Imagerie de la perfusion tissulaire: en IRM dynamique DCE-MRI Charles A Cuenod LRI-U970 Paris Descartes Parcc Hôpital G Pompidou, Paris Ca@cuenod.net

Dynamic Contrast Enhanced MRI DCE-MRI Injection PdC Acquisition en pondération T1

Enhancement curves Faible résolution temporelle (1i/60s) Wash-out => malignant Faible résolution temporelle (1i/60s) Acquisition longue (8 min) Pas d’utilisation de fonction d’entrée artérielle Imagerie 3D haute résolution Enhancement curves Haute résolution temporelle (1i/2s) Acquisition courte (90s) Utilisation d’une fonction d’entrée Acquisition 2D 7c) Courbes intensité de signal en fonction du temps. Les 2 lésions présentent une cinétique de diminution rapide du signal (wash-out) caractéristique de lésion maligne.

Paramètres principaux de microcirculation Volume interstitiel (%) Débit de Perfusion tissulaire (ml/min/100ml) Volume sanguin tissulaire (%) OUT IN Perméabilité (ml/min/100ml) Dépend du traceur

Paramètres principaux de microcirculation Volume interstitiel Ve Perfusion tissulaire FT Volume sanguin tissulaire VB OUT IN Perméabilité PS Temps de transit moyen TTM= VB/FT

Fonction d’entrée artérielle Réponse tissulaire

Tissue response

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Tissue response

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Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Tissue response

Agent de contraste à diffusion extra-vasculaire extra-cellulaire CT et IRM

Agents de contraste diffusants dans l’interstitium Ne diffusent pas dans les cellules +++

Modèle unifié complet acquisition rapide / longue dureé d’acquisition FTB Artery (AIF) Tissue Plasma artery red cells interstitium vpc qpc vi qi capillary tissue cells PS vRC vCell 1-Hct qpa FTp VT =1 qT Hct qT = qpc + qi qpc(i+1) = qpc(i) + dt[FTp*qpa(i+1) - FTp*qpc (i) /vpc- PS*qpc (i) /vpc+ PS*qi (i) /vi] qi (i+1)= qi (i) + dt[PS*qpc (i)/vp - PS*qi (i)/vi ]

Modèle complet Haute résolution temporelle acquisition longue AIF Modèle complet Haute résolution temporelle acquisition longue Tissu quantités Interstitium Plasma Residuel Temps (s)

Durée d’acquisition moyenne

Acquisition très courte (1er passage)

Acquisition ultra-courte (méthode des pentes)

Acquisition ultra-courte (méthode des pentes) dqpc/dt= FTp*qpa

Résolution temporelle - échantillonage

2 sec 30 sec 40 sec 60 sec

Faible résolution temporale Acquisition longue Extended Kety ou extended Tofts vRC red cells red cells Hct Plasma capillary vpc qpc Plasma artery 1-Hct qpa PS vi qi interstitium vCell tissue cells Artery (AIF) Tissue VT =1 qT qT = qpc + qi qpc(i+1) = vp* qpa(i+1) - dt [PS*qpc (i) /vpc+ PS*qi (i) /vi] qi (i+1)= qi (i) + dt[PS*qpc (i)/vp - PS*qi (i)/vi ]

Extended Kety Tissue Interstitium Plasma

Faible résolution temporelle Acquisition moyenne : Patlak vRC red cells red cells Hct Plasma capillary vpc qpc Plasma artery 1-Hct qpa PS vi qi interstitium vCell tissue cells Artery (AIF) Tissue VT =1 qT qT = qpc + qi qpc(i+1) = vp* qpa(i+1) - dt [PS*qpc (i) /vpc- PS*qi (i) /vi] qi (i+1)= qi (i) + dt[PS*qpc (i)/vp - PS*qi (i)/vi ]

Patlak

Théorie unifiée de l’imagerie de la microcirculation Acquisition Echantillonnage Court 60s Moyen Long ≥ 600 s Rapide 1-3 s FT VB -- -- FT VB PS -- PS Ve Lent 30-60s -- VB Patlak PS Ve Kety étendu Modèle complet Premier passage

Relation Signal - Concentration

Relation Attenuation - Agent de Contraste -200 200 400 600 800 1000 UH -10 10 20 30 40 50 CONCENTRATION IODE (mg/ML) CA Cuenod

Effet T1 Effet T2* Effet T1 ou T2* ? Perméabilité ++ Perfusion difficile Courbe de conversion Faible S/B Effet T2* Que la perfusion Nécessité PS ± 0 BHE Macromol. Particule Relation «simple» du signal

Gliome vs. Lymphome du splénium Fig 6 : a) Lymphome et b) gliome malin du splénium du corps calleux repérés sur des coupes axiales T1 après Gadolinium. c) En cas de lymphome en mauve le VSC = 1, la courbe de premier passage passe au dessus de la ligne de base ; d) en cas de gliome (en rouge) le VSC = 3,6 traduisant des phénomènes de néo-angiogenèse. Sylvie Legrand Grenoble

Néovascularisation tumorale - Support de la croissance - Médiée par le VEGF - Cible thérapeutique

Temps 1 minute 2 minutes 3 minutes Intensité de signal 4 minutes

treated placebo

Résumé Imagerie fonctionnelle DCE-MRI Analyse qualitative ou quantitative En quantitatif nécessité de ligne de base et de correction du signal et d’un modèle mathématique Nécessité d’une bande de saturation en amont Dépend de la résolution temporelle et de la durée d’observation Acquisition en pondération T1 en corps entier Acquisition en pondération T2* en neurologie Application en pathologie ischémique et tumorale