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SCANNER - " From multi slices to many slices" ... toujours plus de coupes

Mis à jour le 13/08/2010 par SFR

Hélène DELAOUSTRE (1), Céline PROUTEAU (2)
(1) CH de Cholet, (2) Pôle Santé Sarthe et Loir (fusion CH Sablé/Sarthe + CH La Flèche)

Introduction

Alors que le RSNA 2001 avait vu l'apparition des scanners « 16 coupes par rotation », l'année 2002 a confirmé cette tendance sur le terrain avec les premières installations de scanners 16 coupes. Fin 2003, le rendez-vous mondial de l'imagerie restera marqué par de nombreux effets d'annonces, notamment sur le nombre de coupes par rotation, s'apparentant ainsi à une réelle escalade ; de ce fait, il existe une confusion possible entre les avancées réellement disponibles sur le marché à court terme, soit 2ème semestre 2004 (32 coupes par rotation chez Toshiba, 40 coupes par rotation chez Philips, chacun installés sur sites pilotes et disponibles à la vente pour le 2ème semestre 2004), à moyen terme (64 coupes par rotation chez Siemens) et les études en cours ou « Work in Progress » (capteurs plans).

Plus raisonnablement, les constructeurs ont surtout axé leurs travaux 2003 sur l'optimisation et l'amélioration des performances des systèmes d'acquisition et des paramètres de reconstruction, la variété des logiciels de post-traitement, sans oublier la réduction de dose et l'attention portée à l'environnement de travail du radiologue.

En terme d'applications cliniques, l'amélioration des performances telles que le nombre de coupes par rotation et la vitesse de rotation du statif sont particulièrement bénéfiques pour les explorations cardiaques. Les outils CAD (Computed Assisted Diagnostic) jusque-là connus et validés pour la mammographie sont en cours de validation FDA pour la modalité scanner : le CAD Lung, détection automatique des nodules pulmonaires est déjà disponible ou attendu pour le début de l'année 2004 alors que le CAD côlon, détection automatique des polypes, est moins avancé.

Cet article présente tout d'abord les grandes tendances et avancées technologiques remarquées puis l'offre industrielle en développant les gammes de chaque constructeur.
NB : cet article ne traite pas des aspects d'archivage pour lesquels on se référera à l'article PACS.

I - LES GRANDES TENDANCES

1 - La spécificité du marché français
Le marché français persiste dans son affinité pour le scanner haut de gamme (du fait de la carte sanitaire et du régime d'autorisations associés aux équipements lourds) : sur l'année 2003, 2/3 des ventes concernent des scanners « 16 coupes » (Sensation 16 de Siemens, MX8000 de Philips, Aquilion 16 de Toshiba, LightSpeed 16 de General Electric) ; le reste étant partagé en « 4, 8, 10 coupes » selon l'offre de chaque fournisseur. Néanmoins, et compte tenu des coûts élevés du marché haut de gamme, il faut souligner chez tous les fournisseurs le souci de proposer au client des scanners évolutifs de 4 en 8 coupes, de 4 en 10 coupes, de 10 en 16 coupes, etc., ce qui devrait amener le futur acheteur à choisir un scanner adapté à son site, en fonction des besoins et selon les budgets alloués.

2 - Des scanners spécifiques
Par l'accès à des vitesses de rotation plus rapides, certains constructeurs proposent des scanners « 16 coupes » spécifiques, notamment dédiés aux applications cardiaques :
- 0,37 seconde/rotation chez Siemens avec le Sensation 16, rendue possible grâce à une nouvelle technologie de tube RX,
- 0,40 seconde/rotation sur les nouveaux scanners 2003 : LightSpeedPro de General Electric, Aquilion 16 CFX et Aquilion Matrix64 de Toshiba et Brilliance CT 16 & 40 de Philips (à noter que la rotation 0,4 seconde est disponible sur toute la gamme Brilliance CT)

Sont également disponibles des scanners hauts de gamme dédiés « radiothérapie et interventionnel », grâce à l'approche nouvelle sur l'ouverture du statif (82 cm sur le Sensation16 Open de Siemens, 80 cm sur le Lightspeed RT de General Electric, et 85 cm sur le Brilliance CT AqSim de Philips).

Enfin, le domaine de l'interventionnel sous fluoroscopie bénéficie de progrès et de validation des systèmes de robotisation ; ces systèmes s'adaptent généralement sur l'ensemble de la gamme de scanner des constructeurs.

Des avancées technologiques
Plusieurs avancées technologiques notables concernant la chaîne d'acquisition sont maintenant disponibles :
- L'augmentation du nombre de coupes par rotation par l'augmentation du nombre de détecteurs : technologie Toshiba avec 64 canaux de 0,5 mm chacun, permettant ainsi 64 coupes par rotation de 0,5 sec (installée aujourd'hui sur site pilote au Japon) et détecteur Philips de 52 canaux (40 x 0,625mm + 12 x 1,25mm) permettant 40 coupes par rotation de 0,4 sec installé aujourd'hui sur site pilote en Israël. Siemens et General Electric annoncent respectivement des détecteurs « 64 et 128 coupes/rotation » en Work In Progress et Toshiba possède deux sites en évaluation clinique, équipés de l'Aquilion 4D CT (256 coupes/rotation).
- L'augmentation de la vitesse de rotation, grâce à un travail sur les tubes RX : à noter le nouveau tube Siemens Straton, plus petit et plus léger que les tubes conventionnels, facilitant donc la rotation ; ici l'innovation réside dans un contact physique entre l'anode et la gaine de verre ; ce contact direct entre l'anode et l'huile facilite la dissipation calorifique ; le Straton est actuellement disponible et installé sur quatre sites français). Philips propose également une nouvelle génération de tube RX avec la technologie MRC sur sa nouvelle ligne de produit Brilliance CT 16 & 40. General Electric a pris le parti d'une technologie de tube monopolaire, réduisant jusqu'à 32% le rayonnement extra-focal et permettant de générer des intensités supérieures à 800mA pour des rotations plus rapides afin de préserver la qualité image.
- Afin de faire face à l'augmentation des données acquises par les détecteurs, les constructeurs ont développé des systèmes d'acquisition de données par voie optique (vitesses d'acquisition jusqu'à 5 Gbits/sec), ainsi que des processeurs de reconstruction ultra rapide (jusqu'à 40 images/sec).

Ces améliorations techniques – permettant d'augmenter le champ exploré en un temps donné, la résolution spatiale et la résolution temporelle – sont particulièrement intéressantes dans le domaine de la cardiologie (car diminution des temps d'apnée, examens possibles de patients à fréquence cardiaque élevée sans utilisation de bêta-bloquants), et en imagerie fonctionnelle (dite de perfusion et diffusion).

II TRAITEMENTS DES IMAGES

1 - Equipement
Les performances de l'acquisition scanographique seraient vaines sans consoles informatiques puissantes permettant une gestion efficace du flux d'images toujours plus important des scanners multicoupes :
- chez General Electric, l'ensemble de l'architecture informatique a migré d'Unix sous Linux en 2003, avec une nouvelle console opérateur « XTream ». Ce nouveau concept intègre dans les protocoles d'acquisition, des protocoles de post-traitements dédiés (ex : soustraction automatique de l'os immédiatement après la fin de l'acquisition et visualisation de la lumière des vaisseaux en MIP sans aucune intervention de l'opérateur). D'autre part, GE a présenté la 2ème console, dite multimodalités, « Advantage Workstation » désormais sous la version 4.2 ;
- chez Philips : architecture basée sous Windows XP ; les consoles sont rebaptisées « Brillance WorkSpace » pour la console opérateur, et « Brillance Extended WorkSpace » pour la console de post-traitement, également multimodalités ;
- Siemens annonce la migration de son architecture informatique Windows NT vers Windows XP pour début 2004 ; cette évolution permettra la mise en œuvre de nouveaux concepts : WorkStream4D, CareDose4D et Inspace4D ; il s'agit toujours de trois consoles en réseau : Navigator + Wizard (consoles d'acquisition partageant une base de données commune) et Léonardo (console de post-traitements, multimodalités) ;
- chez Toshiba, depuis 2003, les consoles d'acquisition et de post-traitements livrées travaillent sous Windows XP.

2 - L'espace de travail informatique :
Tous les constructeurs ont largement travaillé sur la notion de gestion optimisée de l'espace de travail utilisateurs :
- par l'optimisation de la gestion des images via l'automatisation des tâches, notamment pour la reconstruction, désormais directement accessible en mode 3D (MPR, MIP, Volume Rendering), lequel est pré-enregistré et lié au protocole choisi - tout ceci afin de limiter les temps de post-traitement ;
- pour donner plus d'autonomie au clinicien dans l'accès aux images : reconstruction directe en mode multiplanaire à partir des données brutes, en s'affranchissant des coupes natives axiales, et ce depuis les consoles d'acquisition et de post-traitement ; inversement, les post-traitements sont accessibles depuis la console d'acquisition ; finalement l'ancienne notion de « console d'acquisition », « console de revue et traitements » et « console de post-traitement » évolue vers un concept de stations de travail « uniformisées » ;
- par des interfaces utilisateurs améliorées pour optimiser le temps d'examen.

3 - Logiciels
Cette année 2003 fut l'occasion pour les constructeurs de consolider voire de compléter leurs outils logiciels ; les principaux concernent :
- l'imagerie vasculaire et cardiaque, avec le calcul des paramètres de la fonction cardiaque, l'acquisition d'images synchronisées à l'ECG, l'évaluation quantitative des sténoses ou des calcifications, la reconstruction automatique des carotides à partir de coupes axiales, l'analyse des sténoses et anévrismes de la structure vasculaire ;
- l'imagerie pulmonaire, permettant la détection des lésions et nodules pulmonaires et leur suivi dans le temps ; dans ce domaine particulier des outils CAD (détection automatique informatisée), validés cliniquement en 2003, sont attendus en routine pour le début d'année 2004 ;
- l'imagerie par colonoscopie virtuelle, avec laquelle il est possible, de manière assez diverse chez les constructeurs, de parcourir ou déployer le colon afin d'aider le radiologue dans la détection et la caractérisation des lésions et polypes ; cependant, cette application présente toujours l'inconvénient d'un temps de post-traitement médecin important. Ces lésions étant peu contrastées par rapport aux tissus voisins, l'automatisation par CAD est nettement moins avancée que pour le poumon ;
- l'imagerie de perfusion et de diffusion : outil de cartographie du volume et du flux sanguin ainsi que du temps de transit moyen, ce qui permet de déterminer l'étendue des AVC, d'évaluer la perméabilité vasculaire des tumeurs, l'efficacité des traitement, et la fraction artérielle hépatique ;
- les actes interventionnels, facilités par la fluoroscopie scanner pour le drainage des abcès, le traitement de la douleur, les biopsies.

4 - Dosimétrie
A qualité d'image équivalente, le scanner multicoupes est plus irradiant que le monocoupe du fait de la réalisation de coupes infra-millimétriques (0,5 mm). De ce fait et dans le contexte Euratom, la réduction de dose est donc toujours un axe de travail majeur chez les constructeurs ; à noter d'ailleurs que ces avancées bénéficient d'un rétrofit gratuit chez l'ensemble de ces derniers.
Chez tous, la dose n'est plus forcément « opérateur-dépendant » mais adaptée au volume et à l'organe exploré (profils de dose).
Parmi les dispositifs ou outils logiciels limitant la dose, citons : la modulation des rayons X suivant le plan xy et dans l'axe z, la modulation en fonction de l'ECG (RX pendant la diastole), les fantômes de calibration pour la pédiatrie (General Electric propose la protocolisation des doses maxi en fonction de la taille de l'enfant, Philips inclus dans les protocoles pédiatriques une calibration avec un fantôme 10 cm).
Précisons que Philips travaille aussi sur l'optimisation de la dose en liaison avec la qualité image acceptée (« Dose Right », annoncé pour le début d'année 2004, consistant en une modulation anatomique de la dose en fonction d'un niveau de qualité image classée de 1 à 5, choisi par le médecin en fonction de son besoin).
Siemens propose le « Care Dose 4D » permettant de réduire la dose jusqu'à 66 %. Cette technique offre au radiologue une image optimisée à son niveau d'exigence avec la meilleure dose automatiquement quel que soit le patient.
Le Dose Right déjà installé sur tous les systèmes depuis 2 ans, Toshiba offre aujourd'hui plusieurs nouvelles technologies dont « SureExposure », avec laquelle la dose est adaptée automatiquement à la région anatomique (apportant jusqu'à 56% de réduction de dose sans compromis sur la qualité image).


5 - Applications avancées (= Work in Progress)
- L'essentiel des travaux en cours concernent l'augmentation du nombre de coupes par rotation (annonces faites cette année jusqu'à 128 coupes par rotation) et la recherche d'une coupe la plus fine possible (mais limitation technologique en terme de rapport Signal/Bruit)
- La technologie Flat Panel (capteur plan) annoncée en Work in Progress chez la plupart des fournisseurs depuis 2 à 3 ans ; visant l'acquisition d'un organe en une seule rotation, cette technologie semble encore actuellement difficile à mettre en œuvre ; ces capteurs plans apportent en effet une excellente résolution spatiale (coupes plus fines) mais présentent l'inconvénient d'une gamme dynamique trop faible par rapport aux barrettes de détecteurs actuellement utilisées.


6 - Qu'en est-il du dépistage systématique ?
Comme l'an dernier, la question du dépistage a fait l'objet de plusieurs exposés et discussions lors de ce RSNA 2003. Les applications disponibles sont tellement diversifiées et spécifiques (aide à la détection des nodules et lésions pulmonaires, des polypes et lésions du côlon etc.) qu'elles autorisent en effet l'accès au dépistage systématique de certains organes : notamment poumons et côlon (d'autant que le cancer du poumon est la première cause de décès par cancer chez l'homme, la troisième chez la femme) ; mais qu'en est-il concrètement ?
D'un côté, plusieurs études réalisées (dont celles du NY-ELCAP : New York Early Lung Cancer Project) montrent en effet que le scanner pulmonaire répété annuellement révèle un pourcentage élevé (>80%) de diagnostic de cancer précoce du poumon (Stade I), accessible à un traitement chirurgical, ce qui est favorable aux pratiques de dépistage car la survie des patients ainsi dépistés a été améliorée. D'un autre côté, les modérateurs de ces études affirment que le dépistage par scanner est un examen irradiant sur un patient en bonne santé. Si le résultat est positif, il nécessitera d'autres examens complémentaires aux multiples incidences : notamment psychologiques et économiques. Si ces mêmes modérateurs reconnaissent que le dépistage par scanner est capable de détecter des cancers précoces, ils affirment également ne pas savoir si des vies seront sauvées.

Le débat reste encore ouvert donc sur cette question ; trop de questions restant en suspens dont celle du rapport « bénéfices/risques » du dépistage systématique, il semble trop tôt actuellement pour trancher dans un sens ou dans un autre ; d'autres études, plus longues dans le temps, mieux ciblées (sur des groupes homogènes de sujets à risques) sont souhaitées par la plupart pour avancer sur cette problématique.



III - OFFRE INDUSTRIELLE

GENERAL ELECTRIC MEDICAL SYSTEMS (www.gemedical.com)

Marché : société américaine, implantée en France avec plus de 100 scanners. En 2003, les ventes étaient réparties comme suit : 75% de scanners 16 coupes, environ 15% de modèles 8 coupes et le reste, soit 10%, étaient des scanners 4 coupes.

La gamme de scanners GEMS se décline ainsi :

Ø La famille HiSpeed, disponible en 3 versions :
§ monocoupe : HiSpeed X /i et HiSpeed Cte
§ bicoupe : HiSpeed Cte Dual et HiSpeed Nx/I
§ multicoupe : HiSpeed QX/i, qui effectue 4 coupes par rotation de 0,7 s ; ce scanner a l'avantage de pouvoir évoluer vers un modèle 8 coupes car muni du même détecteur matriciel Hilight Matrix I.

Ø La famille LightSpeed, qui s'est étoffée fin 2003 avec l'arrivée de 2 nouveaux scanners 16 coupes :
§ LightSpeed Plus : très proche du HiSpeed QX/i, ce scanner 4 coupes effectue une rotation en 0,5 s ; il peut évoluer lui aussi, vers le modèle 8 coupes décrit ci-après
§ LightSpeed Ultra : scanner 8 coupes équipé d'un détecteur de 16 éléments permettant une couverture anatomique maximale de 20 mm. Pour chaque rotation de 360° en 0,5 s, les données sont acquises séparément, par séries : 2 rangées actives de 2 x 0,625 mm, 8 rangées actives de 8 x 1,25 mm et 16 rangées actives de 8 x 2,5 mm.

          Ce scanner peut lui aussi évoluer vers le modèle supérieur à 16 coupes, mais il faut alors changer toute la barrette de détection qui est nouvelle.

§ LightSpeed 16, scanner 16 coupes équipé d'un détecteur matriciel asymétrique de 24 éléments (Hilight Matrix II) ; l'acquisition est faite en 16 coupes de 0,625 mm par rotation et en 16 x 1,25 mm ; la vitesse de rotation est de 0,5 sec sur le modèle « standard » ; elle descend à 0,4 sec sur le LighSpeed Pro16, sorti en 2003, dédié notamment aux applications cardiologiques (2 sont déjà installés en France, 1 en Belgique, 1 à Lausanne, plus de 70 dans le monde).

                                                     



          Fin 2003, la gamme 16 coupes s'est aussi enrichie du LightSpeed RT (5 scanners installés dans le monde dont 1 en France),dédié tout particulièrement à la radiothérapie avec son statif de 80 cm.

Parmi les applications disponibles, citons le mode « 4D Gatting », qui permet de synchroniser la respiration sur la phase de traitement.

Au delà du scanner 16 coupes, General Electric annonce, en applications avancées, la mise au point d'autres détecteurs : 32 coupes de 0,625 mm, 64 x 0,625 mm et même 128 x 0,625 mm.
La gamme de scanner GEMS est équipée du tube Performix, de 6,3 MUC qui autorise des rotations de 0,5 sec ; le scanner LightSpeed Pro est, quant à lui, muni d'un nouveau tube monopolaire de 7,5 MUC alimenté par un générateur de 80 kW. La technologie VarisSpeed du tube (vitesse variable) permet des acquisitions en 0,40 - 0,42 – 0,45 – 0,47 s, donc synchronisées à l'ECG du patient. La résolution temporelle de 50 ms en application cardiaque permet d'examiner des patients sans utilisation de -bloquants.

La reconstruction des images se fait sur la console opérateur qui intègre le concept Xtream et sur la console médecin, Advantage Workstation ; les images reconstruites sont transférées, image par image, sur les consoles indépendantes Advantage Workstation ; les temps de transfert ont été considérablement augmentés : jusqu'à 16 i/sec. Ces nouvelles performances sont principalement liées qu fait que leur architecture informatique a migré sous système d'exploitation Linux en 2003 :

- La console « opérateur » permet l'acquisition, la reconstruction, le filming, le network, l'archivage, le transfert et la revue d'images ; outre l'accès aux données brutes, elle bénéficie aussi des post-traitements de base, dont le Volume Viewer, logiciel permettant notamment les reconstructions 3D de base (Volume Analysis, Navigator, Volume Rendering) et de certaines applications spécifiques en options software. Sur la gamme LightSpeed, l'accès aux données reconstruites par Xtream est ultra-rapide grâce à la nouvelle génération de moteurs de reconstruction : à partir de 6 images/s en pleine résolution (reconstruite et exploitable), jusqu'à 15 images/s (objectif à moyen terme mais actuellement en WIP).
- La console de post-traitements avancés du radiologue, Advantage Workstation (AW), permet d'accéder à tous les logiciels de post-traitements et aux applications spécifiques. Elle passera, en début d'année 2004, de la version 4.1 à la version 4.2, permettant ainsi de gérer encore plus d'informations en un temps encore plus rapide. Cette seconde console est multimodalité.

Grâce à un transfert d'images également très rapide entre la console Xtream et l'Advantage WorkStation (16 images par seconde) et grâce à la puissance renforcée de l'AW 4.2, l'accès aux images reconstruites se fait quasiment en temps réel sur cette dernière. Sur chacune des deux consoles, la capacité de stockage est d'environ 250 000 images.

Les applications cliniques de GEMS sont entre autres :
- l'imagerie 3D, intégrant les modes MIP, MPR, Volume Rendering, rendu de surface, MPVR, l'endoscopie virtuelle (Navigator) ;
- les outils d'évaluation quantitative, concernant l'imagerie vasculaire (Vessel Analysis : repérage des sténoses et anévrismes), de perfusion (CT Perfusion : cartographie du volume et du flux sanguin afin d'étudier les AVC, la perméabilité des tumeurs etc.), l'imagerie pulmonaire (Lung Analysis : évaluation des nodules et lésions avec suivi dans le temps), l'imagerie coloscopique (CT Colonography, aide à la détection des polypes et lésions) ;
- les outils dédiés à la cardiologie (d'autant plus intéressants qu'ils complètent les performances d'un scanner 16 coupes) : citons l'acquisition d'images synchronisées à l'ECG (CardiQ Snapshot), l'évaluation de la fonction cardiaque (CardIQ Function), des pathologies coronariennes, du myocarde et des cavités cardiaques (CardIQ Analysis), la mesure quantitative des dépôts de calcium dans les artères coronaires (SmartScore) etc. ;
- des logiciels spécifiques à l'oncologie, permettant notamment le recalage et la fusion d'images TEP et scanner ou IRM et scanner, pour le suivi des traitements spécifiques.

Des systèmes « One Touch » et « Fast » Protocols, accessibles par simple « clic » d'une touche permettent de simplifier le choix des applications, et de déclencher directement la reconstruction souhaitée - ce qui s'inscrit entièrement dans le concept « save space and time » de l'ensemble des constructeurs, cherchant à optimiser l'espace de travail des utilisateurs.

Début 2004, avec la console Advantage Workstation 4.2, de nouveaux logiciels seront également disponibles : Autobone, outil de soustraction osseuse automatique pour l'angiographie des membres inférieurs, Autoselect, permettant en un clic de visualiser une zone précise de l'arbre vasculaire.
Un outil CAD est aussi actuellement en cours de développement pour la détection automatique des nodules et lésions pulmonaires.
Dans le domaine interventionnel, GEMS travaille aussi en recherche avancée sur une cadence d'acquisition de 20 images/s ; enfin, Smartbiopsy, à l'étude également, est un outil dédié au scanner interventionnel consistant en l'utilisation d'un robot aidant le positionnement des aiguilles.

La gestion de la dose chez GEMS s'inscrit dans le concept Optidose, basé sur le principe ALARA (As Low As Reasonable Achievable). Ce concept rassemble plusieurs techniques et outils de réduction de dose :
- l'affichage prospectif de la dose CTDI volumique,
- la filtration du faisceau (SmartBeam), la collimation dynamique (SmartTrack),
- la modulation automatique des mA dans l'axe xy (Smart mA) et l'axe z (SmartScan),
- la modulation de la dose en fonction des phases de l'ECG (jusqu'à 50% de dose en moins pour l'imagerie des coronaires)
- l'absence de collimation post-patient.
Citons également l'outil « Color Codind for kids », protocole permettant de gérer la dose par un codage couleur fonction de la taille de l'enfant.


HITACHI (www.hitachimed.com)

Marché : société japonaise, confirme son projet d'entrée sur le marché des scanners multicoupes en 2004

Gamme :
A ce jour sont disponibles :
- une version monocoupe pour l'Europe
- une version 4 coupes pour le Japon

HITACHI travaille en applications avancées sur la correction de l'effet de cône (Cone Beam CT) et annonce la probable sortie pour fin 2004 d'un scanner 16 ou 32 coupes, actuellement à l'étude aussi.


NEUSOFT (www.neusoft.com)

Marché : société chinoise, 4 ans d'existence, initie une démarche d'exportation depuis 2 ans ; pour l'année 2003, 300 scanners installés en Chine, 3 en Europe, 2 aux USA.

Gamme :
- CT C2000 : scanner monocoupe « corps entier » (marqué CE) ;
- CT C3000 : scanner monocoupe hélicoïdal (rotation 360° en 1 sec) également marqué CE ;
- CT C3000 Dual : nouveau scanner de la gamme, bi-coupe (2 images par rotation, 1 sec par rotation 360°) avec des temps de reconstruction d'1 sec (corps) à 1,5 sec (tête) ; il est attendu à la vente pour mi 2004 ;
- Pro Viz 8 : scanner multicoupe, équipé d'un tube de 7,5 MUC, d'un générateur de 60 kW, permettant 8 coupes par rotation (0,5 sec) ; la reconstruction se fait en 0,5 sec également ; en cours de marquage CE, il est attendu lui aussi pour le 2ème semestre 2004.

En terme de consoles, la société propose une console primaire dédiée à l'acquisition et aux reconstructions de base, et une seconde console, pour le post-traitement complémentaire ; ces consoles ne sont pas multimodalités.


PHILIPS MEDICAL SYSTEMS (www.medical.philips.com)

Marché : en 2003, PHILIPS a vendu en France 40 nouveaux scanners dont une majorité de 16 coupes.

Gamme :
En entrée de gamme, PHILIPS propose toujours le scanner MX8000 Dual (scanner bi-coupe). Par ailleurs, PHILIPS a entièrement rebaptisé sa gamme; il s'agit d'une nouvelle ligne de scanners multicoupes dénommée BRILLIANCE. La gamme se décline donc ainsi : BRILLIANCE 6, 10 et 16 coupes.

Le RSNA 2003 a été l'occasion d'annoncer deux nouveaux produits :

Ø le BRILLIANCE 16 POWER : scanner spécifiquement destiné à des centres très "productifs" en terme de nombre de patients/jour; ce scanner est équipé du tube PHILIPS MRC 8MUC (paliers à métal liquide); reconstruction à 40 i/sec grâce au processeur de reconstruction d'images RAPIDVIEW ; sorti en 2003, cinq sites sont équipés en Europe à ce jour (aucun en France) ; Ø le BRILLIANCE 40 : scanner 40 coupes équipé d'un détecteur de 52 éléments, également équipé du tube MRC 8 MUC ; les performances annoncées sont les suivantes :
ð 40 coupes/tour
ð rotation en 0,4 sec
ð 40 mm de couverture dans l'axe z
ð reconstruction à 40 im/sec

                                                                 




A ce jour, il existe 1 site pilote équipé en Israël. PHILIPS prévoit l'installation
de 18 sites dans le 1er trimestre 2004 répartis dans le monde , dont 1 en
France.

Il faut souligner que si l'accord de partenariat entre les deux sociétés PHILIPS et SIEMENS se poursuit, les développements récents sur les scanners de plus de 16 coupes en terme de tubes et de détecteurs notamment ont fait l'objet de conceptions bien distinctes et autonomes.

A noter également le projet d'évolution de l'AQ Sym (rebaptisé BRILLIANCE AQ Sym) ; en effet, ce scanner monocoupe dédié à la simulation des traitements de radiothérapie devrait évoluer en multibarrettes. Tous les scanners de la gamme sont équipés "des mêmes fondations technologiques", ce qui permet une logique d'up-grade de l'équipement dans le temps :
- la Tach Technology & la Bip Technology (Back Illuminated Photodiode) : il s'agit d'une électronique d'acquisition évoluée utilisant des composants ASIC, qui permet une amélioration du rapport S/B et une diminution du bruit par 2 dans les images. Par ailleurs, l'utilisation du transfert optique des données permet aujourd'hui d'atteindre des débits de transfert des signaux jusqu'à 5 Gbits/s.
- l'algorithme de reconstruction COBRA (Cone Beam Reconstruction Algorithme), pour corriger la divergence du faisceau RX et donc corriger les effets de cône ;
- PHILIPS a également fait évoluer son concept de limitation de dose (Dose Wise) avec la sortie effective chez le client du projet associé Dose Right intégrant trois nouvelles fonctionnalités: l'ACS : modulation des rayons dans l'axe z, DOM : modulation temps réel dans l'axe xy, et affichage de la dose efficace pour l'opérateur. PHILIPS travaille actuellement sur un projet de dose automatique liée à un niveau de qualité image initialement choisie par le praticien ;
- le processeur de reconstruction rapide est toujours le RAPIDVIEW (issu de la modalité IRM).

Les consoles d'acquisition et de post-traitement des images sont intégrées dans un nouveau concept global "d'espace de travail" ; la console opérateur est rebaptisée "Brilliance Work Space" et la console de post-traitement s'appelle "Extended Brilliance Workspace" ; à noter que cette dernière est conçue selon un principe d'intégration verticale principalement (pour répondre au besoin de l'opérateur sur ses applications scanners avant toute chose) et secondairement sur une intégration horizontale multimodalités (fusion d'images par exemple).
L'une et l'autre autorisent un pilotage des données brutes dans un souci d'autonomie maximale de l'opérateur (REMOTE RECON : reconstruction possible depuis la console opérateur et la console de post-traitement sans ralentir la console principale; cette fonctionnalité issue du post-traitement cardiaque sera désormais disponible sur tous les types d'images). L'architecture informatique reste sous WINDOWS XP et la nouvelle interface graphique utilisateurs s'appelle View Forum (mise à jour gratuite de la base installée au cours du 1er semestre 2004).
Parmi les logiciels d'applications avancées, PHILIPS a principalement porté ses efforts de développements récents sur les trois domaines suivants :

- Oncologie
o le logiciel LNA (Lung Nodule Assessment), pour la détection de nodules est opérationnel ; en la matière, PHILIPS est en attente d'une validation FDA pour son système CAD LNA ;
o ENDO 3D, un logiciel d'endoscopie virtuelle généraliste pour tous les organes ;
o UNFOLDED 3D, un logiciel d'endoscopie virtuelle spécifique colon.
- Cardiaque & vasculaire
o CARDIAC REVIEW, CT ANGIO, LVRV FUNCTIONS, CALCIUM SCORING, et pour l'analyse des vaisseaux, citons AVA (Advanced Vaissals Analysis), intégrant la fonctionnalité STENT PLANNING pour la pose de stents
- et plus spécifiquement de l'ostéoporose.
o avec le logiciel BMA (Bone Mineral Analysis)

Enfin, au chapitre des « Work In Progress », notons que PHILIPS travaille actuellement sur un logiciel de synchronisation respiratoire annoncé disponible au 2ème semestre 2004.


SHIMADZU MEDICAL SYSTEMS (www.shimadzumed.com)

Marché : société japonaise, environ 30 scanners installés en Europe

Gamme :
Elle se compose actuellement du seul modèle SCT 7800, de type hélicoïdal monocoupe à détecteur solide Shimadzu (1 rotation en 0,75 s) ; trois tubes (également de fabrication Shimadzu) sont proposés au choix : 2 - 3 et 4,5 MUC. Ce scanner est équipé de 2 consoles (console d'acquisition Silicon Graphics).
Un logiciel de dosimétrie est disponible en option.

Les applications de cet appareil sont toutes celles d'un scanner polyvalent, à l'exception de celles, spécifiques des scanners multicoupes.
A noter, comme chez de nombreuses sociétés, que Shimadzu travaille aussi actuellement sur un scanner équipé de capteur plan ou CTFP (=CT Flat Panel).


SIEMENS (www.siemensmedical.com)

Marché : du 1er octobre 2002 au 30 septembre 2003, SIEMENS a vendu 40 nouvelles machines en France, dont 75% en 16 coupes ; sur les 25% restant les ventes se répartissent à parts égales entre le 6 coupes et le 10 coupes.
La gamme SIEMENS se compose toujours de trois grande familles :

Ø SOMATOM SMILE : avec un scanner d'entrée de gamme, spiralé monocoupe, équipé des détecteurs UFC (Ultra Fast Ceramic) ; Ø SOMATOM EMOTION : cette famille se compose de trois modèles tous équipés de détecteurs UFC : monocoupe, 2 coupes et 6 coupes ;
Ø SOMATOM SENSATION :
§ Le SENSATION 4 (x4 coupes) a disparu de la gamme cet été (compte tenu des possibilités de l'EMOTION 6)
§ Le SENSATION 10 (x10 coupes) présenté au RSNA 2002 confirme l'intérêt qu'il représente en terme d'alternative à l'ensemble des applications cliniques en dehors de la cardiologie
§ le SENSATION 16 (x16 coupes) évolue en 2003 avec de nouvelles performances « Speed 4D » ; l'architecture détecteur du scanner 16 coupes SIEMENS est toujours la suivante :

                                                     




En Work In Progress, le SENSATION 64 (x 64 coupes) est annoncé à l'automne 2004 (les 1er sites cliniques seraient installés au printemps 2004) ; l'architecture du détecteur n'est pas encore définie à ce jour. Le but de cette nouvelle technologie est d'apporter encore plus de performances à l'acquisition, notamment en terme de résolution spatiale (résolution isotropique de 0,4 mm 3).

Enfin, en terme de scanner spécifique, le RSNA 2003 a été l'occasion de présenter le SOMATOM 16 OPEN (16 coupes, ouverture du statif de 82 cm) dédié notamment à l'interventionnel et au planning en oncologie.

Durant l'année 2003, la société SIEMENS s'est attachée à améliorer les performances de sa machine 16 coupes ; ces améliorations sont définies globalement sous le terme générique « SPEED 4D », qui intègre :

- le nouveau tube Straton autorisant une rotation en 0.37 s, en alternative au tube conventionnel Akron de 5,3 MUC utilisé jusqu'alors ; il s'agit d'une nouvelle conception de tube, plus compact, autorisant une meilleure dissipation calorifique grâce à une large surface de contact entre l'huile et l'anode (dissipation calorifique de 5 MUC/min, soit un équivalent "tube conventionnel" à hauteur de 30 MUC environ). Le tube Straton est adaptable sur la gamme à partir du SENSATION 16 et sera proposé de base sur le SENSATION 64 ; le tube conventionnel de 5,3 MUC permet toujours d'atteindre des vitesses de rotation de 0,42 s en routine sur le SENSATION 10 et le SENSATION 16.
- la nouvelle technique de reconstruction directe multiplanaire (WorkStream4D) ; il s'agit d'une reconstruction directe multiplanaire en MIP et MPR, directement à partir des données brutes en s'affranchissant donc de l'étape (qui devient transparente) des coupes axiales. Le bénéfice est réel en terme de temps et d'espace (gain d'un facteur de 1 à 10 concernant le volume d'images) ; par ailleurs le radiologue a accès aux données brutes sur les 2 consoles Navigator & Wizard pour ses reconstructions (Recon WIizard) ; à noter également la migration sous Windows XP début 2004 ; le WorkStream4D sera disponible sur toute la gamme SENSATION début 2004.
- CARE Dose4D (disponible sur toute la gamme), évolution de CARE Dose, est une nouvelle approche pour automatiser l'optimisation et la réduction de dose ; cette technique utilise la modulation d'intensité à partir de la mesure d'atténuation en temps réel sur les axes x, y et également sur l'axe z à partir du mode radio. CARE Dose4D permet une réduction de dose de 66% (50% avec CARE Dose). CARE Dose4D propose la meilleure dose avec la meilleure qualité image quelque soit la morphologie du patient dans un but de simplification et d'optimisation des protocoles
- en ce qui concerne l'interprétation, les applications cardiaques vont disposer début 2004 de la nouvelle fonctionnalité Syngo InSpace4D. Cette nouvelle fonctionnalité s'appuie sur des développements logiciels (reconstruction en haute résolution de 12 phases du cycle cardiaque simultanément) et sur des éléments hardware tel qu'une nouvelle carte graphique (VolumePro Graphics accelerator card). Elle permet une visualisation en haute résolution volumique et dynamique du cœur

Avec la mise à jour sous WINDOWS XP (début 2004), l'ensemble des utilisateurs profitera des évolutions et des nouvelles performances des logiciels de post-traitement.
Plusieurs nouveautés en terme de logiciels d'applications avancées sont annoncées dans les domaines suivants :
- imagerie vasculaire :
o nouvelle plate-forme du logiciel 3D Vessel View pour l'analyse et la quantification de l'arbre

      vasculaire ;

    - dans le domaine de l'oncologie :

o sortie d'un logiciel de perfusion pour les tumeurs cérébrales ;
o en complément du logiciel CARE LUNG (pour l'analyse des nodules

          pulmonaires), SIEMENS propose le NEV (Nodule Enhanced Viewing), logiciel CAD validé FDA, pour la localisation automatique des nodules pulmonaires ;

o en Work In Progress, SIEMENS travaille actuellement sur un logiciel

      équivalent pour le colon.





TOSHIBA MEDICAL SYSTEMS ( www.medical.toshiba.com )

Marché : société japonaise, implantée en France avec plus de 60 scanners (donnée fin 2003). Cette année, les 2/3 des ventes des scanners Toshiba concernaient des modèles 16 coupes, le reste des 4 coupes ; à noter que le premier scanner 8 coupes était en cours d'installation fin 2003.

La gamme Toshiba se décline toujours en deux familles : Asteion et Aquilion.

Ø L'Asteion est disponible en plusieurs versions, selon qu'il soit monocoupe (Asteion Mono), bicoupe (Dual) ou multicoupe (Asteion Multi). Ce dernier, vendu principalement en 4 coupes, effectue une rotation en 0,75 s et peut accueillir différents tubes et générateurs (puissance de 30 à 60 kW) au choix de l'utilisateur. Le positionnement en « classe 2 » de l'Asteion Multi fait de ce scanner, au vu de ses caractéristiques, un appareil très intéressant du point de vue économique. Ø L'Aquilion, famille de scanners multicoupes composée des modèles suivants :
§ Aquilion 4, rebaptisé Aquilion Super 4 Edition en 2003, est un scanner 4 coupes muni d'un détecteur de 34 éléments (4 x 0,5 mm au centre + 15 x 1mm de part et d'autre) offrant une couverture anatomique maximum de 32 mm ;
§ Aquilion8, installé depuis septembre 2003, est le modèle 8 coupes intermédiaire entre le 4 coupes (1998) et le 16 coupes (2002) ;
§ Aquilion16, scanner 16 coupes.

        Ces deux scanners, Aquilion 8 et 16, sont équipés de la même barrette de détection (896 cellules dans l'axe des X, disposées en 16 rangées de 0,5 mm au centre et 12 rangées de 1 mm de part et d'autre) pour une couverture anatomique maximum de 32 mm.

                                               

        Ce n'est pas le nombre de rangées qui détermine le nombre de coupes mais les DAS (Data Acquisition System) ou Systèmes d'Acquisition des Données, qui collectent les données acquises par chaque rangée (4, 8 ou 16 DAS = respectivement 4, 8 ou 16 coupes/rotation).


Pour la famille Aquilion, grâce à l'utilisation d'un moteur à induction, l'ensemble de la partie mobile du statif (tube RX, échangeur thermique, générateur, détecteur) effectue ses rotations en 0,5 sec par tour pour l'ensemble des applications.
Pour les applications cardiaques, il est possible de descendre à 0,4 s par rotation sur les 3 modèles (4, 8, 16 coupes), baptisés alors Aquilion Super 4 FX, Aquilion 8 CFX et Aquilion 16 CFX. Ainsi, l'Aquilion 16 autorise 16 coupes de 0,5 – 1 ou 2 mm en 0,5 s (soient 32 images/s), et l'Aquilion 16 CFX, pour les mêmes coupes, autorise 40 images/s par la rotation en 0,4 s (de même, Aquilion 8 -> 16 images/s, Aquilion 8 CFX -> 20 images/s).

La gamme Aquilion bénéficie d'un tube RX spécifique, le tube MégaCool, qui a une capacité thermique de 7,5 MUC et un taux de dissipation calorifique de 1 386 kUC/min - capacité de refroidissement permettant de multiplier les acquisitions hélicoïdales sans aucun délai d'attente car les échauffements sont limités.

L'intérêt de la gamme Aquilion est, entre autre, l'évolutivité entre les différents modèles (du 8 au 16 coupes, et aussi du 4 au 16 coupes – ce dernier « up-grade » étant plus coûteux car nécessitant le changement de tous les détecteurs).

En matière de traitement des images, Toshiba propose toujours trois consoles, qui sont depuis 2003 chacune sous système d'exploitation Windows XP :
- deux de ces consoles sont indissociables : la console Navy (dédiée à l'acquisition des données, au filming, aux traitements de base et au transfert) et la console Anet, permettant la revue et le traitement de base des données acquises sur 4 patients différents : MPR pré-programmés, Volume Renderind et MIP), accès aux données brutes, filming.
- la troisième console, Vitréa, est la console médecin « 3D temps réel » réservée aux post-traitements (MPR curvilignes et MPVR en piles de coupes, mode ciné 512, VRT et 3D surfacique mono- et multi-tissus, calculs de volumes, Max IP et Min IP) ; très rapide, elle crée automatiquement les volumes pendant le transfert des images (1 sec pour 1000 images).

Du côté des logiciels, les applications Toshiba sont complétées mais également rassemblées sous une gamme commune baptisée « SURE » ; on trouve ainsi :
- les applications conventionnelles d'imagerie 2D et 3D ;
- celles plus spécifiques : vasculaires (quantification et mesure des sténoses), cardiaques (SureCardio : monitorage ECG, reconstruction segmentée, analyse de la fonction cardiaque etc.), colonographiques (Sure Colon : colonoscopie virtuelle le long du tube digestif), interventionnellles (Sure Fluoro : fluoroscopie interventionnelle à 12 im/sec avec pupitre dédié, permettant d'acquérir 3 coupes axiales contiguës pour améliorer la précision) ;
- enfin, annoncés pour fin 2003-début 2004, les logiciels Sure Pulmo (détection et identification des nodules pulmonaires avec suivi évolutif dans le temps), Sure Plaque (mesure et identification des plaques de calcium, et analyse MPR des images vasculaires et cardiaques), Sure Substraction (mise en évidence de l'arbre vasculaire avant et après produit de contraste), Sure Perfusion et Sure Diffusion (appliqués à la perfusion cérébrale).

A la problématique de gestion de la dose, Toshiba répond de différentes manières :
- par l'intégration de son détecteur, dont l'efficacité quantique de 99,7% garantit ainsi l'un des meilleurs rapports signal/bruit du marché à dose pondérée équivalente (= 2/3 surface + 1/3 centre)
- par une filtration au Niobium, pour ne conserver du faisceau RX que la partie la plus énergétique
- par l'accès à des protocoles adaptés au patient (fonctions de l'âge, de la taille, des filtres de convolution et des correcteurs d'artéfacts utilisés)
- par l'utilisation de logiciels spécifiques : ainsi l'outil REC (Real Exposure Control) permet, après un seul mode radio, de modifier automatiquement les mA en fonction des différences d'atténuation mesurées ; cet outil facilite la réduction de dose (jusqu'à 40% pour les examens thoraciques et 10 à 20% pour les examens abdomino-pelviens) ; rebaptisé Sure Exposure dans la famille des « Sure Technologies », le REC s'intègre plus globalement dans le concept Sure Dose, qui intègre aussi Sure Start, système permettant l'acquisition RX en même temps que le produit de contraste arrive dans la zone d'intérêt.

Pour achever la description de l'offre Toshiba, n'oublions pas de parler du fameux AquilionMatrix64, dernier WIP de la gamme multicoupes du constructeur japonais. Fin 2003, cet appareil était installé sur un site pilote au Japon (Tokyo) et est annoncé « disponible à l'installation » pour le second semestre 2004. Equipé d'un nouveau détecteur (64 canaux de 0,5 mm, 32 mm de large), il est capable pour le moment d'effectuer 32 coupes par rotation de 0,5 sec et 40 coupes par rotation de 0,4s pour la cardiologie. La nouvelle plate-forme informatique dont il est muni (sous Windows XP) permet de reconstruire 8 images par secondes grâce à une vitesse de transfert des données accélérée (les données sont transférées par laser et non plus par photodiodes).
De nouveaux systèmes de réduction de dose par filtres volumétriques sont également disponibles sur ce scanner 32 coupes, qui déjà, on l'imagine bien de par sa conception, prépare la place au 128 coupes – l'objectif affiché de Toshiba étant de produite à terme un scanner « 256 coupes », permettant de faire l'acquisition d'un organe ou d'une région d'intérêt en une seule rotation.


L'offre industrielle concernant les systèmes CAD (Computer Aided Detection ou Détection Assistée par Ordinateur)

Jusque-là associés à la mammographie (analogique et numérique), les logiciels permettant le diagnostic assisté par ordinateur s'intègrent désormais de manière plus concrète dans les modalités « scanner » et « radiologie numérique », notamment dans le domaine pulmonaire ; en effet, outre la rationalisation du flux de données qu'ils apportent au radiologue, les outils CAD ont un intérêt tout particulier dans la détection du cancer du poumon, des embolies pulmonaires et de la tuberculose.
Bénéficiant du savoir-faire et de la technologie issus de leurs « CAD mammo », ce sont donc les sociétés éditrices de ces logiciels qui transposent actuellement leur CAD au scanner ; toutes ont pour objectif d'étendre leur offre d'outils CAD à l'ensemble des modalités d'imagerie et applications cliniques. Sont présentées ici les deux principales sociétés, CADx Systems et R2 Technology, connues pour leurs CAD « mammo ».


CADx SYSTEMS (www.cadxsystems.com)

Marché : compagnie québecoise éditrice et fournisseur du système Second Look, dédié à la mammographie. C'est actuellement la deuxième société sur le marché du diagnostic assisté par ordinateur.

Lors du RSN'A 2003, CADx présentait, en applications avancées (WIP) ses logiciels CAD dédiés au scanner :
- Second Look CT Lung pour l'examen pulmonaire ; cet outil est composé de 4 modules :
§ Quick Cue : détection automatique des lésions pulmonaires suspectes
§ Quick Look : caractérisation des nodules pulmonaires (en fonction de leur volume, de leur taille et de leur intensité)
§ Quick Match : comparaison et suivi dans le temps des examens scanners présentant des nodules
§ Quick Change : analyse quantitative des nodules par l'utilisation des produits de contraste

      Ce logiciel dédié à l'examen pulmonaire est en évaluations sur deux sites, en Allemagne et aux Etats-Unis.

- Second Look CT Colon pour l'examen du colon, en tant qu'aide à la détection des lésions, complétant ainsi l'outil de colonoscopie virtuelle disponible chez les constructeurs et vendeurs de scanners.


R2 Technology (www.r2tech.com)

Marché : société californienne qui a développé aussi son propre système CAD - ImageChecker - spécifique au secteur de la mammographie (analogique et numérique). Ayant créé le marché des CAD, R2 Technology est aussi leader sur ce secteur d'activités avec près de 85% de part de marché.
Après dépôt d'un dossier d'agrément auprès de la FDA, la société attend désormais la validation de son système Image Checker CT, pour la détection automatique des nodules pulmonaires. La même procédure a été lancée en Europe en vue du marquage CE de ce nouveau CAD, dédié scanner. Outre la détection automatique, ce nouveau logiciel permet aussi de mesurer automatiquement la taille des nodules pulmonaires repérés (grâce à de multiples outils de calculs et d'analyses d'images).
La sensibilité de détection annoncée est proche de 90% ; une étude menée au Brigham and Women's Hospital (Harvard and Medical School) sur 22 scanners pulmonaires (multicoupes) revus par 4 radiologues indépendants a montré l'intérêt de l'utilisation d'un CAD dans la détection des nodules par système CAD : celle-ci étant en effet augmentée de +11,9% pour les nodules importants (>=10mm), +27,3% pour les moyens (5-<10mm) et +45% pour les petits nodules (<5mm), avec une moyenne d'environ 4 faux positifs par cas.
Citons comme partenaires de la société R2 Technology, les sociétés Vital Images (sur leur station de post-traitement Vitréa, utilisée par Toshiba), CTI etc.

Comme son concurrent direct CADx, R2 Technology présentait aussi fin 2003 ses travaux en cours tels : un logiciel permettant de détecter l'embolie pulmonaire sur scanner, un logiciel couplé à la colonoscopie virtuelle pour la détection des lésions du colon, un logiciel pour la synchronisation temporelle en cardiologie. Enfin, R2 Technology travaille également sur un CAD spécifique à l'examen pulmonaire par radiologie numérique.


Conclusion

Si en 2003 le marché des scanners multicoupes était porté majoritairement vers le haut de gamme (16 coupes), cette même année 2003 a vu néanmoins l'arrivée et l'installation de scanners intermédiaires (8 et 10 coupes), plus abordables pour les établissements ne développant pas d'activités dédiées (ex : cardiologie). Par ailleurs, le marché des 16 coupes montre bien que l'imagerie cardiaque a tiré les nombreux développements technologiques apparus ces dernières années en scanographie (depuis l'acquisition, en passant par le post-traitement jusqu'à l'archivage). L'industrie scanner est en passe de réussir son pari initial : faire de l'imagerie cardiaque un examen de routine.

Malgré les améliorations décrites en terme d'architectures informatiques et d'outils logiciels visant à diminuer les volumes d'informations mais surtout à réduire les temps opérateurs (« save space and time»), la course au nombre de coupes va irrémédiablement augmenter le nombre d'images par examen : le passage d'un scanner 4 ou 16 coupes multiplie le volume d'image par un facteur 10, les évolutions vers les 32, 64 coupes et plus pourraient le multiplier par des facteurs de 100 à 1000.

Les moyens d'archivage sur le scanner et consoles de post-traitement ne dépassant pas quelques jours, semaines ou mois selon l'activité, l'archivage à long terme du scanner multicoupes est donc une problématique à intégrer plus globalement sur l'établissement dans le cadre d'un projet PACS.