Stéatose hépatique Quantification non invasive Christophe Aubé Département de Radiologie CHU Angers

Ce que l’on sait faire

Absorption du faisceau ultrasonore Ultrasons Tomodensitométrie IRM Hyperéchogènicité Absorption du faisceau ultrasonore Aspect flou des contours vasculaires Modification du spectre des veines sus hépatiques Augmentation de l’index de résistance artérielle Comparaison au rein droit

Sensibilité pour diagnostiquer stéatose augmente Ultrasons Tomodensitométrie IRM Sensibilité pour diagnostiquer stéatose augmente avec l’importance de la stéatose Stéatose 10 à 20% > 30% Se 55 - 70% 80 - 90% Taylor Robinson SD . World J Gastroenterol 2008; 14(22): 3476-3483 Ryan CK, et al. Liver Transpl 2002; 8:1114-1122 Chien-Hua C et al. Dig Dis Sci 2008; 53:1699–1706

Foie droit Rapport Intensités Cortex rein Prédiction stéatose > 5% Ultrasons Tomodensitométrie IRM Foie droit Cortex rein Rapport Intensités Ref = grade histo Prédiction stéatose > 5% Prédiction stéatose > 25% Prédiction stéatose > 60% 1.49 1.86 2.23 100 90 91 93 F/C Se Sp Webb M et al. Am J Roentgenol. 2009;192(4):909-14

Ultrasons Tomodensitométrie IRM Exemple 1.4 1.2

On ne sait pas Quantifier Ultrasons Tomodensitométrie IRM On sait Diagnostiquer Echographie On ne sait pas Quantifier

Stéatose = hypodensité Ultrasons Tomodensitométrie IRM Stéatose = hypodensité 20 UH 0 UH

Stade avancé : Inversion contraste foie - Vaisseaux Ultrasons Tomodensitométrie IRM Stade avancé : Inversion contraste foie - Vaisseaux -20 UH

Quantification avec étalonnage Ultrasons Tomodensitométrie IRM Quantification avec étalonnage Modèle animal (rats choline –méthionine déficient) Fantôme (tube glucose + alcool) Mesures TDM (ROI) Foie / Rate Correspondance en pourcentage Ricci C. et al. J Hepatol. 1997;27(1):108-13 Cheng YF. Et al. Transplantation. 2001 15;71(9):1221-5

Corrélation à l’histologie Ultrasons Tomodensitométrie IRM Corrélation à l’histologie Index atténuation hépatique – différence densité foie - rate ≤ - 10UH = stéatose macro vacuolaire > 30% - 10 et 5 UH = stéatose macro vacuolaire 6 - 30% > 5 UH = stéatose macro vacuolaire < 6% Index foie – rate normal > 5 UH 15% des patients ayant une stéatose inférieure à 30% avait des zones de nécroses hépatiques et des lésions d’hépatite à la biopsie Limanond P. et al. Radiology 2004; 320:276–80 Piekarski J. et al. Radiology 1980; 137: 727-729

Index atténuation hépatique (avec injection pdc) Ultrasons Tomodensitométrie IRM Index atténuation hépatique (avec injection pdc) Index prédisant une stéatose macro vacuolaire > 30% Index Cut off Se Sp VPP Foie/Rate 0.8 82 100 100 Foie-Rate -9 82 100 100 Foie 42 73 100 100 [0.7 F] + [0.3 x (0.75 P + 0.25 A) ] Park SH. Et al. Radiology 2006; 239: 105-112

Exemple Foie – Rate = - 49 Foie / Rate 0.11 Foie – Rate = - 79 Ultrasons Tomodensitométrie IRM Exemple Foie – Rate = - 49 Foie / Rate 0.11 Foie – Rate = - 79 Foie / Rate 0.27

La tomodensitométrie est une technique Ultrasons Tomodensitométrie IRM Index atténuation hépatique (avec injection pdc) Pour les différents index la limite d’agrément est de – 14% à + 14% La tomodensitométrie n’est pas une technique de quantification La tomodensitométrie est une technique de diagnostic de la stéatose > 30% Park SH. Et al. Radiology 2006; 239: 105-112

Problème de la référence histologique Ultrasons Tomodensitométrie IRM Problème de la référence histologique Référence = Histologie Classification histologique = - Semi quantitative (3 à 5 classes) - %age d’hépatocytes contenant des vacuoles de triglycérides - Pas la quantité de triglycéride Quantification IRM = - %age de gras par rapport à la surface (ou au volume) de foie exploré

Problème de la référence histologique Ultrasons Tomodensitométrie IRM Problème de la référence histologique Problème de corrélation pour les études de validation des méthodes de quantification - Variable continue et discontinue - Référence moins précise que la méthode testée Compréhension : Echelle de pourcentage totalement différente Exemple : 60% en %age d’hépatocyte (histo) = 20% en %age de triglycéride (IRM)

Nouvelle référence histologique Ultrasons Tomodensitométrie IRM Nouvelle référence histologique Aire de stéatose Analyse automatisée - seuillage, - analyse de forme, - logique floue %age de l’aire de stéatose / aire examinée Quantification du contenu graisseux Comparable aux techniques non invasives Roullier V. et al. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc 2007;2007:5575-8.

Principe de la quantification IRM Ultrasons Tomodensitométrie IRM Principe de la quantification IRM Vitesse de précession des spins dans le parenchyme (eau) et le gras est différente En jouant : Sur des saturations (des excitations) sélectives Sur des temps d’écho différents on va différencier le signal du gras du reste La modification d’Intensité de signal est proportionnel au contenu en gras

Séquence de Saturation de graisse Ultrasons Tomodensitométrie IRM Séquence de Saturation de graisse Différence de signal entre acquisition sans et avec fat sat est proportionnelle au contenu en gras FSE Temps d’acquisition = 2 x 24 sec FSE Fat Sat A. Qayyum et al. Radiology 2005;237:507-511

Séquence de Saturation de graisse Ultrasons Tomodensitométrie IRM Séquence de Saturation de graisse Aire de stéatose % Séquence FSE FSE % Avantages Simple Pas d’effet T2* important Rs = 0.80 Lin = 0.62 Inconvénients Fat sat quelque fois inhomogène (qualité bande de saturation) Deux acquisitions 2 niveaux de mesure différents Apnée assez longues Dans la littérature, très peu d’évaluation

+ = + = Séquence en phase et en opposition de phase Ultrasons Tomodensitométrie IRM Séquence en phase et en opposition de phase + = TE=4.4 En phase TE=2.2 + = En opposition de phase La différence de signal est proportionnelle à la quantité de gras Notion d’ambiguïté du composant dominant

Ultrasons Tomodensitométrie IRM Dixon Différence de signal entre acquisition IP et OP fat est proportionnelle au contenu en gras IP Temps d’acquisition = 14 sec OP M. H. Fishbein et al. Magn Reson Imaging 1997;15:287–293

Ultrasons Tomodensitométrie IRM Dixon Aire de stéatose % Dixon 2 pt % Avantages Rapide (environ 14 sec) Facile Une seule acquisition Rs = 0.71 Lin = 0.55 Inconvénients Ambiguïté du composant dominant Effet T2* important sur les images en écho de gradient Il faut tenir compte des autre facteurs qui vont décroître le signal (T2*) (inhomogénéité du champ, fer)

Sequence IP OP multi angle Ultrasons Tomodensitométrie IRM Sequence IP OP multi angle Mesurer la différence d’intensité de signal hépatique entre les images en phase et en opposition de phase sur chacune des séquences avec des angles de bascule différents EG 20° IP EG 20° OP Temps d’acquisition = 2 x 30 sec EG 70° IP EG 70° OP H. K. Hussain et al. Radiology 2005;237:1048-1055

Sequence IP OP multi angles Ultrasons Tomodensitométrie IRM Sequence IP OP multi angles Avantages Tient compte de l’ambiguïté du composant dominant Si % à 20°  % à 70°, alors % de stéatose = % à 20° Si % à 20°  % à 70°, alors % de stéatose = (100% – %F20). Tiens compte de l’hétérogénéité du champs Corrélation à l’aire de stéatose Rs= 0.71 Lin = 0.57 H. K. Hussain et al. Radiology 2005;237:1048-1055

Sequence IP OP multi echo Ultrasons Tomodensitométrie IRM Sequence IP OP multi echo Corriger la différence de signal entre IP et OP Due à la relaxation T2* Technique à 3 échos (2IP 1OP) La différence de signal entre les 2IP permet d’approximer la perte de signal du au T2* IP1 + IP2 2 - OP 2 x X 100 Guiu B et al. Radiology 2009;250(1):95-102.

Sequence IP OP multi echo Ultrasons Tomodensitométrie IRM Sequence IP OP multi echo Technique à 16 échos Calcul le plus précis possible de la décroissance T2* Tenant compte du bruit (bruit Ricien)

Sequence IP OP multi echo Ultrasons Tomodensitométrie IRM Sequence IP OP multi echo Avantages Rapide (environ 14 sec) Une seule acquisition Tiennent compte de l’inhomogénéité du champs Associé à des logiciels permettant le calcul direct sur l’image du %age de stéatose Inconvénients Logiciel « maison » Validation à large échelle nécessaire Ne tient compte que du composant lipidique principal

Ultrasons Tomodensitométrie IRM B. Guiu H20 ― CH ═ CH ― ═ CH ― CH2 ― CH ═ ― CH2 ― COOR ― CH2 ― CH ═ CH ― ― CH3 ― CH2 ― TE=60ms, TR=5000ms, PRESS monovoxel (3*3*3cm), 15s acquisition

Ce qui pourrait venir

Paramètres ultrasonores quantitatifs Ultrasons Tomodensitométrie IRM Paramètres ultrasonores quantitatifs Vitesse de propagation ultrasonore Atténuation du faisceau ultrasonore Coefficient de diffraction Analyse de texture sain steatose hépatite cirrhose Meziri M. et al. Ultrasonics. 2005;43(5):305-13 Machado CB. Ultrasound Med Biol. 2006;32(5):649-57 Lupsor M. et al. Rom J Gastroenterol. 2005;14(4):419-25

Mesure de la dureté hépatique (Elastométrie) Ultrasons Tomodensitométrie IRM Mesure de la dureté hépatique (Elastométrie) Fibroscan® ARFI® Supersonic® Palmeri ML. et al. Ultrasound Med Biol. 2008;34(4):546-58 Yoshioka K. et al. Hepatol Res. 2008;38(11):1063-8 Bercoff J. et al. IEEE. 2004;51(4):396-409

Etudes fibrose hépatique et tumeurs superficielles Ultrasons Tomodensitométrie IRM Elastométrie Etudes fibrose hépatique et tumeurs superficielles Pas d’étude spécifique sur stéatose Pas d’influence de stéatose sur valeurs Fibroscan !? Etudes à mener Problèmes = Pathologies hépatiques intriquées Kim KM et al. J Gastroenterol 2007; 42:382–8.

Ultrasons Tomodensitométrie IRM Modules de quantification de la stéatose étalonnés (banque de données) Technique irradiante Limitations : suivi longitudinal, enfants Rien en vue Kim KM et al. J Gastroenterol 2007; 42:382–8.

Amélioration des méthodes multi echo Ultrasons Tomodensitométrie IRM Amélioration des méthodes multi echo Commercialisation = IDEAL® (GEMS) Diffusion des logiciels existants (web)

Problème hépatopathies - fibrose Ultrasons Tomodensitométrie IRM Elastographie par IRM Pas de corrélation Problème hépatopathies - fibrose Yin M. et al. Clin Gastroenterol Hepatol. 2007;5(10):1207-1213

Spectro MR simple pour tous… Ultrasons Tomodensitométrie IRM Spectro MR simple pour tous…

IRM – Séquences IP-OP quantifie la stéatose (%age de gras) RESUME Echo et TDM peuvent diagnostiquer stéatose > 30% (classification histologique) Echo : Foie / cortex 1.8 TDM : Foie – rate – 9 UH IRM – Séquences IP-OP quantifie la stéatose (%age de gras) Diffuser les logiciels existants Valider les logiciels existants Quantification : %age hépatocytes - %age triglycérides

Paramètres ultrasonores quantitatifs (diffraction…) RESUME Paramètres ultrasonores quantitatifs (diffraction…) IRM : Texture, Spectro Intrication des lésions (inflammation, fer…)

Remerciements Département de radiologie : J. Lebigot, C. Ridereau Zins, V. Roullier Service d’hépato gastroentérologie : F. Oberti, I. Fouchard Hubert, P Calès Service de nutrition : PH. Ducluzeau Laboratoire HIFIH : F. Oberti, P Calès, J. Roux LISA : C. Cavaro Ménard, V. Roullier