Perfusion cérébrale en IRM Technique et applications cliniques 2008 Catherine Oppenheim Université Paris Descartes - CH Sainte-Anne c.oppenheim@ch-sainte-anne.fr

Objectifs pédagogiques “Démystifier” l’étude de la perfusion en IRM Comprendre les principes de base Connaître quelques applications cliniques

Vascularisation cérébrale Methodes Arteres Arterio, ACT, ARM Arterioles Arteriographie Capillaires SPECT, PET XeCT, CT, IRM Veinules Artériographie Veines Artério., ACT, ARM

Médecine nucléaire -PET -SPECT IRM -Perfusion dynamique T2/T2* après Gd -Perfusion sans injection ASL Perfusion cérébrale Scanner -Xenon (XeCT) -TDM de perfusion dynamique après injection iodée Doppler

Comment mesurer la perfusion en IRM ? Etude du premier passage de Gadolinium Marquage de spin artériel

Etude du 1er passage d’un agent de contraste paramagnétique non-diffusible GADOLINIUM bolus IV  circule dans le secteur intravasculaire si intégrité de BHE augmente la différence de susceptibilité magnétique entre le lit capillaire et le parenchyme adjacent Gradients de champ magnétiques internes  déphasage des spins  signal en T2*

Perfusion : Comment faire ? Préparation de la voie d’abord 1/3 sup avant bras 18 G (vert) Raccord en ligne droite Validation de la voie veineuse (injection test manuelle) Gestion des espace morts

Injection Gadolinium Dose 0.2 cc/kg Débit : 5 à 10 cc/s Pulsé par 20 cc sérum physiologique au même débit Timing : lancer la séquence puis l’injection (délai court :1sec)

Quelles sont les sources d’échec ? Voie d’abord « mauvaise » ou inappropriée/débit d’injection Obstacle sur la voie d’abord (ex robinet) Injection avant la séquence

Mesure de perfusion en IRM Bolus de gadolinium IV Séquence en T2* Acquisition séquentielle EPI / seconde Analyse du Signal = f(t) Diffusion Signal=f(t)

A quoi correspondent les images obtenues ? 20 coupes X 25 Phases = 500 images Durée de la séquence : 50 sec = 1 Phase par TR (2000 ms) = 2000 x 25 N coupes (ex 20) 10 s Phase 1 Phase x Phase 25

apMTT apparent mean transit time rCBV relative cerebral blood volume BAT TTP apMTT rCBV CBFi MAX BAT rCBV(surface) Time x x x x x x BAT bolus arrival time TTP time to peak apMTT apparent mean transit time rCBV relative cerebral blood volume MAX peak height CBFi cerebral blood flow index = rCBV / apMTT x x x apMTT x x x TTP x MAX Conc

Comment mesurer la perfusion en IRM ? Etude du premier passage de Gadolinium Marquage de spin artériel

Arterial Spin Labeling : Sang = Contraste endogène Since these first papers, a large diversity of schemes and acronyms has been proposed [7, 8]. The general principle is common to these techniques. It consists in tagging the arterial blood by inverting the magnetization and after a given delay, the tagged blood arrives at the image plane and an image is acquired (“tag”). A control measurement is then made without tagging the arterial blood (“control”). The difference signal of arterial magnetization between “tag” and “control” is proportional to the amount of arterial blood delivered and thus will be proportional to the cerebral blood flow (CBF). « Pulsé »

Les séquences pulsées « Tag » « Control » The difference signal of arterial magnetization between “tag” and “control” is proportional to the amount of arterial blood delivered and thus will be proportional to the cerebral blood flow (CBF). -

« Tag » « Control » MO -MO CBF = ∆M / 2 αM0a * 1 / ד e(-TI/T1) TI 180 90

Et surtout : pas d’injection ++++ Paramètres: 3,39 minutes. 50 volumes « tags » + 50 « contrôles » 10 coupes de 7 mm tous les 3 mm. FOV= 240 mm - Matrice= 96*96 - pixel=2,5 mm2 TE/TR/TI: minimum/2000/1200 ms. Et surtout : pas d’injection ++++

APPLICATIONS CLINIQUES Infarctus cérébral 2. Tumeurs cérébrales

IRM à H4 IRM à H4 ? ? ?

Irreversible ischemia PET DSC ml/100gr/min 60 Normal 50-35 Oligaemia 22-18 Reversible ischemia Penumbra Severité 14 Irreversible ischemia Infarct 10 1H +3H +12H +24H Temps

permet d’apprécier l’étendue de la PENOMBRE L’étude combinée Diffusion / Perfusion permet d’apprécier l’étendue de la PENOMBRE

Mesure de perfusion en IRM Diffusion Signal=f(t)

Perfusion / Diffusion «mismatch » app MTT Diffusion

H 20 H4 Thrombolyse intra-artérielle à H6 Diffusion Perfusion

H2 Madame F, 48 ans. Défict brutal de l’hémicorps gauche, partiellement régressif. IRM à H2. FLAIR. Discret hyeprsignal cortical hémisphérique droit. Diffusion : hypersignal plus franc ARM du polygone: occlusion de branches distale de l’artère cérébrale moyenne droite (flèche) Iamge brute de perfusion. Retrad à l’arrivée du gadolinium se traduisant par un hypersignal relatif du carrefour gauche par rapport aux régions normalement perfusées. Reduction du volume sanguin local dan,s la région du carerfour droit Allongement du temps de transit du gadolinium. Deux heures apres la survenue du déficit, il existe une anomalie de perfusion plus étendue (F) que l’anomalie de diffusion (B), traduisant l’existance d’une zone à risque d’extension de l’infarctus.

FLAIR Diffusion Perfusion

ET avec le marquage de spin artériel ?

APPLICATIONS CLINIQUES Infarctus cérébral 2. Tumeurs cérébrales - Caractérisation tumorale - Grading tumoral - Diganostic différentiel

 Principe chute de signal proportionnelle à Densité vasculaire Diamètre et nombre de vaisseaux mesure de l’angiogénèse tumorale  T1 + gado Perfusion (VSC)

Hyperperfusion sans prise de contraste VSC VSC x 5 : GLIOME de haut grade

GRADING TUMORAL Si rVSC < 1.5 : gliome de bas grade. Ici rVSC x 3 : haut grade malgré absence de C+

Guider la biopsie … Perfusion par marquage de spin arteriel (ASL)

Il s’agit d’une tumeur mais laquelle ? VSC nomal ou diminué : LYMPHOME

Diagnostic Est ce une tumeur ou un abcès ? FLAIR T1 Gd VSC Meme chose dans la SEP Pas d’angiogenèse de la coque = ABCES Iconographie : CHRU Lille

Radionécrose ou récidive ? FLAIR T1 Gd VSC  VSC : Radionécrose

CONCLUSION L’étude de la perfusion n’est plus qu’un outil de recherche Elle est possible ± Gadolinium Doit s’analyser à la lumière des séquences “classique” (+/- spectrospcopie)