordant l’optimisation de l’examen (temps d’acquisition, correction d’atténuation, du bruit…), la faisabilité et l’efficacité du TEP/IRM comparé ou non au TEP/TDM pour le diagnostic et la stadification de différents cancers (neuroendocrine, prostate, colorectal, thyroïde, sein, tête et cou…) ou lésions pulmonaires. L’étude comparative TEP/IRM vs TEP/TDM la plus importante (18), incluant 80 patients atteints de différents cancers, a évalué un examen par Biograph mMR, rapportant une très bonne qualité d’image dans les deux modalités de l’appareil et des taux de détection similaires à ceux du TEP/TDM. Les études plus modestes ont rapporté une bonne faisabilité de l’examen TEP/IRM dans les modalités étudiées, pour une efficacité et une qualité d’image globalement similaires aux systèmes de référence TEP ou TEP/TDM utilisés.

Quelques études en dehors de ces revues ont recensées. Une étude (4) portant sur la stadification du cancer du poumon chez 10 patients rapporte une bonne qualité d’image et une caractérisation des lésions pulmonaires similaire pour la TEP/IRM par rapport à la TEP/TDM. Une étude comparative, portant sur 43 patients (7) examinés pour la prise en charge de différents types de cancer, rapporte une qualité de détection des lésions équivalente entre l’examen TEP/IRM (Biograph mMR) et celui TEP/TDM.

La revue de l’ECRI (3) ne s’appuie pas directement sur des résultats cliniques, mais recense 6 essais cliniques comparatifs (gold standard : TEP/TDM) en cours de réalisation. Ces études incluent entre 20 et 200 patients, pour différentes utilisations : différents cancers (colon, tête et cou et poumon), lésions métastasiques de cancer du sein, détection et stratification du risque d’athérosclérose, pertinence des images TEP/IRM avant, pendant et après chimioradiothérapie pour le cancer du col utérin, valeur prédictive négative de la technique pour la chimioradiothérapie néoadujvante préopératoire ou précision du TEP/IRM pour la stadification du cancer de la vessie étendu aux muscles, par rapport au TEP conventionnel. Les résultats de ces études sont attendus entre 2013 et 2019.

– Cardiologie

Une revue systématique de la littérature réalisée par des chercheurs de l’université de Munich dans le domaine de l’imagerie cardiaque (6) cherche à identifier les avantages liés à la technique TEP/IRM. Selon les auteurs, cette technique pourrait être indiquée pour l’évaluation de la fonction ventriculaire gauche comme standard de référence, pour la viabilité myocardique et l’infarctus, pour définir la structure cardiaque et pour l’imagerie moléculaire (en utilisant la spectroscopie IRM). Les auteurs reconnaissent l’aspect prometteur de la technique mais ont cependant souligné la nécessité d’études plus avancées et recommandé de la destiner à la recherche en attendant des preuves plus solides pour les indications cliniques et l’utilisation en routine.

– Neurologie

Une petite étude (5) portant sur 15 patients a évalué l’efficacité de l’Ingenuity TF pour la neuro-imagerie en suivant les protocoles d’acquisition standards pour chacune des deux techniques employées. La qualité diagnostique est jugée très bonne avec les deux techniques et les auteurs concluent que le système hybride a permis de minimiser l’inconfort du patient tout en maximisant l’information collectée.

– Pédiatrie

Une étude (8) incluant 15 enfants pris en charge en oncologie pédiatrique suggère que si l’intégration TEP et IRM permet d’obtenir un gain de temps et de ressources pour la première étape de diagnostic (procédure diagnostique « one-stop-shop ») par rapport aux procédures diagnostiques séquentielles réalisées auparavant, la durée nécessaire pour un examen corps entier est plus longue qu’avec la TEP/TDM. Les auteurs concluent néanmoins à la fiabilité et à la valeur diagnostique ajoutée du dispositif.

Sécurité

Aucune étude abordant des enjeux de sécurité spécifiques aux machines hybrides n’a été identifiée. Cependant, les différents rapports prospectifs rappellent que les problèmes de sécurité des deux technologies mises en jeu s’appliquent aux machines hybrides. Ainsi les dispositifs TEP/IRM sont contrindiqués pour les populations pour qui l’usage d’une des technologies est contrindiqué : par exemple, pour l’IRM, les personnes à risque lors de l’utilisation d’un champs magnétique (femme enceinte, enfant de moins de deux ans…) ou équipé d’un dispositif non compatible à l’IRM (pacemakers non-compatible, cœur artificiel…), et pour la TEP, les patients jeunes et les enfants, dont les changements physiologiques liés à la croissance les exposent à de plus importants risques relatifs aux rayonnements répétés.

Les risques habituellement associés au rayonnement et pouvant entraîner un développement de cancer lors d’examens TEP répétés sont évidemment à prendre en considération. Cependant, plusieurs études abordant ce risque suggèrent qu’un examen TEP/IRM permettrait de réduire la dose effective de rayonnement par rapport à un examen TEP/TDM (1, 2, 3, 5, 7, 8), concluant au bénéfice très probable de l’emploi de cette machine hybride en termes de risque d’exposition, notamment en pédiatrie. Ainsi, l’étude comparative TEP/IRM versus TEP/TDM de 43 patients (7) a présenté une quantification de radiotraceur SUV légèrement inférieure (de 21% pour la SUVmax et de 11% pour la SUVmoy)  mais statistiquement significative pour l’examen TEP/IRM (p<0,05). Une dose effective de traceur inférieure de 20% à celle de l’examen TEP/TDM a été mesurée pour l’examen TEP/IRM de l’étude d’oncologie pédiatrique (8). L’étude de neuro-imagerie (5) a souligné une dose effective de radiation potentiellement réduite pour la TEP/IRM, en comparaison à la TEP/TDM, mais sans données précises.Le risque d’allergie aux produits de contrastes utilisés est aussi à prendre en compte (3).

Pour le personnel, les normes de radioprotection lors d’un examen TEP sont appliquées (protections, zone de stockage séparée…), mais un risque d’entraîner une exposition plus importante du personnel existe en raison d’une préparation plus longue du patient pour un examen TEP/IRM par rapport à un examen TEP/TDM (3).

Aspects économiques et médico-économiques

Les différents rapports ont évalué les coûts potentiels d’un dispositif d’imagerie TEP/IRM dans le contexte de leur pays respectif.

Ces études ont évalué le Biograph mMR autour de 4,7 millions d’euros (1, 3) et le coût de l’Ingenuity TF entre 4 et 4,5 millions d’euros (3). Ces sommes sont à comparer avec le prix d’un appareil TEP/TDM, d’environ 2 millions d’euros (2, 3). Il est précisé que des coûts supplémentaires, en dehors du matériel même, sont à prévoir lors de l’implémentation de cette technologie, en raison des coûts de formation ou de l’impact sur le flux de travail notamment par un temps d’examen a priori plus long qu’un examen TEP/TDM.

L’étude anglaise du NIHR (2) a rapporté qu’en tenant compte des études fournies, il est difficile de considérer encore l’impact des systèmes hybrides en termes de coût, d’économie ou de service.

Aucune évaluation médico-économique de cette technique n’est disponible.

Aspects organisationnels et d’acceptabilité sociale

Les éléments retrouvés dans la littérature ne mentionnent pas ces aspects.

Discussion

Les résultats disponibles sur les aspects médicaux de cette technique sont encore extrêmement fragmentaires ; son impact potentiel est donc largement hypothétique. La discussion aborde davantage l’aspect orientation de recherches que l’aspect opérationnel.

Place dans la stratégie diagnostique

Le rôle de cette nouvelle technologie hybride dans le parcours de santé semble être principalement pour le domaine oncologique, mais aussi, dans une moindre mesure, cardiaque, neurologique et pédiatrique. Le standard de référence pour ces applications est l’imagerie TEP/TDM, à présent bien implantée dans le réseau d’imagerie français en pratique clinique.

Mais le couplage TEP et IRM pourrait fournir des solutions diagnostiques différentes, en apportant des éléments complémentaires aux autres techniques d’imagerie en particulier dans la différenciation tissulaire des tissus mous et des tumeurs. Ainsi, l’imagerie IRM de diffusion offre des informations fonctionnelles pertinentes en oncologie et les séquences de Dixon permettent de définir efficacement les cartes d’atténuation tissulaire.

Les premiers résultats d’études comparatives semblent indiquer une qualité d’images et une efficacité similaires aux examens TEP/TDM dans les différents domaines pathologiques, mais le temps d’examen TEP/IRM dépendant des séquences IRM, qui demeure encore assez conséquent pour les deux types d’appareils (par exemple (1) TEP/TDM corps entier environ 7 minutes contre TEP/IRM environ 25 minutes), reste un facteur limitant pour envisager une utilisation en routine. Cette durée reste cependant inférieure à la durée de réalisation de deux examens sur des machines dissociées.

Mais la piste pouvant faire prévaloir le recours à une machine TEP/IRM est la réduction de l’exposition aux rayonnements par rapport à la TEP/TDM. Si suffisamment de preuves sont apportées au cours des prochaines études, l’examen TEP/IRM pourrait à terme devenir le standard de référence pour le diagnostique de populations plus vulnérables au rayonnement (enfants, femmes enceintes…) ou nécessitant un nombre important d’examens. La technique pourrait aussi être pertinente simplement dans les cas nécessitant à la fois un examen TEP/TDM et un examen IRM et où l’impact de l’imagerie TDM serait moindre par rapport à celui de l’imagerie IRM.

Aspects organisationnels

Enfin, d’un point de vue structurel, l’installation d’un appareil de TEP/IRM doit répondre à certaines contraintes. En terme d’espace, même si le Biograph mMR ne nécessite pas plus de place qu’une IRM conventionnelle, une salle dédiée est nécessaire car elle doit combiner à la fois les contraintes d’implantation d’une IRM (cage de Faraday, évent d’hélium…) et les contraintes d’implantation d’un TEP/TDM (radioprotection, proximité immédiate du laboratoire chaud..). Cette salle dédiée doit donc être impérativement au sein d’un service de médecine nucléaire et obtenir un agrément de l’ASN.

L’Ingenuity TF avec ses deux machines successives requiert un encore plus grand espace. La contrainte de temps due aux examens longs doit pouvoir s’adapter convenablement aux plannings d’examens tant pour le personnel que pour les patients. Une formation interdisciplinaire est requise pour les différents intervenants et peut s’avérer compliquée à mettre en place, notamment chez les praticiens d’une technique ou de l’autre qui doivent assimiler une seconde pratique.

Conclusion

La technologie hybride d’imagerie TEP/IRM développée a surmonté les difficultés techniques pour proposer des appareils pouvant mettre en œuvre les atouts des techniques d’imagerie TEP et IRM. Cette technique hybride peut alors se positionner comme une alternative prometteuse à la TEP/TDM pour l’imagerie diagnostique, principalement en oncologie, mais aussi en cardiologie, neurologie et pédiatrie. Les données disponibles présentent une qualité d’image similaire pour une exposition au rayonnement potentiellement inférieure par rapport à la TEP/TDM, mais s’avèrent insuffisantes pour conclure à l’efficacité certaine de la TEP/IRM pour les indications proposées.

Cependant, si la preuve est faite de la réduction de dose effective de radiation obtenue pour une durée d’examen et une organisation adaptées à l’utilisation en routine, des indications cliniques exploitant les atouts de la technique de TEP/IRM pourraient rapidement émerger. En attendant les résultats d’études plus approfondies et à plus long terme, les machines hybrides de TEP/IRM semblent pour l’instant destinées uniquement à la recherche clinique.

Références

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