IRM viscérale et corps entier avec séquence de diffusion Rappel technique
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IRM viscérale et corps entier avec séquence de diffusion Rappel technique Applications cliniques potentielles Limites V.Laurent(1),O.Bruot(1),S.Amoussa(2),I.Dufour-Claude(2),PA Vuissoz (3),J.Mathias(1), PA Ganne(1),J.Felblinger(3) D.Régent(1) (1) Service de Radiologie Adultes - Hôpital de Brabois Centre Hospitalier Universitaire - Nancy (2) General Electric Healthcare – Buc (3) Université H.poincaré- INSERM ESPRI –Laboratoire IADI- Nancy Introduction • L’imagerie de diffusion est utilisée habituellement en neuroradiologie • Les applications viscérales sont plus délicates en raison des multiples artéfacts : respiratoires, cardiaques, péristaltisme intestinal …qui majorent les contraintes d’acquisition pour l’obtention de résultats fiables • Après un bref rappel technique et des contraintes liées aux explorations viscérales et corps entier, seront vues les applications cliniques potentielles de cette séquence et les évolutions attendues notamment en cancérologie Rappel technique • Décrite pour la première fois en 1988 par D.LeBihan • Technique : approche fonctionnelle des tissus • Principe : déplacement des molécules d’eau responsable d’une diminution très faible du signal • Pour l’obtenir : sensibilisation de la séquence par l’ajout de deux gradients symétriques de forte intensité (gradients de diffusion) Rappel technique Principe de l’imagerie de diffusion : séquence d’écho de spin L’effet de diffusion devient visible quand la séquence, ici d’écho de spin, est sensibilisée par l’application de deux gradients puissants (G) de part et d’autre de l’impulsion de rephasage à 180°. Deux molécules mobiles z1 et z2 vont se déplacer pendant le temps de diffusion, temps entre l’application des deux gradients. Rappel technique • Protons immobiles : déphasage provoqué par le premier gradient est parfaitement compensé par le deuxième : csq pas de modification du signal • Protons mobiles : déphasage induit par le premier gradient n’est pas compensé par le deuxième : csq atténuation du signal . La diminution du signal est d’autant plus importante que les mvts moléculaires sont rapides entraînant un déphasage plus rapide des protons Rappel technique • Images pondérées en diffusion – Hypersignal : Régions à diffusion moléculaire réduite (protons immobiles) – Signal faible : Régions à diffusion moléculaire élevée (protons mobiles) Rappel technique • Séquences – Etape 1 : acquisition d’une image pondérée T2 , facteur b nul – Etape 2 : acquisition d’une image avec un facteur de diffusion b diff de 0 – Obtention de 4 images • Une image pondérée T2 • Une image pour chaque axe x,y,z • Une image combinée (moy des valeurs dans les trois directions) Rappel technique • • • Utilisation séquence très rapide Séquence en écho de spin de type EPI Acquisition d’une image en 150-200 ms Rappel technique • Autre paramètre mesurable en imagerie de diffusion : – Coefficient de diffusion apparent CDA (mm2/s) – Calcul nécessite 2 acquisitions en imagerie de diffusion • Acquisition sans gradient de diffusion (signal S0) • Acquisition avec gradient de diffusion d’une valeur b déterminée (Signal S) – Valeur du CDA est obtenue par la relation • Log (S/S0) = -b.CDA – Cartographie de CDA • Zones de diffusion lente sont représentées en hyposignal (contrairement à l’imagerie pondérée diffusion) ++++++++ Rappel technique • Intérêt de la quantification CDA : – Limite de l’imagerie pondérée diffusion • Séquence EPI de diffusion pondérées T2 • TR long et TE long (temps nécessaire à l’application des deux gradients) • Structures à T2 long apparaissent hyperintenses +++++ identiques à celles qui présentent une diffusion réduite • CDA (imagerie paramétrique) : contient des informations exclusivement liées à la diffusion +++++ Applications cliniques extraneurologiques • Foie • Pelvis • Corps entier • Moelle osseuse Imagerie de diffusion et FOIE FOIE Paramètres séquence de diffusion • Séquence de diffusion – – – – – – – – – Antenne en réseau phasé SS EPI Respiration libre TR : 5700 / TE min B = 600 Matrice 84 x 128 Epaisseur de coupe : 7 mm FOV 36 cms N ex : 6 • Autre possibilité – – – – – – – – – – – Antenne en réseau phasé SS EPI Avec synchronisation respiratoire TR : 5700 / TE min B = 600 Matrice 128 x 192 Epaisseur de coupe : 5 mm FOV 36 cms N ex : 12 Imagerie parallèle : facteur 2 Temps d’acquisition : (dépend cycle respiratoire) FOIE • Applications cliniques « potentielles »: – Foie et lésions focales : caractérisation – Foie et quantification de la fibrose – Foie et détection lésions FOIE Contraintes de l’exploration hépatique en imagerie de diffusion • Pb lié aux mvts – Séquence de diffusion sensible aux artéfacts notamment de mouvements – Impératif : s’affranchir des artéfacts de mvt respiratoire • Deux possibilités – Séquence à réaliser en apnée – Séquence à réaliser avec un trigger respiratoire FOIE Contraintes de l’exploration hépatique en imagerie de diffusion • Valeur du facteur b : – Si b trop faible (< 100 s/mm2) • le coefficient de diffusion est influencé par la perfusion et la pondération T2 – Si b élevé ( > 400 s/mm2) • Plus sensible à la diffusion seule • Diminution du rapport signal sur bruit • Majoration des artéfacts de distorsion liés à la susceptibilité magnétique FOIE Valeurs du CDA chez des sujets volontaires sains • Valeurs obtenues dans les différentes études dépendent des paramètres à l’acquisition – – – – – Choix TR, TE Utilisation imagerie parallèle ou non Nbre d’excitations Valeur de b Choix de l’application des gradients dans une seule ou dans les 3 directions de l’espace – Position et taille des régions d’intérêt FOIE Valeurs du CDA chez des sujets volontaires sains Mean ADC 10-3mm2/s Valeur de b Lewin et al. 1,44 +-0 ,02 0-800 Taouli et al. 1,52 +-0,21 0-500 Oner et al. 1,61 +- 0,45 0-500 Kim et al. 4,8 +-23,71 < 100 1,55 +- 4 < 410 1,05+-3 <850 Ichikawa et al 2,28 +-12 45 Namimoto et al. 0,69+- 3 1200 FOIE Diffusion et caractérisation lésions focales • Imagerie paramétrique avec calcul du CDA a permis d’objectiver : – CDA lésions bénignes > CDA lésions malignes • Par ordre décroissant – – – – Kystes biliaires Hémangiomes Métastases Carcinomes hépato cellulaires FOIE Diffusion et caractérisation lésions focales • Limites : – Hétérogéneité des protocoles de réalisation avec parfois b peu élevés – Pb : lésions du dôme , proches du diaphragme et du foie gauche : les mouvements cardiaques transmis : modification valeurs CDA +++++. Les valeurs obtenues dans ces topographies n’ont aucune signification +++++ FOIE Indications potentielles : Quantification de la FIBROSE • Fibrose : résultats de la littérature tendent à mettre en évidence une diminution du CDA dans les foies de fibrose en comparaison aux foies sains Lewin M, Poujol-Robert A,Boelle P et al. Diffusion-Weighted Magnetic Resonance Imaging for the Assessment of Fibrosis in Chronic Hepatitis C. Hepatology 2007, 46 : 658-664 FOIE Indications potentielles : Quantification de la FIBROSE Résultats de la littérature : cirrhoses Mean ADC 10-3mm2/s Valeur de b Aubé et al. 2,05+-0,79 0-200 Taouli et al. 1,09 +-0,46 0-500 Kim et al. 2,71 +-1,62 < 100 1,11 +- 0,48 < 410 0,88 +-0,26 <850 0,9- 1,2 1200 Muller et al. FOIE Indications potentielles : Quantification de la FIBROSE Résultats de la littérature : Fibrose Mean ADC 10-3mm2/s Valeur de b Lewin et al. FO-F1 1,30+-0,12 F2-F3-F4 1,10+-0,11 0-800 Koinuma et al. Hépatite chro 2,45 +-0,25 0-128 Cirrhose 1,98 +-0,32 FOIE Indications potentielles : Quantification de la FIBROSE Résultats de la littérature : Fibrose • Résultats controversés – Boulanger et al. • Pas de différence entre foies sains et hépatopathies diffuses (b de 50 à 250) – Expérience nancéenne (non publiée) • • • • Pas de différence statistiquement significative 40 patients (facteur b 600) Foie sain : 1,45 +-0,2 Patients – F2 (n=2) : 1, 3 +- 0,3 – F3 (n=7) 1,5+- 0,2 – F4 (n=33) : 1,5 +- 0,2 FOIE • Les résultats de la littérature : – Techniques d’acquisition différentes – Résultats peu robustes (sauf valeurs de CDA pour les foies sains, valables uniquement pour le foie droit, non soumis aux mvts liés aux battements cardiaques transmis) FOIE Indications potentielles :détections lésions focales Homme 52 ans : Lésion secondaire hépatique unique : cholangiocarcinome intrahépatique – Recherche autres localisations avant décision opératoire 3D EG T1 après injection Diffusion Weighted Imaging Après inversion vidéo Une seule lésion objectivée : en hypersignal sur l’imagerie de diffusion FOIE Indications potentielles :détections lésions focales Diffusion Weighted Imaging Homme 65 ans : -Lésion hépatique unique du segment III -Cancer ORL Après inversion vidéo FOIE Indications potentielles : Détection métastases Homme 35 ans : Lésions secondaires hépatiques d’une tumeur endocrine de la queue du pancréas - Bilan avant hépatectomie droite Diffusion Weighted Imaging Les lésions secondaires sont très bien individualisées Fast Spin Echo T2 Individualisation lésion secondaire supplémentaire segment I NON VUE en FSE T2 et confirmée par l’échographie per opératoire FOIE Indications potentielles : Détection métastases Homme 42 ans : ATCD cancer colique- Cartographie lésions secondaires hépatiques avant chirurgie Diffusion Weighted Imaging Les images pondérées en diffusion permettent de détecter trois lésions secondaires – les séquences FSE T2 et écho de gradient T1 après injection de gadolinium seulement deux. deux PET CT et échographie ont confirmé la présence de trois lésions secondaires FOIE Homme 55 ans : Cirrhose alcoolique –Recherche de nodules supects 3D EG T1 ap. injection Diffusion Weighted Imaging Après inversion vidéo FOIE • L’imagerie brute pondérée en diffusion semble présenter une très grande sensibilité de détection mais n’a pas de spécificité en raison de l’effet T2 rémanent (intérêt de la cartographie CDA) • L’interprétation doit donc toujours associer l’imagerie fast spin echo T2 couplée aux données de l’imagerie écho de gradient T1 après injection de produit de contraste Imagerie pondérée diffusion Cholangiocarcinome Angiome PELVIS • Protocole d’exploration séquence diffusion – – – – – – – – – SS EPI Antenne en réseau phasé Respiration libre Nex 6 b= 600 Acquisition axiale Epaisseur : 7 mm FOV : 36 cms Matrice : 84 x 128 PELVIS Homme 57 ans : Adénocarcinome rectal (cercle rouge) Diffusion Weighted Imaging Individualisation de multiples ganglions centimétriques et infracentimétriques (cercle vert) PELVIS Femme 65 ans : mélanome rectal Confrontation IRM corps entier avec séquence de diffusion et PET CT PELVIS • Imagerie pondérée diffusion – Intérêts • Détection (gde sensibilité aires ganglionnaires) • Peu spécifique si non couplée à une imagerie paramétrique (cartographie CDA – Evaluation en cours) Corps entier STIR • Protocole d’exploration – Pondérée T2 (STIR et FrFSE) – Diffusion – 3D écho de gradient pondérée T1 après injection intraveineuse de chélate de gadolinium • 4 paliers de 48 cm chevauchés de 2 cm sont réalisés dans le plan frontal pour les séquences T1 et T2. • Durée : 1 heure Corps entier Paramètres diffusion corps entier Diffusion Weighted Imaging • • • • • • • • • • • • Echo planar Imaging 9-10 paliers Antenne : – corps – Réseau phasé (exploration abdomen et thorax) Plan axial Epaisseur de coupe : 7 mm / 0 mm FOV : 36 cm TR : 6300 ms – TE min Nex : 6 Matrice : 80 x 128 Temps d’acquisition : 2 min 30 par palier Respiration libre Temps d’acquisition total pour DWI : 25 min Corps entier Aspect des tissus normaux en imagerie de diffusion Les tissus sains apparaissent noirs et après inversion vidéo : blancs Les zones pathologiques correspondent alors aux plages qui apparaissent noires (après inversion vidéo) Certains organes ou tissus apparaissent noirs (après inversion vidéo) alors qu’ils sont sains : -Encéphale (cercle rouge) -Creux sus claviculaires (cercle vert) -Rate (cercle bleu) -Reins (cercle bordeaux) -Vessie -Prostate -Vésicules séminales -Vésicule biliaire -Ganglions(cercle noir-ganglion pelvien drt) Corps entier Aspect des tissus anormaux en diffusion Les zones pathologiques correspondent alors aux plages qui apparaissent noires (après inversion vidéo) : -ADP coeliaque (cercle bordeaux) patient A -Masse pelvienne drte (cercle vert) patient A -ADP axillaire (flèche orange) patient B -Multiples gg le long des axes iliaques (fines flèches noires) patient B Corps entier • Les exemples montrés dans cet exposé correspondent à une étude prospective ayant comparé IRM corps entier avec séquence de diffusion, scanner corps entier au PET CT pour la détection et la caractérisation des lésions secondaires des mélanomes Corps entier Diffusion Weighted Imaging Les images pondérées en diffusion (après inversion vidéo) permettent de détecter une lésion secondaire hépatique et une localisation de la diaphyse fémorale gauche)(cercle noir) Ces lésions sont également individualisables sur la séquence STIR (cercle rose) Corps entier Diffusion Weighted Imaging Même patient que diapositive précédente : les résultats du PET CT sont superposables : hypermétabolisme suspect de deux lésions)(cercle vert). Corps entier Corps entier Lésions suspectes : ADP coeliaque et masse pelvienne droite parfaitement superposables sur les deux examens : IRM avec séquence de diffusion et le PET CT Corps entier Diffusion Weighted Imaging Multiples nodules secondaires sous cutanés (cercles roses) Imagerie pondérée diffusion permet d’individualiser deux lésions secondaires hépatiques et une ADP propéritonéale Le PET CT individualise une seule lésion secondaire hépatique et ne met pas en évidence la seconde lésion hépatique (cercle rouge) en raison d’un hypermétabolisme diffus physiologique du parenchyme hépatique Corps entier Diffusion Weighted Imaging Corps entier Les adénopathies sont facilement individualisables : parfaite concordance entre les deux examens Corps entier ADP axillaires gauches(flèche orange) L’imagerie pondérée en diffusion permet de détecter de multiples ganglions de taille infracentimétrique (flèches noires) Sensibilité de la séquence de diffusion+++ Spécificité ??? DWI Corps entier DWI Corps entier ADP axillaires droites (cercles rouges) ADP inguinales droites (flèches oranges) Corps entier Hypermétabolisme vertébral au morpho TEP (cercle rouge) DWI Anomalie de signal sur les images pondérées en diffusion (cercle vert) Corps entier Même patient que diapositive précédente, individualisation de trois autres localisations du bassin (flèches oranges) Ces trois localisations n’ont été vues que rétrospectivement sur le PET CT Corps entier Homme 35 ans : multiples nodules sous cutanés secondaires très bien visualisés sur la séquence pondérée diffusion Corps entier Homme 42 ans : Individualisation en IRM et scanner d’un nodule unique sous cutané dorsal à hauteur de L2 Pas de fixation au PET CT Pas d’évolution à 6 mois faux positif de l’IRM et du scanner Corps entier : Anomalies de découverte fortuite Femme 68 ans IRM corps entier pour bilan d’extension mélanome malin -Découverte fortuite d’un thrombus flottant au sein de la crosse de l’aorte -Embols rénaux polaires inférieurs drts Corps entier : Anomalies de découverte fortuite STIR 3D lava Femme 72 ans IRM Corps entier pour bilan d’extension d’un mélanome malin Découverte fortuite d’une ostéonécrose de la tête fémorale droite Moelle osseuse • Protocole – STIR – Séquence pondérée diffusion • 6 paliers • Antenne rachis • TR : 5700 – Te min • FOV 36 cms • Matrice : 80 x 128 • 6 nex • Temps d’acquisition/palier : 2 min 17 • Facteur b : 600 • Epaisseur de coupe : 7mm • Respiration libre Moelle osseuse Homme 25 ans : Maladie de Hodgkin. Atteinte sus et sous diaphragmatique en scanner . Aspect normal des corps vertébraux en scanner STIR fat sat Moelle osseuse Diffusion Weighted Imaging Images pondérées en diffusion -Anomalies de signal des corps vertébraux correspondant à l’ infiltration tumorale (flèches bleues) -A noter l’individualisation des atteintes ganglionnaires (cercles rouges) Après inversion vidéo Moelle osseuse Diffusion Weighted Imaging Patiente 45 ans -Maladie de Hodgkin avec atteinte pulmonaire isolée (cercle rouge) -Anomalie de signal extrémité sup diaphyse fémorale droite (cercle vert) -Hypermétabolisme au PET CT (cercle bleu) Moelle osseuse Homme 25 ans : Maladie de Hodgkin stade IV . Suivi avant et après traitement Bilan initial février 2007 Scanner : atteinte sus diaphragmatique : stade présumé II Moelle osseuse IRM bassin, rachis : atteinte moelle osseuse multifocale Moelle osseuse Diffusion Weighted Imaging Après inversion vidéo Moelle osseuse Homme 25 ans – Même patient que précédemment APRES 1 CYCLE DE CHIMIOTHERAPIE Diffusion Weighted Imaging Evolution favorable avec nette régression des anomalies sur l’imagerie de diffusion Moelle osseuse Homme 25 ans – Même patient que précédemment APRES 2 CYCLES DE CHIMIOTHERAPIE Diffusion Weighted Imaging Régression des anomalies de signal Moelle osseuse Diffusion Weighted Imaging : AVANT Traitement Diffusion Weighted Imaging : APRES 2 cycles de Chimiothérapie Après chimiothérapie, on note sur l’imagerie pondérée diffusion une disparition quasi totale des anomalies de signal du bassin Moelle osseuse Autre patient Jeune Homme 25 ans – Maladie de Hodgkin Diffusion Weighted Imaging : Diffusion Weighted Imaging : APRES Traitement AVANT Traitement Nette régression des anomalies de signal sur l’imagerie de diffusion Moelle osseuse Même patient que diapositive précédente Diffusion centrée sur le bassin Nette régression des anomalies de signal Diffusion Weighted Imaging : APRES Traitement Diffusion Weighted Imaging : AVANT Traitement Moelle osseuse • Surveillance sous traitement – Imagerie pondérée en diffusion permet d’objectiver une régression de l’hypersignal – Nécessité d’une imagerie paramétrique (mesures des CDA) pour une évaluation chiffrée et reproductible. Moelle osseuse Limites de l’interprétation Diffusion Weighted Imaging Après inversion vidéo Femme 45 ans : Cancer de l’utérus Anomalies diffuses sur l’imagerie pondérée en diffusion bassin et sur l’ensemble du rachis Anémie à 8g Probable hyperréactivité de la moelle Limites de l’imagerie de diffusion • Grande sensibilité de détection ++++++++ • Pas de spécificité • Imagerie brute pondérée en diffusion, interprétation délicate en raison artéfacts liés à l’effet T2 rémanent ne permettant pas de faire le diagnostic différentiel entre structures à T2 longs et les lésions suspectes • Cartographie CDA indispensable pour l’obtention d’une imagerie paramétrique robuste et reproductible, notamment pour une évaluation sous traitement • Imagerie de diffusion sensible aux artéfacts de mvts (pb exploration hépatique) Interprétation des images pondérées diffusion doit tjs se faire AVEC les autres séquences (habituellement STIR et écho de gradient T1 après injection de chélate de gadolinium) Bibliographie • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Le Bihan D. 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