Quantification de l’épaisseur du cartilage sur des images de scanner spectral à comptage de photons

Les modalités d’imagerie pour le diagnostic et le suivi de l’arthrose sont les radiographies et l’IRM, cette dernière est utilisée en routine et dans les études cliniques qui permet de visualiser le cartilage en raison de son contraste élevé. Néanmoins, la résolution reste le plus souvent insuffisante, nécessite des hauts champs (3 T ou 7 T) et l’image est rarement en vrai 3D avec des voxels isotropes. Une nouvelle modalité appelée SPCCT pour « Spectral photon-counting computed tomography » a pour principaux avantages d’augmenter la résolution, le rapport signal/bruit et le contraste dans les tissus mous et de diminuer la dose par rapport aux détecteurs classiques. De plus, ces appareils permettent une approche multi-énergie contrairement aux appareils Dual CT déjà existants. Notre objectif est de valider des mesures morphologiques d’épaisseurs du cartilage du genou à partir d’images SPCCT comparées à des images mono-énergétiques de même énergie et haute résolution de tomographie par rayonnement synchrotron (RS). Cinq spécimens de genou avec des tissus mous, 3 normaux et 2 arthrosiques (Kellgren Lawrence ≥ 2) ont été imagés sur un prototype de SPCCT clinique (Philips Healthcare, Harifa) installé à Lyon (CERMEP), France. Les détecteurs sont capables de convertir l’énergie des rayons X en un signal électrique dont la magnitude est proportionnelle à l’énergie du photon incident et à l’échelle individuelle. Les acquisitions sont hélicoïdales et 3D (durée acquisition < 5 min.). Des images mono-énergétiques à 60 keV ont été reconstruites avec une taille de voxel isotrope de 250 μm. Comme référence, nous avons utilisé la tomographie mono-énergétique à 55 KeV avec du contraste de phase par RS (ID 17, ESRF, Grenoble) avec une taille de voxel de 45 μm. Pour les deux modalités, la segmentation 3D du cartilage des spécimens a été réalisée manuellement avec ITK-SNAP 3.8.0. Les compartiments médiaux et latéraux du tibia et du fémur et le cartilage de la rotule ont été analysés séparément. Les mesures d’épaisseur moyenne (mm) du cartilage ont été obtenues avec CTAn (Skyscan Bruker, Belgique) basée sur la méthode des sphères sur les 25 compartiments. L’épaisseur moyenne du cartilage du tibia latéral est de 2,59 mm ± 0,22 pour la tomographie RS et de 2,55 mm ± 0,21 pour SPCCT, l’épaisseur moyenne du cartilage du tibia médial est de 2,04 mm ± 0,25 et de 2,04 ± 0,32, respectivement. Pour les compartiments fémoraux, l’épaisseur moyenne du cartilage est de 2,09 ± 0,18 mm pour la tomographie SR et 2,08 ± 0,17 pour le SPCCT en position latérale et de 2,03 ± 0,08 et 2,07 ± 0,07 en position médiale, respectivement. L’épaisseur du cartilage de la rotule était de 2,21 ± 0,37 et 2,20 ± 0,42 pour le RS et le SPCCT, respectivement. Le biais moyen obtenu selon le graphe de Bland et Altman est de −0,006 mm ± 0,06 et est environ 100 fois plus faible que l’épaisseur moyenne mesurée. Les mesures quantitatives d’épaisseur du cartilage en SPCCT sur du cartilage de genoux montrent des valeurs très comparables à ce que l’on obtient sur des images de référence haute résolution en RS. Le SPCCT est une modalité tomographique clinique émergente qui peut être potentiellement utilisée pour la cartographie du cartilage et les mesures d’épaisseur locale avec une bonne précision dans l’arthrose.