SUIVI LONGITUDINAL IRM ET SRM PROTON SIMPLE VOLUME DE

SUIVI LONGITUDINAL IRM ET SRM PROTON
SIMPLE VOLUME DE PATIENTS ATTEINTS
DE GLIOMATOSE TRAITEE PAR TEMODAL,
RADIOTHERAPIE ET
ANTIANGIOGENIQUES.
•
JM CONSTANS(1), G. Hossu (2), S. Collet (1), W. Dou (3), S Ruan(4),
E Lechapt-Zalcmann (1), J.M. Derlon (1), F.Chapon(1), S Valable
(1), J S Guillamo (1), P Courtheoux (1), F. Kauffmann (1).
•
1: CHU et Université de Caen, 2: CIC-IT NANCY, 3: Tsinghua University, Beijing Chine, 4: CReSTIC EA 3804-IUT
Troyes France
SFR octobre 2010
JM Constans
Introduction
Mieux comprendre le métabolisme tumoral glial des
gliomatoses et leurs variations avant traitement
puis traitées par témodal, radiothérapie puis
antiangiogéniques.
Déterminer les variations en IRM et SRM
cérébrale d’aire, d’amplitude, de ratios de métabolite
ou de profil spectral lors du suivi longitudinal
prospectif de 5 ans de 14 patients atteints de
gliomatose.
Essayer d’étudier les relations entre les variations en
IRM et SRM
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Introduction
- 14 gliomatoses montrant un hyper signal diffus en FLAIR
et T2 dans au moins 3 lobes et avec un pronostic grave et
habituellement une mauvaise réponse au traitement.
Détecter des différences SRM d’infiltration, de
métabolisme glycolytique, de prolifération ou de nécrose
entre gliomatoses et lors de leur suivi et réponse
thérapeutique.
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Matériels et Méthodes
• IRM: Sagittal T1, axial rhô, T2, FLAIR, diffusion,
3D T1, perfusion (1er passage) puis 3 plans après
gadolinium.
• Etude quantitative et multispectrale d’IRM pour
estimer le volume total tumoral, le volume d’hyper
signal T2 et FLAIR, de prise de contraste, de
nécrose, d’atrophie et d’hyper perfusion.
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Matériels and Méthodes
•SRM : 1H, simple volume 1.5 T (GEMS):
– 6 à 12 cm3 sur la partie la plus agressive et le côté controlatéral;
– PRESS avec TEs multiples (35 (à gauche), 144 (à droite), 288, 432ms).
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Spectres de tumeur gliale
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Exemple de variation spectrale de gliomatose:
• metabolites composant la résonance de Cho
(glycerophosphocholine (GPC) et phosphocholine (PC) à
3.22 ppm) elevés : proliferation. Lactate (at 1.33 ppm) :
glycolyse. mI/Cr élevé: gliose. NAA/Cr (NAA à 2.02 ppm et
Cr à 3.03 ppm) diminué : infiltration.
• Le signal initial est en rouge, la modélisation par SCI-MRSLAB, en vert, la ligne de base en vert et les résidus en bleu.
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Matériels et Méthodes
• Traitements des données : logiciel
SA/GE et traitement automatique
développé à l’IRM et l’université de
Caen (SCI-MRS-LAB in Scilab
INRIA-ENPC open source code) et
séparation de sources et représentation
parcimonieuse
avec
dictionnaire
de
connaissances a priori (Troyes; (Guo I3EICASSP 2009) calculant amplitudes,
aires, ratios,
relatives.
et
SA/GE
concentrations
• Analyse statistique :
en
cours
des
données
spectroscopiques longitudinales (tous
les 3 mois sur 60 mois avec 2 patients
sur 84 mois). Etude de relations avec
Exemple d’ un spectre normal à TE 35 ms traité par :
la clinique.
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SA/GE en haut et SCI-MRS-LAB en bas.
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Résultats : Patients
• 4 patients sont décédés. 4 patients ont développé
une gliomatose à partir d’oligodendrogliome.
• Dans l’évolution de 4 patients avec hyperperfusion
celle-ci disparaît mais la prolifération reste
importante dans 3 cas/4 et le lactate dans 3 cas/4
sous antiangiogéniques.
• Lors découverte
Suivi
– 9 grade (g) 2
– 6 grade (g) 3
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4/9 g3 et 1/9 g4
3/6 g4 (entre 2 et 5 ans)
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Résultats : segmentation IRM
Segmentation manuelle
Etapes principales de segmentation
Dou IVC et Neurocomputing 2007
Segmentation, Classification et
Fusion d’un oligodendrogliome
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Résultats : segmentation IRM
• Filtres, Masques et contours actifs + classification par SVM:
Facile pour nécrose et prise de contraste:
Plus difficile pour les variations d’ extension FLAIR et parfois en
diffusion.
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Résultats: de segmentation IRM
• La prise de contraste tardive doit être prise en compte.
• Les volumes tumoraux traités changent peu entre deux
examens IRM tandis que les profiles et ratios
spectroscopiques changent: augmentation du NAA/Cr et
diminution du cho/Cr ou mI/Cr et ont parfois tendance à
revenir vers des valeurs plus normales (comme dans certaines
gliomatoses).
• SRM peut être plus sensible que l’IRM et dans certains cas
peut être prédictive de l’aggravation.
Cr : Créatine
Cho : Choline
NAA :N-Acetyl-Aspartate
mI : myo inositol
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Gliomatose
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Résultats: Spectroscopie
Sans chimiothérapie les profils spectroscopiques s’aggravent
avec augmentation variable des ratios Cho/NAA, Cho/Cr et
mI/Cr ratios et diminution du NAA/Cr et parfois augmentation de
lactate.
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Analyse du suivi Cho/Cr : sur 48-60 mois:
15 gliomatose et 4 poussées nettes de
prolifération
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Résultats: spectroscopie
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Exemple de diminution du ratio
cho/Cr sous Témodal .
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• dans les gliomatoses : ratios de NAA/Cr variables avec une
tendance à s’améliorer au début sous Temozolomide avec parfois
aggravation tout comme sous radiothérapie puis antiangiogéniques.
Suivi du ratio de concentrations du NAA/Cr
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sur 48 mois.
Les changements spectroscopiques et
métaboliques souvent apparaissent bien
avant la détérioration clinique et
parfois avant l’amélioration.
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Résultats: exemples de suivi IRM
et SRM de patients
Après 6 cycles de Témodal clinique et IRM stables.
SRM fut prédictive en montrant une augmentation de
l’infiltration (diminution NAA/Cr) et à un moindre degré de la
réaction gliale (augmentation mI/Cr).
2 cycles plus tard, le patient
s’est détérioré rapidement
et a du bénéficié d’une
radiothérapie.
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Amélioration en SRM (ré augmentation du NAA/Cr, de la
Créatine et diminution du ratio Cho/Cr) et en clinique.
L’IRM a montré une réponse plus tardive.
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Initialement amélioration clinique et SRM avec une stabilité en IRM. Après
18 cycles de Témodal, la SRM montre une augmentation du ratio Cho/Cr
puis l’apparition d’une prise de contraste nodulaire (flèche).
4 cycles plus tard, le patient a eu une sévère détérioration clinique qui
entraîna l’utilisation de la radiothérapie.
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Tumeur Gliale : carte (droite) de ratio de VSC relatif
(gauche) proportionnel à l’aire sous la courbe pour
évaluer la vascularisation tumorale après injection
intraveneuse de gadolinium et montrant une
hyperperfusion (en rouge) et une hypoperfusion
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(en bleu).
• Exemple d’ un
patient où l’
hyperperfusion
répond bien
aux
antiangiogéniq
ues
• Mais où
persiste:
it
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Résultats: exemples de suivi IRM et
SRM de patients
Persistance d’un métabolisme glycolitique (lactate à 1,27-1,33 ppm)
puis d’une prolifération (Cho à 3,2 ppm)
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•
Idem:
réponse
aux
antiangiogéniques
mais
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Mais persistance d’un ADC augmenté
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Et persistance d’un métabolisme
glycolitique (lactate à 1,27-1,33 ppm) puis
d’une prolifération (Choline à 3,2 ppm)
augmentée
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Suivi Mme F
• Cho/Cr à 2,5 malgré l’absence d’HYPERperfusion
• 3 à 6 ( à verif) mois après prolif imp (Cho/Cr> 8)
sous Campto-avastin
• 6 à (9) mois prolif imp (Cho/Cr> 9) Puis
augmentation du volume en FLAIR et en diffusion
en frontal antérieur et supérieur
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DISCUSSION-PERSPECTIVES
- Imagerie
i spectroscopique
i
- Etudes des profils tumoraux
- Multimodalité
- Prédictivité
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Detectabilité de Recurrence Tumorale de petite taille
NAA
Cho
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Etudes de profils tumoraux:
Chaque variation spectrale (en SRM proton) doit être
étudiée: exemple: nécrose avec plus de lactate à 1,271,33 ppm (spectre de droite) ou plus de lipides à 0,91,3 ppm (spectre de gauche).
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HyperGlutaminémie plus ou moins
élevée
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Variabilité de l’ADC au sein d’une même tumeur
Gliomatose
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Gliome anaplasique
Tenseurs de diffusion
• Etudes en cours de relations entre FA,
perfusion et SRM compliquées dans le
temps (par ex lactate, ADC et prolifération)
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Resultats Préliminaires en TEP MET et
FLT sur une gliomatose qui s’aggrave et
se transforme en GBM
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Etude de prolifération chez l’homme
Morphologie conventionelle
T2w
T1w post inj
Perfusion
Metabolisme
b l
Proliferation en TEP
11C-Met
18F-Flt
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Proliferation en SRM:
Cho / Cr
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Etude d’hypoxie, nécrose et lactate chez l’homme
Morphologie conventionelle
Diffusion
T2w
T1w
Hypoxie
18F-FMISO
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Carte de
Perfusion
Glycolyse et
lactate VS
Nécrose et
lipides
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Discussion-Conclusion
¾ Les changements spectroscopiques et métaboliques souvent
apparaissent bien avant la détérioration clinique et parfois
avant l’amélioration.
¾ La SRM permet le suivi non-invasif de tumeurs cérébrales
traitées. Elle possède une grande variabilité mais la répétition
et la meilleure modélisation des mesures spectroscopiques lors
d’un suivi longitudinal, peut permettre de la diminuer et
d’améliorer l’évaluation pronostique.
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Discussion - Conclusion
¾ Approche multimodale : étudiant la relation entre des mesures
SRM, TEP méthionine, FLT et FMISO, segmentation et des
paramètres de perfusion et biologiques pour mieux caractériser
des biomarqueurs plus sensibles.
¾ Peut conduire à une meilleure compréhension et une meilleure
évaluation des réponses thérapeutiques, à la chimiothérapie,
radiothérapie et dans le futur des molécules antiangiogeniques
et des modulateurs de l’hypoxie.
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Discussion-Conclusion :
• Multimodalité: développement et évaluation:
– different groupes pronostiques
– Relation imagerie, biologie et neuropathologie avec
modèles animaux et cellulaires
– plateformes Multicentriques
– Fusion des différentes informations de données multiples
longitudinales et multimodales
• Data mining: valeurs aberrantes, manquantes
transposition de matrices, règles de classification
(collaboration GREYCQ) et analyses statistiques.
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Remerciements et Collaborations
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LMNO-Caen
CRESTIC-Troyes
GREYCQ-Caen
CIC IT - Nancy
CIC-IT
Tsinghua University-Pekin
CERVoxy-CINAPS-Cycéron-Caen
LTSI-Rennes
Autres…
MERCI
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