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# Intérêt diagnostic du scanner double énergie dans les descellements de prothèse

## Alexandre Wassmer

► To cite this version:

Alexandre Wassmer. Intérêt diagnostic du scanner double énergie dans les descellements de prothèse. Médecine humaine et pathologie. 2024. dumas-04795622

HAL Id: dumas-04795622

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Submitted on 21 Nov 2024

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UNIVERSITE D'AMIENS

FACULTE DE MEDECINE PICARDIE JULES VERNE

Année 2024

THESE POUR LE DIPLOME D'ETAT
DE DOCTEUR EN MEDECINE

INTERET DIAGNOSTIC DU SCANNER DOUBLE ENERGIE
DANS LES DESCELLEMENTS DE PROTHESE

Présentée et soutenue publiquement le 2 octobre 2024
à Amiens : au pôle Santé en salle des Thèses

Radiodiagnostic et Imagerie Médicale

Par Alexandre Wassmer

JURY

Président :
Monsieur le Professeur Jean Marc Constans

Assesseurs :
Monsieur le Professeur Thierry Yzet
Monsieur le Docteur Bruno Bonnaire

Directeur de thèse :
Monsieur le Docteur Kévin Simon
Avertissement

La Faculté n'entend donner aucune approbation aux opinions émises dans les thèses :
celles-ci sont propres à leurs auteurs.
Remerciements

A mon Président de jury,

Monsieur le Professeur Jean Marc Constans

Responsable du centre d'activité de Neuroradiologie

Coresponsable de l'équipe Universitaire CHIMERE

Coordonnateur du DES d'Imagerie Médicale

Responsable Médical et de la recherche clinique sur l'IRM de recherche du GIE Faire Faces

Professeur des Universités-Praticien Hospitalier (Radiologie et Imagerie médicale)

Pôle Imagerie

Vous me faites l'honneur de présider ce jury de thèse. Je tiens à vous remercier pour votre disponibilité, votre pédagogie, votre soutien et votre gentillesse durant ces années d'internat.

Soyez assuré de ma reconnaissance et de mon profond respect.
A notre Maître et juge,

Monsieur le Professeur Thierry YZET

Professeur Associé de Radiologie
CHU AMIENS
Chef du Pôle Imagerie

Je vous remercie de votre accueil au sein de votre service, ainsi que dans le monde
de la radiologie digestive.

J'ai été honoré de travailler avec vous, tant sur le plan médical qu'humain.

A travers ce travail, soyez assuré de ma profonde reconnaissance.
A notre Maître et juge,

Monsieur le Docteur Bruno Bonnaire

Praticien hospitalier dans le service de Radiologie et Imagerie Médicale

CHU Amiens

Imagerie ostéo-articulaire et interventionnelle

Je te remercie de m'avoir accueilli dans le service d'Imagerie Ostéoarticulaire à mes
débuts dans le service.

Je te remercie également pour l'aide précieuse apportée dans l'élaboration de ce
travail de recherche.

Ton sérieux et ta disponibilité font de toi un modèle à suivre.

Je te prie d'accepter ma sincère reconnaissance et mon profond respect.
A mon directeur de thèse

Monsieur le Docteur Kévin Simon

Chef de Clinique Assistant

Exerçant au CHU Amiens Picardie

Service de Radiologie et Imagerie médicale

Service d'Imagerie Ostéo-articulaire

Je te remercie de m'avoir soutenu et encadré tout le long de cette étude mais également tout le long de mon parcours médical au sein du service de radiologie.

Tes conseils tant personnels que professionnels m'ont été indispensables tout le long de la réalisation de ce travail de recherche.

Je ne reviens pas par ailleurs sur notre amitié qui dure depuis maintenant plusieurs années et qui est connue de tous.

Il est rare de trouver des personnes avec qui on peut être aussi sérieux dans un cadre professionnel et aussi peu sérieux en dehors.

Bien du chemin a été parcouru entre nos débuts en salle d'interprétation de radio standard et la réalisation de ce travail.
À mes chers parents,

Il est difficile d'exprimer pleinement ma gratitude pour tout ce que vous avez fait pour moi. Depuis le premier jour de ma vie, vous avez été présents, me guidant avec amour et bienveillance à travers les hauts et les bas de la vie. Votre soutien inébranlable m'a permis de surmonter les obstacles et de réaliser mes rêves, et pour cela, je vous en suis éternellement reconnaissant.

Tout au long de mes études, vous avez été mes plus grands supporters. Vous m'avez encouragé à poursuivre mes passions, à travailler dur et à viser l'excellence. Votre confiance en moi m'a donné la force de persévérer même lorsque les défis semblaient insurmontables. Chaque réussite que j'ai obtenue est le reflet de votre dévouement et de votre investissement dans mon éducation.

A Valentine,

Merci pour ton soutien incroyable tout au long de ma thèse. Ta présence à mes côtés, ta patience et ton encouragement ont été d'une aide inestimable dans cette aventure.

Aujourd'hui, alors que je regarde en arrière et que je célèbre cette étape importante de ma vie académique, je te remercie d'avoir été ma plus grande supportrice.

Merci du fond du cœur pour tout ce que tu as fait pour moi. Je suis tellement reconnaissant de t'avoir dans ma vie, et je suis impatient de partager encore de nombreux moments de bonheur et de réussite à tes côtés.

A mes amis d'enfance de Saint Quentin,

Guillaume, tant de bons moments passés ensemble depuis les bancs de la 4ème jusqu'à maintenant et encore beaucoup viendront.

Gauthier, je me souviendrai longtemps de nos années de collocation et notamment de ces soirées à essayer de faire gagner le Tour de France à Thibaut Pinot.

Julien, merci pour ta joie et ta bonne humeur communicative.

Gautier, que de bons moments passés ensemble, que ce soit pendant les voyages ou simplement à jouer à Fifa, tu es quelqu'un sur qui on peut compter.

Alexis, merci pour cette amitié qui dure depuis le collège et que l'éloignement géographique ne parvient pas à altérer.

Augustin, de nombreuses années passées ensemble au collège et au lycée, et maintenant tu es devenu un homme de la montagne et un ingénieur accompli.
Mathieu, de bien belles soirées lilloises ou saint-quentinoises passées ensemble et bien plus encore, je te souhaite beaucoup de réussite dans ta vie personnelle et professionnelle.

Apolline, merci pour ces bons moments au lycée qui se poursuivent encore maintenant comme si le temps n'avait rien altéré.

Merci également à tous ceux que j'ai connus grâce à la troupe saint-quentinoise : Marion, Eléonore, Oliver, Arnaud, Benjamin, Léa, Anthony, Renaud, Coline, Camille, Elouann, Denis, François et Sébastien.

**Merci aux amis que j'ai pu rencontrer au cours des études à Amiens** : Antoine Erard, Clément Arolo, Clément Alexandre, votre amitié et votre soutien ont été très précieux.

**A mes chers co-internes et amis**

Mathieu, compagnon de travail parfois, compagnon de rigolade beaucoup, Justine, dont les soirées resteront mémorables, Yasmine, toujours en retard mais avec qui on ne s'ennuie pas, Thomas, élève sérieux mais parfois déjanté, Jean-Baptiste, avec qui les sorties ne finissent qu'au petit matin, Margaux, qui n'est plus interne mais dont la bonne humeur est toujours communicative, Victor, compagnon de malheur de canyoning, David M, le Roger Federer du service (jeu de mot), Amélie, avec qui j'ai passé entre autre un très bon semestre de dig, Aurélien et Romain, toujours prêts à aider votre prochain.

Merci à l'ensemble des internes du service, Antoine, Cyril aka la Brout, Natanyel, David L, Wilfried, Jean Carras, Mickael T, Sacha, Charles VDD, Margaux G, Andy, Déesse, Lylia, Nassim, Angèle, Safiya, Erwan P, Erwan L, Pierre-Antoine, Adrien, Victor Eyraud, Dalila, Charles B, Hamou, Clément B, Clément C, Margaux K, Lucie, Karine, Théo, Mickael.

**Merci aux jeunes chefs** que j'ai connu internes pour leur gentillesse et leur aide pendant l'internat, Charles D, Charlotte, Wesley, Olivier, Amandine, Jeff, Jean, Emilie, Loïc, Fabrice.

**A l'ensemble des médecins du service,**

Thierry, Bruno, Kévin (évidemment), Cédric, Rafaël, Jérémie, Nicolas, Manuel, Pierre-Olivier, Brice, Parfait, Cyril, Antoine, Serge, Brigitte, Pr Constans, Pr Rémond, Marie-Anne, Thomas, Mathilde, Gilles, Catherine, Sophie, Florine. Merci pour votre
accompagnement, votre enseignement, votre disponibilité et votre gentillesse tout au
long de ces années.

A mes grands-parents,

Vous qui avez toujours été là. Merci pour tout ce que vous avez fait pour moi. Je suis
heureux d'avoir partagé tant de choses avec vous.
Sigles

<table><tr><td>PTH</td><td>Prothèse Totale de Hanche</td></tr><tr><td>PTG</td><td>Prothèse Totale de Genou</td></tr><tr><td>PTEI</td><td>Prothèse Totale d'Epaule Inversée</td></tr><tr><td>TDM</td><td>Tomodensitométrie</td></tr><tr><td>TSA</td><td>Troncs Supra Aortiques</td></tr><tr><td>ROI</td><td>Region Of Interest</td></tr><tr><td>MAR</td><td>Metal Artifact Reduction</td></tr><tr><td>PE</td><td>Polyéthylène</td></tr><tr><td>keV</td><td>Kilo électronvolt</td></tr><tr><td>GE</td><td>General Electric</td></tr><tr><td>PC</td><td>Personal Computer</td></tr><tr><td>TNF</td><td>Tumor Necrosis Factor</td></tr><tr><td>RANK L</td><td>Receptor Activator of Nuclear Factor Kappa-B Ligand</td></tr><tr><td>DLP</td><td>Produit dose longueur en mGy.cm</td></tr></table>
# Sommaire

## Table des matières

<table><tr><td>Avertissement</td><td>2</td></tr><tr><td>Remerciements</td><td>3</td></tr><tr><td>Sigles</td><td>10</td></tr><tr><td>Sommaire</td><td>11</td></tr><tr><td>Introduction</td><td>13</td></tr><tr><td>1 Introduction générale</td><td>13</td></tr><tr><td>2 Principes techniques</td><td>14</td></tr><tr><td>2.1 Radiographie standard</td><td>14</td></tr><tr><td>2.2 Tomodensitométrie (TDM)</td><td>16</td></tr><tr><td>3 Scanner multi-énergie [8]</td><td>19</td></tr><tr><td>4 Descellement prothétique (hanche, genou, épaule)</td><td>23</td></tr><tr><td>4.1 Physiopathologie de l'infection prothétique</td><td>23</td></tr><tr><td>4.2 Facteurs de risque d'infection post-opératoire</td><td>24</td></tr><tr><td>4.3 Physiopathologie du descellement aseptique</td><td>24</td></tr><tr><td>4.3.1 Mécanismes biologiques impliqués</td><td>25</td></tr><tr><td>4.3.2 Influence de la composition prothétique</td><td>26</td></tr><tr><td>4.4 Diagnostic positif</td><td>26</td></tr><tr><td>4.4.1 Descellement septique</td><td>26</td></tr><tr><td>4.4.2 Descellement aseptique</td><td>27</td></tr><tr><td>4.5 Place actuelle du scanner double énergie</td><td>29</td></tr><tr><td>4.5.1 Reconstructions MAR</td><td>30</td></tr><tr><td>4.5.1 Irradiation</td><td>31</td></tr><tr><td>4.6 Traitement</td><td>31</td></tr><tr><td>4.6.1 Descellement septique</td><td>31</td></tr><tr><td>4.6.2 Descellement aseptique</td><td>31</td></tr><tr><td>4.7 Epidémiologie</td><td>31</td></tr><tr><td>5 Objectif</td><td>32</td></tr><tr><td>Matériel et méthodes</td><td>33</td></tr><tr><td>1. Design de l'étude</td><td>33</td></tr><tr><td>2. Population</td><td>33</td></tr><tr><td>3. Acquisition et lecture des images</td><td>34</td></tr></table>
<table><tr><td>4. Analyse statistique</td><td>35</td></tr><tr><td>5. Cadre réglementaire</td><td>36</td></tr><tr><td>Résultats</td><td>37</td></tr><tr><td>1. Flowchart</td><td>37</td></tr><tr><td>2. Résultats</td><td>38</td></tr><tr><td>Discussion</td><td>40</td></tr><tr><td>1. Principaux résultats</td><td>40</td></tr><tr><td>2. Discussion des résultats</td><td>40</td></tr><tr><td>3. Discussion</td><td>41</td></tr><tr><td>4. Significativité clinique</td><td>42</td></tr><tr><td>5. Perspectives</td><td>42</td></tr><tr><td>Conclusion</td><td>43</td></tr><tr><td>Liste des tables</td><td>44</td></tr><tr><td>Liste des figures</td><td>45</td></tr><tr><td>Références</td><td>47</td></tr><tr><td>Annexe</td><td>50</td></tr></table>
# Introduction

## 1 Introduction générale

L'étude se concentre sur l'évaluation d'une technique d'imagerie permettant le diagnostic de descellement (septique ou aseptique) des prothèses articulaires.

D'après les statistiques de la Société Française de Chirurgie Orthopédique et Traumatologique (SOFCOT et d'autres), environ 165 000 prothèses totales de hanches [1], 100 000 prothèses totales de genoux [2] et 15 000 prothèses d'épaules [3] sont posées chaque année en France.

Le remplacement prothétique est dans l'immense majorité des cas considéré comme un succès, 90 % de succès dans l'arthroplastie de hanche par exemple [4].

Lorsqu'un descellement survient, il peut être d'origine septique, précocement après le geste chirurgical ou plus tardivement.

Le taux d'infection après une arthroplastie totale de hanche ou du genou est estimé à environ 1% [5] [6].

Ces complications infectieuses, bien que rares en comparaison du nombre de prothèses posées chaque année, sont un enjeu diagnostic et thérapeutique important compte tenu de leur gravité.

Il existe également des descellements qui ne sont pas d'origine septique, mais d'origine mécanique, conduisant également, parfois, à un remplacement de la prothèse.

Les conséquences de telles complications vont de l'arthrite septique à l'explantation voire au décès.

On comprend ainsi l'importance d'un diagnostic précoce.

La technique étudiée dans cette étude est le scanner double énergie, technique mise au point récemment et encore peu étudiée pour l'étude du descellement prothétique.

Le but de ce travail sera principalement de questionner l'utilité de cette technique d'imagerie, dans cette indication, pour le travail quotidien du radiologue ostéoarticulaire.
# 2 Principes techniques

## 2.1 Radiographie standard

La radiographie standard est une technique d'imagerie médicale en 2 dimensions, c'est la technique la plus ancienne.

Courte explication technique[7] :

**Génération des rayons X** : La radiographie utilise des rayons X, une forme de rayonnement électromagnétique, qui sont produits dans une machine appelée tube à rayons X. Ce générateur envoie des électrons accélérés vers une cible métallique (anode) à haute énergie. Lorsque les électrons frappent la cible, ils produisent des rayons X.

**Pénétration des tissus** : Les rayons X traversent le corps humain de manière différentielle en fonction de la densité des tissus qu'ils rencontrent. Les tissus denses, tels que les os, absorbent davantage de rayons X et apparaissent plus blancs sur l'image radiographique. Les tissus moins denses, comme les muscles et les organes, laissent passer plus de rayons X et apparaissent plus gris sur l'image. Les tissus aériens, comme les poumons, permettent à une grande partie des rayons X de les traverser, apparaissant donc noirs sur l'image.

**Il existe deux interactions principales des rayons X avec la matière ayant des implications différentes :**

**L'effet photoélectrique[7]** se produit lorsque les rayons X ou les rayons gamma interagissent avec un atome cible. Dans ce processus, un photon incident transfère toute son énergie à un électron lié à l'atome, ce qui éjecte l'électron de son orbite, créant ainsi un électron libre et un trou dans la couche électronique de l'atome. L'énergie de l'électron éjecté est égale à l'énergie du photon incident moins l'énergie de liaison de l'électron. Cette énergie est ensuite convertie en chaleur ou en énergie cinétique.

**L'effet Compton[7]**, quant à lui, se produit lorsque les rayons X ou les rayons gamma interagissent avec un électron libre dans la matière. Dans ce processus, le photon incident transfère une partie de son énergie à l'électron libre, ce qui le fait dévier de sa trajectoire initiale. Le photon, réduit en énergie, continue son parcours avec une direction différente. La différence entre les énergies du photon incident et du photon diffusé est due à l'énergie transférée à l'électron libre.

En radiologie, ces deux processus d'interaction sont utilisés pour différentes applications. Par exemple, l'effet photoélectrique est crucial pour la création d'images radiographiques de haute qualité, car il contribue à la différenciation des tissus mous
et des structures osseuses. L'effet Compton, en revanche, est plus important en radioprotection, car il est responsable de la dispersion des rayonnements et peut contribuer à l'exposition des individus aux rayonnements ionisants.

**Capture de l'image** : Les rayons X qui passent à travers le corps sont capturés sur un film radiographique ou par un détecteur numérique placé derrière le patient. Elle est presque exclusivement numérique de nos jours.

**Formation de l'image** : Lorsque les rayons X frappent le film radiographique ou le détecteur numérique, ils provoquent des changements dans ces dispositifs. Dans le cas des détecteurs numériques, les informations capturées sont converties en une image numérique.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 1 : Principe de la radiographie © C. Beurtey/CEA</figcaption></figure>
## 2.2 Tomodensitométrie (TDM)

Le scanner utilise également des Rayons X, le tube émetteur étant placé dans un anneau qui tourne autour du patient. Le récepteur situé aussi dans l'anneau de l'autre côté du patient est un système de détecteurs tournant dans le même sens que le tube en opposition à 180°. Ces détecteurs recueillent les rayons X résiduels après traversée du patient, envoient l'ensemble de leurs informations à un calculateur informatique (l'image scanographique est par définition numérique) permettant de reconstruire une image 3D depuis une coupe en 2 dimensions (2D) représentant une « tranche » du corps. Le scanner est donc la conjonction de la tomographie issue de la radiographie standard et du développement de l'informatique.

Non seulement les structures analysées dans ce plan de coupe sont bien dégagées les unes des autres (ceci permet de s'affranchir de la superposition des organes par projection d'un volume sur un plan comme le fait la radiographie standard), mais on peut aussi en mesurer la densité qui reflète le coefficient d'absorption du tissu (mesures exprimées en unités Hounsfield U.H. qui se traduisent sur le film en variation de noircissement sur une échelle de gris). Plus la densité est élevée en un point donné de l'image (correspondant à un point de forte absorption du corps aux rayons X), plus ce point paraîtra blanc et inversement. Ceci permet d'apprécier si la structure analysée est de type solide, calcique ou osseuse, liquidienne, graisseuse ou aérique.

L'injection intraveineuse d'un produit de contraste iodé permet en outre de préciser le degré de vascularisation des tissus observés ou d'opacifier la lumière des vaisseaux (angioscanner).

Au fil des progrès technologiques, les détecteurs sont non seulement devenus plus petits afin d'obtenir des coupes plus fines et d'améliorer la quantité de détails observés (résolution spatiale), mais leur nombre a également considérablement augmenté, montés sur des systèmes linéaires appelés barrettes, les premiers scanners étant montés sur une seule rangée (scanner mono-barrette), les scanners modernes (dits multi-barrettes) comprenant 16, 40 voire 64 barrettes. A terme, il est probable que des détecteurs capteurs-plan issus de la radiographie numérique directe seront utilisés.
<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 2 : schéma simplifié de fonctionnement d'un scanner C. Beurtey/CEA</figcaption></figure>

Enfin, en même temps que le tube délivre ses rayons X, la table de l'examen se déplace dans l'axe de l'anneau porteur du couple tube-détecteurs, ce qui permet d'obtenir un nombre important d'informations numériques recalculées afin d'obtenir une imagerie non plus en 2 dimensions mais en 3 dimensions (3D) et de reconstruire l'ensemble du volume étudié dans n'importe quelle orientation de l'espace ou épaisseur de coupes (coupes axiales, frontales, sagittales, obliques, courbes). Cette technique de déplacement de table pendant l'émission des rayons X est appelée « spiralée » ou « hélicoïdale » et équipe tous les scanners modernes.
Parallèlement, l'augmentation des vitesses de rotation du couple tube-récepteurs (révolution de 360° actuellement réalisée en moins d'une seconde) a permis un gain temporel (résolution temporelle) pour étudier des structures mobiles comme le cœur et a considérablement réduit les temps d'examen.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 3</figcaption></figure>
## 3 Scanner multi-énergie [8]

L'imagerie spectrale se base sur le fait que chaque matériau possède une paire de coefficients liés à l'effet Photoélectrique et à l'effet Compton spécifique.

A partir de cette modélisation, la mesure à 2 énergies différentes permet de calculer les coefficients propres à chaque tissu.

En pratique, pour chaque pixel de l'image, l'atténuation est mesurée à 2 énergies différentes : une tension basse à 80 kV et une haute à 140 kV, afin d'estimer les 2 types d'interactions responsables de l'atténuation des rayons X et dont les proportions sont caractéristiques de chaque tissu.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 2</figcaption></figure>

Grâce à cela, le scanner spectral permet d'analyser la structure anatomique de la zone étudiée (images d'un scanner standard) mais également d'analyser la composition d'un élément contenu dans la zone étudiée (images spectrales).

2 types de données seront extraites grâce à un logiciel dédié au mode double énergie à émission (pas applicable en détection spectrale) :

- Des images mono énergétiques en contraste virtuel (40 à 140 kV) par extrapolation des données obtenues à 80 et 140 kV, semblables à des images obtenues lors d'une TDM conventionnelle.

- Des images de décompositions matérielles permettant des superpositions et/ou des soustractions d'iodé, calcium et os.
Exemple de reconstruction en double énergie

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 4 : reconstruction en double-énergie sur un scanner des TSA</figcaption></figure>

Images reconstruites virtuellement d'un examen injecté des carotides internes

1 : Image reconstruite mono-énergétique à 60 kV

2 : Image de l'iodé avec soustraction de l'eau

3 : Image de l'eau avec soustraction de l'iodé : image virtuelle sans injection

4 : image de l'iodé avec soustraction de calcium

La composition d'un scanner spectral est similaire à celle des scanners conventionnels. Cependant, certains composants supplémentaires et modifications structurelles lui ont été appliqués afin d'obtenir des images de meilleure qualité.

Les fabricants ont développé des scanners spectraux basés chacun sur une
technologie différente.

Ces variabilités sont notamment observées au niveau de l'émetteur ou du détecteur
des rayons X.

Ces différentes techniques peuvent donc être classées en deux catégories :

- L'imagerie scanner à double énergie, où les modifications sont effectuées sur le tube à rayon X pour permettre une acquisition en biénergie.

- L'imagerie scanner à détection spectrale, qui consiste à la séparation des énergies sur le détecteur et non pas l'émetteur.
Exemples de technique avec modification effectuées sur le tube :

Dual Spin (2 rotations) proposé par Philips, Canon et GE :

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 5</figcaption></figure>

Dual Source (2 tubes) proposé par Siemens :

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 6</figcaption></figure>
kV switching (alternance rapide de 2 niveaux d'énergie) proposé par GE :

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 7</figcaption></figure>

Technique avec détection spectrale, proposé par Philips :

Ici, le détecteur à double couche permet la séparation des basses et des hautes énergies à la sortie du patient.

Cette technologie très récente, permet à travers un tube d'émettre un rayonnement X à 100, 120 ou 140 kV, et le détecteur sépare automatiquement l'énergie du faisceau grâce à sa composition formée de deux couches de détection l'une sensible aux bas kV et l'autre aux hauts kV.

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 8</figcaption></figure>
# 4 Descellement prothétique (hanche, genou, épaule)

## 4.1 Physiopathologie de l'infection prothétique

Dans les semaines suivant la pose de la prothèse, il existe une hypervascularisation périprothétique combinée à une activité inflammatoire.[9]

Dans un 1er temps, on parle d'intégration prothétique avec couverture de la prothèse par un film protéique (fibronectine) et atténuation de l'hyperhémie post-opératoire.[9]

Dans un 2ème temps, on parle d'intégration tissulaire avec formation d'un tissu périprothétique scléreux peu perméable.

Cependant, la réaction inflammatoire précoce se prolonge parfois, pouvant causer un descellement aseptique mais qui favoriserait également la greffe bactérienne par une altération de l'activité macrophagique et bactéricide des PNN périprothétiques.

Il existerait ainsi plusieurs mécanismes d'infection[9] :

- Par inoculation péri-opératoire

- Par greffe bactérienne sur terrain favorable (inflammation prolongée) par voie hématogène à partir d'un foyer infectieux

- Inoculation de contiguïté par plaie ou mécanisme pénétrant

Une fois au contact de l'implant, les bactéries quittent leur forme planctonique pour produire un biofilm, structure composée à 30% de bactéries et à 70% de matrice adhésive et protectrice.

Comme les microbes dans un biofilm sont inactifs du point de vue métabolique, ils sont jusqu'à 1000 fois plus résistants aux antibiotiques que des bactéries planctoniques (en dehors du biofilm) [10].

Les causes d'une augmentation de résistance aux antibiotiques sont une mauvaise pénétration des antibiotiques dans les couches profondes du biofilm et un ralentissement du métabolisme de la bactérie[10].

D'un point de vue microbiologique, les germes les plus fréquemment en cause sont le *staphylocoque doré*, les *staphylocoques coagulase-négatifs* et les *streptocoques*.

On peut aussi retrouver le *Cutibacterium acnes* dans les infections associées aux prothèses d'épaule.

Pour mémoire nous utilisons dans ce travail le terme de « descellement » indépendamment du type de prothèse étudié. Ce terme se rattache cependant aux anomalies de prothèses cimentées. Le terme de « non ostéo-intégration » serait à préférer lorsque l'on parte d'anomalie de prothèses non cimentées.
<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 9 : Vue microscopique du biofilm bactérien [10]</figcaption></figure>

## 4.2 Facteurs de risque d'infection post-opératoire

Certains facteurs de risque d'infection sur prothèse sont identifiés [11] [12] :

- Score ASA (score établissant l'état de santé préopératoire d'un patient)

- Diabète

- Obésité (IMC > 40)

- Polyarthrite rhumatoïde

- Temps opératoire (> 2,5 h)

- Tabagisme actif

- Hématome postopératoire

- Délai entre fracture et intervention chirurgicale

- Cirrhose

- Traitement anticoagulant préopératoire (INR > 1,5)

Aucun facteur de risque ne permet de prédire la survenue d'infection précoce sur prothèse.

## 4.3 Physiopathologie du descellement aseptique

Le descellement reste la complication la plus fréquente associée à l'implantation par exemple d'une PTH [13], puisque l'on estime que 10 à 18% des arthroplasties sont des ré-opérations [14] [15].

Le descellement signifie que la prothèse n'est plus en contact optimal avec l'os natif, c'est une véritable défaillance de sa fixation et de ses composants.
On observe alors une mobilité anormale entre la prothèse et l'os sur lequel elle est fixée.

Ce phénomène peut entraîner douleurs et troubles fonctionnels, notamment de la marche, motivant l'intérêt d'un diagnostic rapide et précis.

### 4.3.1 Mécanismes biologiques impliqués

Lors d'une révision chirurgicale consécutive au descellement aseptique d'une PTH, on observe une pseudomembrane fibreuse entre l'os et la prothèse, que l'on appelle «granulome» [16] [17].

A l'examen histologique, cette pseudomembrane est le théâtre d'une réaction inflammatoire intense [18] impliquant des granulocytes, des macrophages, des lymphocytes T, ainsi que des ostéoblastes et des ostéoclastes. Les ostéoclastes jouent un rôle déterminant dans ce processus, car ce sont les effecteurs cellulaires ultimes provoquant la destruction osseuse périprothétique aboutissant au descellement de la PTH. [19]

Toutes ces interactions cellulaires sont contrôlées par des médiateurs moléculaires : les cytokines.

Le processus de descellement aseptique se déroule de la manière suivante : suite aux mouvements et aux contraintes mécaniques, le frottement entre la tête et la cupule prothétiques génère des microparticules non biodégradables qui se dispersent dans les tissus mous avoisinants [20] [21]. Ces particules sont phagocytées par les macrophages, ce processus les active et les fait synthétiser des cytokines inflammatoires telles que l'interleukine-(IL-)1, IL-6 et le tumor necrosis factor (TNFα) [22] [23]. Ces médiateurs solubles produis par les macrophages activés stimulent alors les ostéoblastes. En réponse à ce stimulus, les ostéoblastes produisent du ligand to receptor activator of NFkB ligand ou RANK-L, une molécule extrêmement importante dans le contrôle du métabolisme osseux.

En effet, RANK-L, lorsqu'il se lie à son récepteur RANK exprimé sur les monocytes et induit la différenciation de ces derniers en ostéoclastes activés. [24] [25]

En conséquence, les ostéoclastes activés provoquent la déminéralisation puis la résorption osseuse [26] qui aboutit au descellement de la prothèse.

A l'imagerie, on peut observer ces granulomes, qui sont en lien avec de multiples cellules immunitaires qui englobent ces débris prothétiques.
### 4.3.2 Influence de la composition prothétique

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 10 : les différents couples de frottement (source : Oncle Paul)</figcaption></figure>

Pour ce qui est des prothèses céramique/céramique, le taux d'usure est presque nul même chez un sujet actif.

La complication fréquente en cas de prothèse céramique/céramique est la fracture.

Pour ce qui est des prothèses traditionnelles avec couple de frottement métal/métal ou céramique/PE, le taux d'usure est nettement supérieur, particulièrement pour les couples de frottement comportant du PE conduisant ainsi plus fréquemment à la formation de granulome et donc au descellement prothétique.

On peut également citer comme complication des prothèses métal/métal le passage sanguin d'ion métal pouvant conduire à une métallose.

## 4.4 Diagnostic positif

### 4.4.1 Descellement septique

On se base tout d'abord sur les signes cliniques d'infection : douleur, rougeur, impotence, hyperthermie.

Parfois, il existe un écoulement purulent, un abcès ou une fistule.

Sur le bilan biologique, un syndrome inflammatoire est classiquement recherché (augmentation des globules blancs et de la CRP), mais celui-ci est inconstant. [27]

Aucun examen d'imagerie n'est nécessaire pour le diagnostic d'infection précoce selon les recommandations de la HAS. [11]

Cependant en pratique, une radiographie est souvent réalisée pour éliminer un problème mécanique et une échographie est pratiquée pour guider la ponction articulaire.
Pour les infections plus tardives, les examens radiologiques de première intention sont la radiographie et l'échographie. [27]

La radiographie recherche la présence d'un épanchement articulaire, des signes de descellement. Tardivement (après plusieurs semaines), des signes d'atteinte osseuse sont présents : ostéolyse et épaississement périosté. [28]

L'échographie recherche la présence d'un épanchement articulaire, la présence d'une collection périarticulaire et sert à guider la ponction articulaire. [29]

Par la suite, un scanner sans injection est généralement réalisé recherchant un épanchement articulaire, un descellement prothétique visible par une anomalie de positionnement des pièces prothétiques et/ou un liseré hypodense périprothétique.

On recherche également une collection au sein des parties molles, un épaississement synovial et des signes d'atteinte osseuse comme une ostéolyse osseuse.

Parfois, une scintigraphie aux leucocytes marqués est réalisée pouvant montrer une hyperfixation articulaire. [30]

L'IRM n'est pas réalisée en pratique courante dans cette indication.

Enfin, une ponction articulaire est réalisée sous contrôle échographique dans la majorité des cas avec réalisation de prélèvements qui seront envoyés en laboratoire de biologie afin d'identifier le germe responsable et de réaliser un antibiogramme qui guidera le traitement.

### 4.4.2 Descellement aseptique

Une radiographie est souvent réalisée à la recherche d'une anomalie de positionnement des pièces prothétiques et à la recherche d'un liseré hypodense > 2 mm, signant le descellement.

On peut également rechercher un épanchement articulaire.
<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 11 : liseré hypodense signant le descellement, associé à de volumineux granulomes (CHU Clermont-Ferrand)</figcaption></figure>

Le scanner recherche les mêmes anomalies et visualise mieux le liseré hypodense et l'ostéolyse liés aux granulomes.

L'analyse de la position des implants est également plus précise dans cette modalité.

Le scanner permet enfin d'évaluer la qualité de l'os natif et le stock osseux permettant de guider la prise en charge chirurgicale par la suite.
<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 12 : descellement vu au scanner d'une PTH</figcaption></figure>

En cas de doute sur une origine septique, une échographie avec ponction articulaire peut être réalisée.

## 4.5 Place actuelle du scanner double énergie

Plusieurs études suggèrent une spécificité et une sensibilité accrue du scanner spectral dans la détection des infections et descellements aseptiques de prothèses articulaires en comparaison au scanner simple énergie. [31] [32]

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>Figure 13 [31] Meilleure visualisation du liseré hypodense sur l'acquisition en double énergie (images C et D).</figcaption></figure>
Cette technique est néanmoins très récente et peu de centres en France disposent de ce genre de scanner (essentiellement les CHU).

Le scanner n'est pas réalisé dans le cas des infections précoces du site opératoire, qui représentent une importante part des descellements (voir ci-dessus).

Il n'existe actuellement pas de recommandation quant à la réalisation d'une hélice double énergie dans cette indication, cela dépend de la disponibilité et des habitudes des centres possédant ce type d'imagerie.

Dans notre centre, l'acquisition en double énergie sur les prothèses, dans une large gamme d'indication, est le plus souvent réalisée lorsque la machine sur laquelle est réalisé l'examen permet ce type d'acquisition.

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>Figure 14 : Visualisation d'un liseré hypodense périprothétique sur l'acquisition double énergie (B), non visible sur la radiographie (A) et l'acquisition mono-énergétique (C)</figcaption></figure>

### 4.5.1 Reconstructions MAR

Le MAR (Metal Artifact Reduction) [33] est une technique utilisée pour réduire les artéfacts causés par des objets métalliques lors d'une acquisition scannographique. Les objets métalliques, tels que les implants chirurgicaux, les prothèses ou les plombages dentaires, peuvent créer des distorsions dans les images obtenues par le scanner, rendant difficile l'interprétation. Le MAR utilise des algorithmes spécifiques rétrospectifs afin d'atténuer ces distorsions et améliorer la qualité des images, permettant ainsi une meilleure visualisation des structures anatomiques adjacentes aux objets métalliques.
### 4.5.1 Irradiation

Des inquiétudes concernant la dose de radiation ont souvent été émises à propos de la tomodensitométrie spectrale. Cependant, même si deux faisceaux de rayons X sont émis, la dose de radiation ne double pas [34].

De nombreuses études ont montré que la tomodensitométrie à double énergie fournit la même qualité d'image, tant sur le plan quantitatif que qualitatif, à des doses similaires, voire inférieures à celles de la tomodensitométrie à simple énergie pour une seule acquisition [35] [36].

## 4.6 Traitement

### 4.6.1 Descellement septique

Le traitement consiste en une antibiothérapie adaptée (en cas de culture positive avec bactérie identifiée) ou probabiliste d'une durée d'environ 6 semaines à 3 mois.

Une reprise chirurgicale est parfois nécessaire.

En cas d'implants sans ciment ou de mobilité des pièces prothétiques, une synovectomie à ciel ouvert et un changement complet en un temps est réalisé. [11]

En cas d'implants avec ciment ou d'absence de mobilité, on réalise une synovectomie à ciel ouvert et un changement des pièces modulaires. [11]

### 4.6.2 Descellement aseptique

Le traitement consiste la plupart du temps en un changement de prothèse.

Une greffe osseuse est parfois nécessaire en cas de descellement étendu.

Dans le cas des prothèses de hanche, on reconstruit fréquemment l'acétabulum : pour assurer une bonne tenue du nouvel implant, on met en place une plaque vissée au fond du cotyle.

## 4.7 Epidémiologie

165 000 PTH sont posées chaque année en France, en faisant la principale prothèse implantée [1].

Viennent ensuite la PTG avec environ 100 000 poses annuelles [2] et la PTE avec environ 15 000 poses.

Parmi l'ensemble des gestes chirurgicaux prothétiques, environ 1 % des poses se compliquent d'infection articulaire [5] [6].
Chez les patients avec une première implantation de prothèse articulaire, le taux d'infections durant les deux premières années se situe à < 1% pour les prothèses de hanche et d'épaule, < 2% pour les prothèses de genou [37].

L'incidence des descellements prothétiques est estimée à 2 à 3 % environ.

Parmi ces descellements, 20 à 50 % sont en lien avec une origine septique [37].

# 5 Objectif

Nous avons vu dans le chapitre dédié à la place du scanner double énergie dans la stratégie diagnostique que peu d'études ont été réalisées sur le sujet.

Ces études, bien que peu nombreuses, semblaient néanmoins démontrer une supériorité diagnostique du scanner en comparaison aux techniques de TDM classique.

Étant donné que le caractère rétrospectif de ce travail ne permettait pas de comparer le scanner standard au scanner multi-énergie, il a été conçu que l'objectif principal de ce travail serait de déterminer si l'étude des acquisitions étendues sur les plages de 70 à 140 keV présente un intérêt supplémentaire par rapport à l'utilisation des reconstructions « mono-énergétiques » fournies automatiquement par le scanner, à savoir les reconstructions en 110 keV.

Le temps d'interprétation du radiologue étant limité pour chaque examen, il semble intéressant de savoir si le temps supplémentaire passé à étudier l'acquisition multi-energie avec un logiciel spécifique dédié apparaît légitime, ou au contraire si cette acquisition n'apporte au final que peu d'informations supplémentaires utiles, contribuant alors à retarder le radiologue dans son travail et n'apportant que peu d'intérêt à la prise en charge du patient dans sa globalité.

Actuellement dans notre centre, les radiologues utilisent de manière très irrégulière et non consensuelle cette acquisition, bien que réalisée en routine désormais.
# Matériel et méthodes

## 1. Design de l'étude

Il s'agit d'une étude comparative rétrospective monocentrique réalisée au CHU d'Amiens-Picardie.

Le critère de jugement principal était l'apport (ou non) d'informations diagnostiques supplémentaires du scanner spectral en reconstruction 70 à 140 keV par rapport à celle à 110 keV, acquisition fournie de facto qui représente vraisemblablement le meilleur compromis entre résolution spatiale et réduction des artefacts métalliques.

Cela pouvait correspondre à une meilleure visualisation du liseré hypodense périprothétique ou des granulomes due à la réduction plus efficace des artéfacts métalliques ou encore à une meilleure résolution spatiale.

Cela pouvait aussi correspondre à une meilleure visualisation d'un épanchement ou d'un épaississement synovial.

Un critère de jugement secondaire était, particulièrement dans les cas de descellements suspectés d'origine septique, la présence ou non d'un œdème osseux lors des soutractions opérées permises par le multi-énergie (HAP soustrait à Water).

Un second critère de jugement secondaire était l'apport d'information supplémentaire en comparaison à la reconstruction post-acquisition MAR.

2 radiologues ont participé aux relectures de cette étude :

- Un chef de clinique en Radiologie spécialisé en imagerie ostéoarticulaire avec 2 ans d'expérience (lecteur 1).

- Un interne en DES de Radiologie en 4ème année, ayant réalisé 6 mois de stage en ostéo-articulaire au CHU d'Amiens (lecteur 2).

## 2. Population

70 patients ont été initialement sélectionnés pour notre étude, entre janvier 2022 et juin 2024.

Au final, 50 patients ont été inclus et analysés après prise en compte des critères d'exclusion.
Les critères d'inclusion étaient :

- Une suspicion de descellement clinique ou à la radiographie standard.

- La réalisation d'un scanner double-énergie.

- La présence d'un descellement prouvé (au scanner ou après chirurgie).

Les critères d'exclusion étaient :

- Absence de scanner double énergie réalisé.

- Absence de descellement sur la reconstruction monochromatique.

- Patients aux données manquantes.

- Autre diagnostic final que le descellement (fracture périprothétique...)

## 3. Acquisition et lecture des images

Tous les examens ont été réalisés au CHU Amiens Picardie sur 2 scanners spectraux :

- Le scanner nommé « Révolution » (Revolution CT, GE Healthcare, Milwaukee, Wisconsin), installé le 01/10/2019

- Le scanner nommé « 3R1 » (Revolution CT, GE Healthcare, Milwaukee, Wisconsin) installé en 28/11/2022

Les acquisitions ont été réalisées en mode double énergie à 70 keV et 140 keV et une reconstruction monochromatique post-acquisition a été rendue à une énergie de 110 keV.

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>Figure 15 : Acquisitions et reconstructions spectrales (Source GE Healthcare)</figcaption></figure>
L'ensemble des images reconstruites de chaque examen étaient transférées sur une console de post-traitement (AW Server, GE Healthcare) à partir du serveur d'archivage du CHU Amiens Picardie puis anonymisées sur le serveur actif du CHU (AW Server). Les relecteurs pouvaient analyser les examens depuis un PC en utilisant le logiciel AW Server, ou sur une console d'interprétation depuis le serveur actif en ayant accès à toutes les fonctionnalités habituelles disponibles sur ces postes d'interprétation : possibilité de faire défiler entièrement chaque examen, ajustement du contraste, outils de mesure de distance ou de densité par région d'intérêt (ROI).

## Lecture des images :

L'œdème osseux a été recherché de la manière suivante : les relecteurs ont utilisé la reconstruction en multi énergies puis dans l'item « densité de matière », la densité de l'eau (nommée « WATER ») a été conservée et la densité de l'hydroxyapatite (nommée « HAP ») a été supprimée.

A noter que GE (le constructeur du scanner) précise que la suppression du calcium n'est pas efficace et recommande donc de supprimer l'hydroxyapatite (HAP).

La lecture de l'imagerie double-énergie a par ailleurs été réalisée sur l'acquisition multi-énergie où les relecteurs pouvaient faire varier l'énergie de la reconstruction entre 40 keV et 140 keV comme ils le souhaitaient.

La comparaison a été effectuée avec une reconstruction monochromatique (issue de la même acquisition double énergie) à 110 keV, qui est en pratique celle que les radiologues amiénois regardent pour établir le diagnostic de descellement.

Pour la comparaison avec le MAR, l'acquisition nommée « prothèse 110 keV MAR » a été utilisée.

# 4. Analyse statistique

Les résultats ont été exprimés en moyenne, médiane et pourcentage.

Les doses d'irradiation sont exprimées en mGy.cm²
## 5. Cadre réglementaire

Ce projet d'étude hors loi Jardé consiste en une étude comparative rétrospective monocentrique, acceptée par la DRCI (Direction de la recherche clinique et de l'innovation) du CHU Amiens Picardie (INTERET DIAGNOSTIC DU SCANNER DOUBLE ENERGIE DANS LES DESCELLEMENTS DE PROTHESE ; DescellementDE) ; numéro d'enregistrement : (PI2024_843_0080), à partir d'examens réalisés entre le 1er janvier 2022 et le 5 juin 2024.
# Résultats

## 1. Flowchart

<figure><img src="image_19.png" /></figure>
## 2. Résultats

### Critère de jugement principal :

Le premier lecteur (CCA 2ème année) a retrouvé un intérêt diagnostique à l'emploi des reconstructions 70-140 keV par rapport à l'acquisition monochromatique 110 keV dans 18 cas sur 50. Il pouvait s'agir d'une meilleure réduction des artefacts métalliques, d'une meilleure visualisation des contours prothétiques ou des liserés périprothétiques.

Le deuxième lecteur (interne en 4ème année) a retrouvé ce même avantage dans 22 cas sur 50 (44%).

Le taux de concordance entre les deux lecteurs a été de 92 % soit dans 46 des 50 cas étudiés.

Les 4 cas discordants correspondaient à des cas ou le 2ème lecteur retrouvait un apport d'informations supplémentaires dans l'analyse avec variation d'énergie entre 40 et 140 keV, ce que le 1er lecteur ne retrouvait pas forcément en confrontant les scanners en question.

<table><caption>**Tableau 1.**</caption><thead><tr><th></th><th>Lecteur 1 (CCA)</th><th>Lecteur 2 (interne)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Intérêt du 70-140 keV</td><td>18/50 (36%)</td><td>22/50 (44%)</td></tr></tbody></table>

### Critères de jugement secondaires :

#### Comparaison au MAR :

Le premier lecteur retrouvait une meilleure visualisation du descellement par le scanner spectral (140 keV) en comparaison au 110 keV + MAR dans 4 cas sur 49 (8% des cas) (1 patient n'ayant pas eu de reconstruction MAR dans notre étude).

Le deuxième lecteur retrouvait une meilleure visualisation du descellement en comparaison au 110 keV + MAR dans 4 cas sur 49 (8% des cas).
Pour ce critère, le taux de concordance a été de 100%.

<table><caption>**Tableau 2.**</caption><thead><tr><th></th><th>Lecteur 1 (CCA)</th><th>Lecteur 2 (interne)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Multi-énergie vs 110 keV + MAR</td><td>4/49 (8%)</td><td>4/49 (8%)</td></tr></tbody></table>

**Recherche d'œdème osseux :**

L'œdème osseux n'a été retrouvé que dans 1 seul cas par le premier comme par le deuxième lecteur.

Ce cas était un descellement d'origine septique prouvé.

Par ailleurs, notre étude comprenait 9 cas sur 50 de descellements d'origine septique (avec preuves microbiologiques).

Nous n'avons donc retrouvé aucun œdème osseux parmi les 41 cas de descellements aseptiques et dans 8 cas sur 9 parmi les descellements septiques prouvés.

**Dose d'irradiation moyenne :**

La dose d'irradiation moyenne des 50 patients de notre étude a été de 1491.5 mGy.cm².
# Discussion

## 1. Principaux résultats

Notre étude a retrouvé dans une proportion non négligeable de cas (et ce, pour les 2 lecteurs) un apport d'informations diagnostiques supplémentaires en faveur de l'utilisation des images reconstruites (70 à 140 keV) par rapport à l'acquisition 110 keV : 36 % des cas pour le premier lecteur et 44 % des cas pour le deuxième lecteur.

En revanche, l'utilisation de ces reconstructions par rapport à l'apport du MAR (appliqué à la reconstruction automatique monochromatique 110 keV) ne semble que peu évident (8% des cas pour les 2 lecteurs).

La recherche d'œdème osseux a quasi systématiquement été négative (seulement un cas dont nous discuterons plus après).

Par ailleurs, la dose d'irradiation moyenne était élevée : 1491 mGy.cm².

## 2. Discussion des résultats

Notre étude tend à indiquer donc que le scanner spectral dans sa globalité s'avère utile le cadre des descellements prothétiques.

Cela rejoint directement les résultats d'articles cités précédemment dans cette thèse qui retrouvaient une sensibilité et une spécificité meilleures du scanner spectral en comparaison eux aussi à une reconstruction « mono-énergétique » obtenue à partir d'une acquisition double énergie : Foti G and al montraient dans le cadre des prothèses de genou la supériorité diagnostique de la reconstruction multi-énergie en comparaison à la reconstruction « mono-énergique » (qui était chez eux à 120 keV) [31].

Cependant, les doses d'irradiation du scanner spectral, bien qu'elles ne soient pas doublées comme montré précédemment dans ce travail, tendent à rester supérieures à celles retrouvées lors de l'utilisation du scanner conventionnel (en comparaison avec des acquisitions scannographiques standard sur des machines sans multi-énergie).

Cette dose d'irradiation élevée pose question, notamment si l'on compare le scanner spectral au MAR, qui est une technique de reconstruction post-acquisition et qui n'entraine en conséquence pas d'augmentation de la dose d'irradiation pour le patient.

Il faut néanmoins préciser que le MAR peut parfois, dans le cas des liserés périprothétiques de petite taille, entrainer des faux négatifs en lissant les contours de
la prothèse mais surtout des faux positifs en épaississant artificiellement le liséré
hypodense périprothétique.

C'est d'ailleurs précisément dans ce cas-là que le scanner spectral s'est montré
supérieur dans notre travail.

Enfin, la recherche d'œdème osseux a presque toujours été négative et on peut ainsi
questionner la technique elle-même.

On peut ainsi douter que notre seul scanner retrouvant un œdème osseux ne soit pas
en réalité d'origine artéfactuel, il était très fréquent qu'en fonction du matériau de la
prothèse, celle-ci entraine des artéfacts importants gênant considérablement
l'analyse.

## 3. Discussion

Notre étude comporte plusieurs points faibles.

Premièrement ce n'était pas une véritable étude diagnostique, le but n'était pas
d'opposer deux techniques d'imagerie (scanner spectral vs scanner simple énergie)
mais plutôt de savoir si l'utilisation des reconstructions avec des énergies disponibles
à la visualisation de 70 keV à 140 keV apportait des informations supplémentaires par
rapport à la visualisation de l'acquisition monochromatique 110 keV fournie d'emblée
par le scanner et donc s'il fallait continuer ou non l'étude plus approfondie des
séquences GSI à gamme étendue.

Nous avons pour cela choisi de ne prendre dans l'étude que des patients ayant un
descellement prouvé et non pas de partir d'une suspicion clinique et d'évaluer les deux
techniques sur l'efficacité diagnostique.

Un second point faible peut se situer dans le fait que l'étude soit monocentrique et ne
se base que sur un seul constructeur : General Electric.

Ainsi nous n'avons pas pu comparer avec d'autres acquisitions spectrales sur des
machines d'autres constructeurs.

Il aurait été intéressant de comparer l'efficacité de la recherche d'œdème osseux entre
les différents constructeurs.

L'effectif relativement faible de notre étude peut lui aussi constituer un point faible de
par un manque de puissance statistique.
## 4. Significativité clinique

Les résultats de notre étude sont en faveur de l’usage raisonné du post-traitement de l’acquisition GSI avec visualisation des images reconstruites sur les plages 70keV à 140 keV.

En effet la simple « meilleure visualisation » ne signifie pas que les anomalies n'étaient pas décelables sur l'acquisition monochromatique 110 keV mais simplement qu'elles étaient mieux visibles, plus évidentes, sur celle à 140 keV reconstruite par exemple.

L'utilisation uniquement de l'acquisition rendue à 110 keV semble donc parfaitement acceptable dans la vie de tous les jours.

Ce, d'autant plus qu'il semble que l'utilisation de l'algorithme MAR associé à l'emploi de la monochromatique 110 keV semble suffisant pour gagner en visibilité sur les lésions périprothétiques qui auraient été mieux visibles lors de l'emploi des reconstructions à 140keV par exemple.

Selon nous, la lecture des images en mode « Multi-énergie » mérite en conséquence d'être réalisée dans cette indication.

## 5. Perspectives

Le scanner double énergie est une technique intéressante dans de nombreux domaines de la radiologie dont l'ostéo-articulaire comme nous avons pu le voir dans ce travail.

A l'avenir, de nouvelles techniques de scanner seront disponibles telle que le scanner spectral à comptage photonique, avec une technologie de détection nouvelle permettant une amélioration de la résolution spatiale, une meilleure caractérisation des tissus et une dose d'irradiation inférieure.

L'apport de l'intelligence artificielle pourra également être majeur avec une amélioration possible du MAR limitant ainsi les faux positifs et les faux négatifs.

Une diminution des doses d'irradiation sera également possible grâce à un traitement du signal post-acquisition plus efficace.

L'apport d'un DL-H (DeepLearning - High Filter) pour les tissus osseux et non plus seulement les tissus mous pourrait également être intéressant.
Conclusion

Cette étude est en faveur de l'utilisation et de l'analyse des données du scanner
spectral dans les suspicions de descellement prothétique.

L'analyse des images fournies par le scanner sur les plages 70 à 140 keV où le
radiologue peut modifier comme bon lui semble les keV de l'acquisition permet dans
une proportion non négligeable de cas (30% environ) de mieux voir certaines
anomalies.

Cela sous-entend que l'analyse de l'acquisition automatiquement reconstruite à une énergie donnée de 110 keV reste largement suffisante pour détecter et diagnostiquer un descellement (ou une non ostéo-intégration) prothétique.

Ceci d'autant plus que l'utilisation du MAR permettrait de mieux visualiser les
anomalies qui paraissaient moins bien visibles sur l'acquisition 110 keV.

Ces données permettent également de rappeler qu'un scanner classique avec
acquisition à 140 kV (et éventuel emploi du MAR surajouté) reste tout à fait suffisant
pour le diagnostic d'un descellement, cette acquisition restant d'ailleurs largement
majoritaire parmi le parc de scanner actuel (les machines multi-énergie restant encore
très minoritaires).
# Liste des tables

**Tableau 1 :** Intérêt de la reconstruction multi-énergie

**Tableau 2 :** Comparaison au 110 keV MAR
**Liste des figures**

**Figure 1** : Principe de la radiographie © C. Beurtey/CEA.

**Figure 2** : Schéma simplifié de fonctionnement d'un scanner C. Beurtey/CEA.

**Figure 3** : Le tube d'un scanner classique.

**Figure 4** : Reconstruction en double-énergie sur un scanner des TSA.

**Figure 5** : Principe dit « Dual Spin » du scanner spectral.

**Figure 6** : Principe dit « Dual Source » du scanner spectral.

**Figure 7** : Principe dit « kV Switching » du scanner spectral.

**Figure 8** : Principe de la détection spectrale.

**Figure 9** : Vue microscopique d'un microfilm bactérien.

**Figure 10** : Les différents couples de frottement possibles (Oncle Paul).

**Figure 11** : Liseré hypodense signant le descellement (source CHU Clermont-Ferrand).

**Figure 12** : Descellement vu au scanner d'une PTH.

**Figure 13** : Meilleure visualisation du liseré hypodense sur l'acquisition en double énergie (images C et D).

**Figure 14** : Visualisation d'un liseré hypodense périprothétique sur l'acquisition double énergie (B), non visible sur la radiographie (A) et l'acquisition monoénergique (C).
**Figure 15** : Acquisitions et reconstructions spectrales (Source GE Healthcare)
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[35] Euler A, Obmann MM, Szucs-Farkas Z, Mileto A, Zaehringer C, Falkowski AL, et al. Comparison of image quality and radiation dose between split-filter dual-energy images and single-energy images in single-source abdominal CT. Eur Radiol 2018;28:3405–12.

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[37] Zimmerli W, Trampuz A, Ochsner PE. Prosthetic-joint infections. N Engl J Med 2004;351:1645–54.
# Annexe

Visualisation de l'œdème osseux dans le cas d'un descellement de PTE septique après suppression de l'HAP

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<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Descellement de PTH sans (image de gauche) et avec (image de droite) reconstruction multi énergie</figcaption></figure>

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Fin liseré de descellement au pourtour d'un tige de PTH vu sans (à gauche) et avec (à droite) reconstruction multi énergie

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Descellement de PTH sans (image de gauche) et avec (image de droite) reconstruction multi énergie

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Descellement acétabulaire sans (à gauche) et avec (à droite) reconstruction multi énergie
AUTEUR : Nom : WASSMER Prénom : Alexandre

Date de Soutenance : 02/10/2024

Titre de la Thèse : Intérêt diagnostic du scanner double énergie dans le
descellement de prothèse

Thèse - Médecine – Amiens 2024

Cadre de classement : Médecin spécialiste

DES + FST ou option : Radiologie et Imagerie Médicale

Mots-clés : Scanner double énergie, descellement de prothèse, MAR

Résumé :

Contexte : Le descellement prothétique (quelle que soit l'articulation) est fréquent. Le scanner est utilisé en pratique courante pour le diagnostic.

Le scanner spectral est une technique nouvelle qui est employée dans cette indication.

Néanmoins la technique est encore récente et peu évaluée dans ce contexte et la reconstruction spectrale en mode multi-énergie n'est pas analysée systématiquement en pratique courante par les radiologues de notre centre du CHU d'Amiens.

Le but de ce travail est de savoir si la reconstruction multi-énergie d'une acquisition en double énergie apporte des informations diagnostiques supplémentaires par rapport à une reconstruction « mono-énergique » à 110 keV obtenue également en double énergie.

Matériel et Méthodes : 50 patients du CHU d'Amiens ont été inclus, chacun ayant passé un scanner spectral et ayant un descellement prothétique prouvé.

2 radiologues (un chef de clinique ayant 2 ans d'expérience et un interne de 4ème année) ont comparé la reconstruction simple et double énergie de chaque patient indépendamment.

Le critère de jugement principal était l'apport d'informations diagnostiques supplémentaires de l'acquisition multi-énergie avec variation d'énergie par rapport à la reconstruction donnée d'emblée à 110 keV.

Il y avait 2 critères de jugement secondaires : la recherche d'œdème osseux et la comparaison de la reconstruction multi-énergie à la reconstruction 110 keV avec MAR.

Résultats : Dans un nombre de cas important, la reconstruction multi-énergie a montré un apport d'informations supplémentaires : 36 % et 44 % pour respectivement le CCA et l'interne.

Cependant, en comparaison au 110 keV + MAR, le double énergie n'a un intérêt que dans 8 % des cas (pour les 2 relecteurs). L'œdème osseux n'a été retrouvé que dans un seul cas.

Conclusion : L'analyse de la reconstruction multi-énergie est intéressante. Néanmoins, en pratique courante la lecture de la reconstruction à 110 keV est suffisante d'autant plus si elle est associée à une reconstruction MAR.

Composition du Jury :

Président : Monsieur le Professeur Jean Marc Constans

Assesseurs : Monsieur le Professeur Thierry Yzet
Monsieur le Docteur Bruno Bonnaire

Directeur : Monsieur le Docteur Kévin Simon