La tomographie par émission de positons dans les carcinomes épidermoïdes de la tête et du cou

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  • Ann Otolaryngol Chir Cervicofac, 2006; 123, 5, 227-239 2006. Elsevier Masson SAS. Tous droits rservs

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    DOSSIER THMATIQUE

    La tomographie par mission de positons dans les carcinomes pidermodes de la tte et du cou

    C. Conessa (1), P. Clment (1), H. Foehrenbach (2), J.L. Poncet (1)

    (1) Service dORL et de Chirurgie de la Face et du Cou, (2) Service de mdecine nuclaire, Hpital dInstruction des Armes du Val de Grce, 74 boulevard Port Royal, 75230 Paris Cedex 05.Correspondance : C. Conessa, ladresse ci-dessus.E-mail : clconess@numericable.frReu le 21 juin 2006. Accept le 21 juin 2006.

    Positron Emission Tomography in Head and Neck Squamous Cell Carcinomas

    C. Conessa, P. Clment, H. Foehrenbach, J.L. Poncet

    18F-Fluorodeoxyglucose positron emission tomography (PET) is an imaging modality whichis becoming increasingly esential in oncology, especially in the management of head andneck squamous cell carcinomas (SCC).The most common uses of the PET are listed in this thematic study: initial staging, cervicallymph node metastases from an unknown primary tumor and post-therapeutic follow-up.The advantages and drawbacks of this imaging tool are wheighed here according to bothour experience and data from the literature. Decision schemes are suggested for each useso as to optimize the use of this imaging modality in the management of these SCC.Other fields of application for the PET are mentioned, such as the in-progress evaluation ofresponse to chemotherapy, the interest of this imaging tool in radiotherapy as well as cur-rent biochemical developments concerning new tracers.

    Key words: Positron emission tomography, head and neck cancer, 18F-FDG, squamous cell carcinoma.

    La tomographie par mission de positons dans les carcinomes pidermodes de la tte et du cou

    La tomographie pas mission de positons (TEP) au 18F-Fluorodeoxyglucose est un examenqui simpose de plus en plus en oncologie et semble devenir indispensable dans la prise encharge des carcinomes pidermodes de la tte et du cou.Dans ce dossier thmatique sont exposes les indications les plus courantes de la TEP : bilaninitial, adnopathies cervicales mtastatiques sans site primitif dcelable et enfin le suivipost-thrapeutique.Les avantages et limites de cet examen sont exposs, partir de notre exprience et desdonnes de la littrature. Des schmas dcisionnels sont proposs pour chaque indicationafin doptimiser lutilisation de cet examen dans la prise en charge de ces carcinomes pi-dermodes.Les autres champs dapplication de la TEP sont voqus comme lvaluation de la rponseau traitement en cours de chimiothrapie, lintrt de cet examen en radiothrapie ainsique les dveloppements biochimiques en cours portant sur les nouveaux traceurs.

    Mots-cls : Tomographie par mission de positons, cancers de la tte et du cou, 18F-FDG,carcinome pidermode.

    Ann Otolaryngol Chir Cervicofac, 2006 ; 123, 5, 227-239

    INTRODUCTION

    La tomographie par mission de posi-tons (TEP) au 18 fluorodoxyglucose(18F-FDG) sest trs rapidement dve-loppe en oncologie et elle est actuel-lement devenue incontournable dansce domaine. Il sagit dune imageriemtabolique qui permet de visualiserpour la premire fois lactivit des cel-lules tumorales et davoir, en un seulexamen une vritable cartographietumorale du corps entier la diff-rence des images anatomiques limi-tes une rgion.

    La TEP est une technique dimage-rie non invasive qui repose sur deuxpiliers fondamentaux, un appareilddi et un traceur radioactif destin tre inject un patient. Il sagitdonc dune technique scintigraphi-que. Si lexploration du cerveau taitle domaine privilgi initial de latechnique, ce sont les applicationscancrologiques qui ont amen sonintroduction dans la pratique mdi-cale.

    Les premiers appareils sont apparusdans les annes 70. Leur petit champne permettait que limagerie du cer-veau et celle de petits animaux.Secondairement, au dbut des annes80, ont t dvelopps des appareilspermettant des images des autres seg-ments anatomiques. En France, la pre-mire camra ddie usage cliniquea t installe lhpital dinstruction

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    des armes du Val de Grce en mars 1999. Il sagit doncdune technique dimagerie dutilisation rcente dansnotre pays. Il est vite apparu que cette technique pouvaitprsenter un intrt majeur pour les tumeurs malignes desvoies aro-digestives suprieures, la fois pour le bilan ini-tial mais aussi pour le suivi post-thrapeutique.

    Nous verrons les domaines dutilisation de la TEP, sonapport et ses limites dans les cancers ORL o les carcino-mes pidermodes reprsentent lessentiel de la patholo-gie tumorale maligne.

    PRINCIPES

    Plus quune simple technique dimagerie nouvelle desti-ne la recherche des lsions malignes, la TEP doit trevue comme une mthode de dosage de la concentra-tion dun traceur radioactif en tout point de lorganismedu patient auquel il a t inject. Les rsultats de cesdosages sont ensuite prsents sous la forme dimages tri-dimensionnelles. Si le traceur, dont on mesure la concen-tration, a t choisi de faon ce que son accumulationrsulte de lactivit dune fonction mtabolique, il serapossible de connatre le niveau dactivit de cette fonc-tion. Son altration en pathologie ou sa modulation pardes interventions pharmacologiques ou thrapeutiquespourront galement tre suivies.

    Lintrt de la TEP est prcisment de fournir une rela-tion directe entre la concentration locale relle du traceuret lintensit de fixation visible dans les images. Cette rela-tion est garantie par le mode trs particulier de dtectionde la radioactivit mis en uvre dans la camra TEP.

    En pratique, le positon mis par le radio nuclide, lefluor 18, nest jamais dtect lui-mme. Lappareil enregis-tre les photons gamma qui sont issus de lannihilation dupositon avec un lectron dans le corps du patient. Cesphotons sont mis simultanment et dans des directionsopposes 180. Ils donnent lieu la dtection de deuxvnements simultans en des points opposs de la cou-ronne de dtecteurs de la camra TEP.

    Cest pourquoi ce mode trs particulier est appeldtection en concidence des photons dannihilation.Grce ce mode physique de fonctionnement, les ima-ges dune camra TEP peuvent faire lobjet de correctionsde lensemble des phnomnes physiques intervenantdans leur formation. Lune des corrections importantesest celle de lattnuation exerce par les tissus du patientsur les photons mis partir des foyers daccumulationdu traceur.

    Le fluor 18 (18F) est actuellement lmetteur de positonsle plus facilement utilisable en raison de sa demi-vie de110 minutes. Le doxy-glucose, analogue au glucose, esttransport lintrieur de la cellule, puis son mtabolismeest bloqu. Ce blocage conduit laccumulation dudoxy-glucose dans la cellule. Son possible marquage par

    le 18F permet dobtenir une imagerie des tumeurs car lemtabolisme du glucose est prcocement exacerb dansla plupart des cellules malignes [1]. Cependant laugmen-tation de la glycolyse nest pas une caractristique desseules lsions noplasiques et certaines cellules comme lesmacrophages prsentent galement une activit mtabo-lique intense. De ce fait, les lsions inflammatoires peu-vent tre mises en vidence par le 18F-FDG et sont sourcesde faux positifs. linverse, certaines tumeurs, gnrale-ment dvolution lente, ne prsentent pas daugmenta-tion significative du mtabolisme du glucose et ne sontdonc pas dtectes.

    LES APPAREILS

    Trois types dappareils peuvent tre dcrits.

    Les camras scintillations ou concidence [2, 3]

    Ce sont des gamma-camras de mdecine nuclairemodifies pour enregistrer des vnements bi photoni-ques. Leur rsolution spatiale est proche des appareilsddis mais la diffrence majeure rside dans leur faiblesensibilit de dtection. Les images obtenues sont de qua-lit mdiocre. Ce type dappareil nest pratiquement plusutilis en France.

    Les camras ddies

    Elles ont t conues et optimises pour la dtection despositons et permettent dobtenir des images de grandequalit. La majeure partie des tudes, portant sur les indi-cations de la TEP, a t ralise avec ce type dappareil.Les images obtenues ne permettent cependant pas unelocalisation anatomique prcise des anomalies mtaboli-ques, occasionnant des faux positifs, en particulier dori-gine musculaire, mais aussi des difficults guider desbiopsies prcises sur les sites tumoraux. Ces appareilsnanmoins performants vont progressivement disparatrepour tre remplacs par lappareil suivant.

    La camra ddie associe la tomodensitomtrie (TEP-TDM)

    Il sagit dun appareillage hybride associant en un seul dis-positif tomographe par mission de positons et tomoden-sitomtre rayons X. Ce systme est dapparition trsrcente, le premier prototype ayant t conu au milieudes annes 90 pour aboutir au premier appareil commer-cialis en 2001. En 2006, la forme mature de lappa-reillage TEP est devenue un standard tant pour limageriediagnostique que pour des applications de recherche plus

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    fondamentales en physiologie, physiopathologie et phar-macologie. Les images TDM sont acquises au cours de lamme procdure dimagerie que celle de la TEP mais nonsimultanment puisque la ralisation du scanner seffec-tue gnralement avant la scintigraphie. La premirefonction des images du scanner est dordre physique puis-que ce sont elles qui vont permettre limportante opra-tion de correction de lattnuation. La seconde fonctionde ces images est dapporter les informations anatomi-ques qui optimisent lutilisation des donnes scintigraphi-ques.

    De nombreuses volutions techniques sont en cours,quil sagisse du principe mme de la dtection des posi-tons ou de laccroissement des performances de llectro-nique associe. La tendance actuelle est laugmentationde la sensibilit des appareils avec pour corollaire la rduc-tion des temps dexamen. De plus la rsolution spatialedes appareils, trs prochainement aux environs de 4 mm,et la performance des algorithmes de reconstructionsdimages font envisager des images reproduisant de plusen plus fidlement la distribution de la concentrationradioactive relle au sein des organes et des lsions.

    TECHNIQUE DEXAMEN

    Plusieurs quipes [4, 5] ont publi des recommandationspour standardiser et assurer la qualit des examens. Afindoptimiser les performances diagnostiques de lexamenau 18F-FDG, il est ncessaire de rduire les fixations phy-siologiques du traceur et de respecter un certain dlaientre linjection du traceur et la ralisation des images.Afin dobtenir des images de qualit, le patient doit tre jeun depuis plus de 4 heures afin de ne pas prsenter unehyperglycmie. La glycmie doit se situer entre 4 et7 mmol/l au moment de linjection du traceur. Les diabti-ques non quilibrs sont exclus en raison de la mauvaisepntration intracellulaire du FDG responsable dimagespeu contrastes. Le patient doit tre au repos avantlinjection et pendant lattente de limagerie, soit une deux heures. Une prmdication comportant une benzo-diazpine vise myorelaxante peut tre prescrite. Lexa-men TEP commence 45 90 minutes aprs linjection. Lesilence est exig avant la ralisation dun examen portantsur le cou pour viter la visualisation des muscles de laphonation. Lexamen ORL comporte une acquisition cen-tre sur le cou, optimisant la rsolution spatiale ceniveau. Il est complt par un balayage corps entier titrede bilan dextension. Linterprtation est effectue par lesmdecins du service de mdecine nuclaire et cette inter-prtation se fait visuellement car elle est suffisante pourdtecter une fixation anormale [6]. Il est possible de quan-tifier cette fixation grce lutilisation dindices semi-quantitatifs dont le plus courant est la StandardizedUptake Value (SUV). Cet indice permet de chiffrer linten-

    sit de la fixation mais il ne peut faire la diffrence entreune fixation dorigine tumorale ou inflammatoire, ce quilimite son intrt en ORL [7, 8]. Les images obtenues cor-respondent des coupes axiales, frontales et sagittales dela rgion cervico-faciale mais aussi du corps entier. Cesimages sont ensuite analyses la recherche de foyers defixation anormale. Certains sont physiologiques dans lechamp ORL comme en particulier la fixation salivaire et lesfixations musculaires [9]. Ces fixations peuvent tre plusou moins intenses en fonction des patients et gnerlinterprtation de lexamen.

    La TEP dans le bilan initial

    Site tumoral

    La taille de la tumeur et sa localisation sont essentielles prciser lors du bilan initial. Ceci permet la fois de dter-miner le stade T de la classification TNM et les indicationschirurgicales concernant le site tumoral.

    Lvaluation prcise du stade tumoral est ralise parlassociation de lexamen clinique, de lendoscopie sousanesthsie gnrale et de limagerie morphologique pourapprcier lextension en profondeur [10].

    La TEP est trs sensible pour dtecter les tumeurs primi-tives. Hannah et al., dans une tude prospective portantsur 48 patients, ont compar la TEP et la TDM dans ladtection du site tumoral lors du bilan initial. Ils obtenaientune sensibilit de 88 %. Cinq faux-ngatifs concernaientdes tumeurs trs superficielles qui navaient pas t dtec-tes non plus par la TDM [11]. Goerres et al., dans unetude rtrospective sur 34 patients, retrouvaient un seulfaux-ngatif concernant une lsion trs superficielle [12].

    Lors du bilan initial, les limites de la TEP sont essentielle-ment lies la taille de la tumeur. Dans les petites lsions,la fixation de FDG peut tre sous-estime et des lsionsinfra centimtriques peuvent ne pas tre dtectes saufen cas dhyperfixation intense de FDG [13]. Dans unetude prospective comportant 37 bilans initiaux, la pluspetite tumeur dtecte avait un diamtre de 5 mm [14].Ceci conduit les auteurs prfrer lendoscopie dans ledpistage et lvaluation de la tumeur, notamment pourles tumeurs superficielles de petite dimension [14-16].Enfin, la fixation du FDG est trs variable. Lhtrognitdes clones cellulaires ayant une activit mtabolique diff-rente au sein dune mme tumeur peut tre une explica-tion [10].

    De petites lsions superficielles peuvent tre difficiles mettre en vidence lorsquelles sont situes dans certainesrgions. Au niveau de lanneau de Waldeyer, les difficultssont lies laccumulation de FDG au sein du tissu lym-phode normal. Le FDG est galement scrt dans lasalive et peut saccumuler dans les vallcules et les sinuspiriformes, ce qui peut tre la cause de faux-positifs lorsde la TEP [16].

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    Certaines hyperfixations de FDG ne sont pas dues laprsence de cellules malignes. Ceci se traduit par de faux-positifs lors de la TEP. Il sagit de linflammation, de linfec-tion, de la prsence de granulomes (fig. 1). Les macropha-ges prsents dans les lsions inflammatoires peuventconcentrer le FDG [13-15].

    Enfin, la TEP ne permet pas de prciser linfiltrationtumorale en profondeur ou lenvahissement des structu-res adjacentes [17]. Les techniques de TEP combine laTDM donnent des images de fusion entre anomaliesmtaboliques et anomalies morphologiques. Ceci am-liore considrablement la prcision de la TEP dans ladtection et la lo...

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