IRM de diffusion corps entier est-elle la TEP de demain? V. Laurent CHU Nancy

Introduction IRM : Obtention d’images anatomiques et morphologiques Interprétation qualitative Développements récents : imagerie « fonctionnelle » Imagerie de diffusion IRM de perfusion IRM fonctionnelle de type BOLD ElastoMR Spectroscopie par RMN

Rappel : Imagerie de diffusion Données microscopiques Obtenir une imagerie Quantitative, avec données paramétriques Interprétation objective Reproductible Inocuité totale Imagerie de diffusion Mouvements microscopiques de l’eau dans les tissus Coefficient de diffusion Dépendant de la structure et de la géométrie tridimensionnelle des tissus et de la T° Tissus biologiques : molécules d’eau mobiles Mouvements plus ou moins intenses fonction du milieu DWI : Composante extra cellulaire des tissus

CE et imagerie de diffusion Nouvelles techniques d’imagerie corps entier Lauenstein 2005 Antoch 2003 Schmidt 2006 Schmidt 2005 Eustace 1997 Haugarden 2003 Engelhard 2004 Daldrup-Link 2001 Lin et al. 2009 IRM corps entier multicontraste TEP-CT(+/- injection de produit de contraste iodé)

Informations fonctionnelles Médecine nucléaire Radiologie Informations fonctionnelles Informations morphologiques DWI MRI PET CT

Informations fonctionnelles Médecine nucléaire Radiologie Informations fonctionnelles Informations morphologiques DWI MRI PET CT

Points essentiels IRM CE diffusion Aspects et les contraintes techniques Interprétation de cette imagerie « fonctionnelle » Analyse qualitative Analyse quantitative Indications actuelles et potentielles Quelle valeur ajoutée/ séquences habituelles Performances diagnostiques / PET CT

CE avec DWI : Aspects techniques Couverture anatomique large : 200 cm Champ de vue de l’ordre de 400 à 500 mm Système avec avance automatique de la table : 1,5T/3T Champ magnétique homogène : Volume shim Gradients puissants Séquences les plus courtes possibles : TR très courts Antennes : 3 possibilités Réseau phasé (Siemens) Corps couplée ou non à une antenne en réseau phasé sur le thorax et l’abdomen (General Electric, Philips) Murtz et al. : Radiology 2008 Jacobs MA et al. : Seminars in Roentgenology 2009

CE avec DWI : Aspects techniques Séquence Echo Planar Imaging Application de deux gradients de part et d’autre de l’impulsion de 180° Choix de la valeur de b b = produit de 3 facteurs -Amplitude du gradient (max) -Durée d’application du gradient (min) -Temps séparant l’application des deux gradients

Diffusion Weighted Imaging CE avec DWI : Protocole Paramètres Single shot Echo planar Imaging 9-10 paliers Antenne : corps Réseau phasé (exploration abdomen et thorax) Plan axial B 0-600, b 0-800 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/trigger respiratoire thorax,abdo Temps d’acquisition total pour DWI : 25 mnin Diffusion Weighted Imaging

CE avec DWI : Protocole Multicontrastes Plan d’acquisition STIR FSE T1 FSE T1 après gado DWI Plan d’acquisition Dépend de la zone explorée et de l’indication préférentielle Coronal STIR : crâne, cou, thorax et abd, pelvis Coronal FSE T1 : crâne,thorax et abdo, pelvis Sagittal STIR et FSE T1 : rachis DWI : plan axial avec reformations frontal/sagittal

CE avec DWI : Interprétation Interprétation QUALITATIVE Hyposignal : Régions à diffusion moléculaire élevée (protons mobiles ) Hypersignal : Régions à diffusion moléculaire réduite (protons immobiles : lésions « anormales »)

CE avec DWI : Interprétation 1.Interprétation QUALITATIVE Avantages : Interprétation mode binaire : Noir/blanc Noir : normal Blanc : pathologique Intérêt majeur : détection zones « anormales »

CE avec DWI : Interprétation 1.Interprétation qualitative Signification signal obtenu sur l’imagerie pondérée en diffusion T2 Densité de protons Diffusion Tissus à T2 longs Reins Testicules Prostate Thyroïde Ovaires Rate Plexus veineux Corps caverneux Angiomes Hypersignal DWI Effet T2 shine through (surbrillance)

CE avec DWI : Interprétation 1.Interprétation qualitative Aspect des tissus normaux en imagerie de diffusion Les tissus sains apparaissent noirs et après inversion vidéo : blancs Certains organes ou tissus apparaissent noirs (après inversion vidéo) alors qu’ils sont sains : -Encéphale -Creux sus claviculaires -Rate -Reins -Vessie -Prostate -Vésicules séminales -Vésicule biliaire -Ganglions

CE avec DWI : Interprétation 1.Interprétation qualitative Aspect des tissus anormaux en diffusion Les zones pathologiques correspondent aux plages qui apparaissent noires (après inversion vidéo) : -ADP coeliaque -Masse pelvienne drte -ADP axillaire gauche -Multiples gg le long des axes iliaques

CE avec DWI : Interprétation 2.Interprétation QUANTITATIVE Avantages : Interprétation objective : mesure coefficient de diffusion Théoriquement : intéressant pour la caractérisation +++++ Problème de la valeur seuil : B/M ??? Limites : -Paramètres d’acquisition -Mouvements : mesures polluées par les mvts macroscopiques du patient -Histologie tumeur (composition de son milieu extra cellulaire)

CE avec DWI : Interprétation Imagerie de diffusion/Influence des paramètres Paramètres NON opérateurs dépendants Paramètres opérateurs dépendants Paramètres à l’acquisition Paramètres de post traitement Paramètres séquence Méthodes de correction des mouvements physiologiques -Effet de l’intensité du champ B0 -Effet de l’intensité des gradients -Aimant -Champ de vue -Valeur de b -Matrice -TE -Suppression du fond -Epaisseur de coupe -Nbre d’excitations -Directions encodage -Imagerie parallèle -Bande passante -Apnée -Trigger respiratoire -Trigger cardiaque -Echo navigator -Seuillage des vaisseaux -Taille de la région d’intérêt -Position de la région d’intérêt -CDA algorythme

CE avec DWI : Interprétation 2.Interprétation quantitative : Cartographie du coefficient de diffusion apparent

IRM CE : Applications cliniques Détection des lésions secondaires Statut ganglionnaire(N) et métastatique(M) Performances diagnostiques : Se 71 à 95% Atteinte ostéo médullaire dans les maladies hématologiques Suivi sous traitement Lauenstein 2005 Antoch 2003 Schmidt 2006 Schmidt 2005 Eustace 1997 Haugarden 2003 Engelhard 2004 Daldrup-Link 2001

CE avec DWI : Applications cliniques N staging

CE avec DWI : Applications cliniques N staging

CE avec DWI : Applications cliniques N staging DWI

CE avec DWI : Applications cliniques N staging DWI

CE avec DWI : Applications cliniques M staging

Diffusion Weighted Imaging CE avec DWI : Applications cliniques M staging Diffusion Weighted Imaging

Diffusion Weighted Imaging CE avec DWI : Applications cliniques Diffusion Weighted Imaging M staging : foie et nodules sous cutanés 27

CE avec DWI : Applications cliniques M staging : foie et lésion osseuse DWI

CE avec DWI : Applications cliniques M staging : nodules sous cutanés et carcinomatose péritonéale

Diffusion Weighted Imaging CE avec DWI : Applications cliniques Diffusion Weighted Imaging Images pondérées en diffusion -Anomalies de signal des corps vertébraux -Atteintes ganglionnaires Après inversion vidéo

Diffusion Weighted Imaging Applications cliniques : Maladies hématologiques Diffusion Weighted Imaging Patiente 45 ans -Maladie de Hodgkin avec atteinte pulmonaire isolée -Atteinte fémorale droite -Hypermétabolisme au PET CT

IRM bassin, rachis : atteinte moelle osseuse multifocale Applications cliniques : Maladies hématologiques IRM bassin, rachis : atteinte moelle osseuse multifocale

Applications cliniques : Maladies hématologiques Maladie de Hodgkin 42 ans BOM D positive BOM G négative

Applications cliniques : Maladies hématologiques 61 ans LMNH BDGC

Applications cliniques : Maladies hématologiques LMNH BDGC-62 ans PBO neg

Applications cliniques : Maladies hématologiques Lymphome du manteau – 46 ans IRM + diffus PET – (ADP hypermétaboliques) Biopsie + Discret hypoT1 hyper diff

1 CYCLE DE CHIMIOTHERAPIE Applications cliniques : Suivi après traitement 1 CYCLE DE CHIMIOTHERAPIE

Autre patient Jeune Homme 25 ans – Maladie de Hodgkin Applications cliniques : Suivi après traitement Autre patient Jeune Homme 25 ans – Maladie de Hodgkin Diffusion Weighted Imaging : APRES Traitement Diffusion Weighted Imaging : AVANT Traitement

Diffusion Weighted Imaging Limites de l’imagerie de diffusion 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

CE avec DWI : Performances diagnostiques DWI/séquences STIR et FSE T1 : valeur ajoutée ?? Interprétation DOIT ASSOCIER DWI et séquence anatomique FSE T1, STIR Performances Sen WB MRI avec DWI > WB MRI sans DWI Etude prospective mélanome malin Inclusion 38 patients / 70 lésions secondaires Performances diagn. IRM CE sans et avec DWI DWI : Détection de 12 lésions supplémentaires (Sen 65% 82,5%) Foie, Os Nodules sous cutanés Ganglions Laurent V et al. EJR 2009

Performances diagnostiques/PET CT Nbre patients PET CT Sen/Spe DWI CE Sen/Spe Ohno et al Radiology 2008 203 62%/94% 70%/87% Laurent et al. EJR 2009 38 72%/92% 82%/97% Komori et al. Ann Nucl Med 2007 27 81% 92,5% Stecco et al. Radio Med 2008 29 NR 89%/98%

Carcinomatose péritonéale Performances diagnostiques/PET CT Littérature (sans DWI) Notre étude (avec DWI) Foie MRI > PET CT MRI > PET-CT os ganglions PET CT > MRI Poumons PET-CT=CT>MRI PET-CT = CT > MRI Cerveau NA Nodules sous cutanés MRI > PET - CT Carcinomatose péritonéale ? MRI > PET- CT Pfannenberg 2006 Ghanem 2005 Antoch 2003

Considérations techniques En pratique : PET CT / CE MRI avec DWI Considérations techniques PET CT CE MRI avec DWI Injection 18 FDG + iode Chélate de gadolinium Irradiation Oui (10 mSv+10 mSv) non Cout 1100 Euros 300 Euros Durée 20 min 1heure (40 min) Précautions avant examen A jeun Repos durant 1h Aucune

Interprétation PET CT DWI MRI Hypermétabolisme Hypersignal Analyse qualitative LImites Oui fenetrage Fenetrage Anlayse quantitative Oui, SUV Oui, ADC Résolution spatiale 4-8 mm 4 mm Hypermétabolisme(signal) physiologique Cerveau, reins, vessie, cœur, foie Reins, vessie, vésicules séminales, prostate, rate Vésicule Sensibilité oui Spécificité moyenne Limites Taille lésion Type histologique Creux sus clav Bras Thorax (médiastin) Matériel ferro magnétique Zones hors champ d’exploration

En conclusion : messages Interprétation conjointe DWI ET séquences anatomiques ++++++ Gde sensibilité en détection, spécificité grâce au STIR et FSE T1 Interprétation DWI : coupes axiales NATIVES ++++++ Interprétation qualitative : binaire Attention aux structures à T2 longs (effet shine through) Interprétation quantitative : limites, pas de valeur seuil , pas de standardisation , pb des organes en mouvement (thorax et foie) Limites : creux sus claviculaires +++, bras, médiastin , structures ferro magnétoqiques, structures hors champs d’exploration (!!!!!) Performances diagnostiques = PET CT injection de chélate de gadolinium)

IRM de diffusion corps entier est-elle la TEP de demain? La réponse est : peut être la TEP du pauvre de demain !!!!!!!!!