IRM DE DIFFUSION EN ONCOLOGIE

IRM DE DIFFUSION EN
ONCOLOGIE
Vincent Barrau, J. Girard-Cheron, E.Pessis,
JL. Sablayrolles, B.Chalmin, Th. Bouillet, S. Faivre,
V.Vilgrain
Centre Cardiologique du Nord, Saint Denis
Hopital Beaujon, Clichy la garenne
OBJECTIFS
• Principes de l’application de la séquence de diffusion en
oncologie viscérale.
• Exposer des cas cliniques dans les différents organes.
• Présenter la réalisation pratique des examens de diffusion avec
fusion d’image.
CHAPITRE I
Principe général de
l’application de la diffusion
en oncologie.
Qu’est ce que la technique de diffusion ?
L’imagerie de diffusion différencie les tissus en fonction du degré de mobilité des molécules d’eau.
L’IRM permet de mesurer l’importance de la diffusion des molécules d’eau au sein des tissus, la mesure de la
diffusion de l’eau est dénommée coefficient de diffusion apparent (ou ADC = Apparent Diffusion
Coefficient).
Ainsi, si la mobilité des molécules d’eau dans un tissu est faible il y a une restriction de la diffusion et l’ADC est
bas, cela se traduit par un hypersignal sur la séquence de diffusion en IRM.
Mouvements Coefficient de diffusion faible
Hypersignal en diffusion
Si les molécules d’eau sont très mobiles le coefficient de diffusion sera élevé.
Mouvements ++++++++
Coefficient de diffusion élevé
Qu’est ce que la technique de diffusion ?
Le facteur b:
La pondération d’une image en diffusion est directement dépendante du facteur b qui est une variable
ajustable lors de la réalisation de la séquence IRM.
Si b=0, il s’agit d’une séquence pondérée T2.
Plus b augmente, plus l’image est pondérée en diffusion et moins elle est pondérée T2.
Le choix d’un facteur b élevé (b=1000 ou supérieur) permet d’obtenir une image fortement pondérée en
diffusion. Malheureusement, plus la valeur de b est élevée, moins le rapport signal sur bruit de l’image est
bon.
Cartographie ADC :
Pour séparer l’effet de la diffusion des autres pondérations résiduelles,
on peut calculer “l’évolution” du signal : le “Coefficient Apparent de Diffusion” (ADC).
La valeur de gris visualise le coefficient de diffusion du voxel donné.
Dans les images ADC, plus la diffusion est réduite plus les pixels sont foncés.
Technique de la séquence de diffusion
•
•
Déphasage des spins avec un gradient G dit “de diffusion” et ensuite,
rephasage avec un deuxième gradient.
Le mouvement des spins entre les impulsions conduit à un
rephasage incomplet et donc à une perte de signal : plus la
diffusion est élevée et plus la perte de signal sera importante.
Principe de l’application en
oncologie
La diffusion des molécules d’eau dépend indirectement de la cellularité du milieu.
Plus un tissu est riche en cellules, plus la diffusion des molécules d’eau sera restreinte.
Les tissus cancéreux étant constitués d’une prolifération anarchique de cellules, la
diffusion de l’eau au sein de ces tissus est habituellement réduite.
TISSU NORMAL
TISSU CANCEREUX
Hypercellularité
Restriction de la
diffusion de l’eau libre
Hypersignal en
séquence de diffusion
Principes de l’interprétation des images
Inversion des couleurs noir/blanc
L’inversion des couleurs noir/blanc dans une image fortement pondérée en diffusion
permet d’obtenir une image proche de la scintigraphie, et proche de celle du
Tep scan en acquisition native. Les coupes natives sont visualisées en
premier comme en TEP scan, on recherche les hypersignaux.
Coupe axiale diffusion b1000 native
Coupe axiale diffusion b1000 avec inversion
des couleurs
Principes de l’interprétation des images
Connaître les images normales
Certaines structures sont spontanément en hypersignal sur les séquences de diffusion,
même à b1000 : rate, moelle. Les côtes sont en discret hypersignal diffusion.
Le signal du foie est très
faible.
Hypersignal normal de la
moelle.
Hypersignal normal de la
rate.
Principes de l’interprétation des images
Fusion entre l’image b1000 et une séquence anatomique.
Les séquences de diffusion avec un facteur b élevé permettent d’obtenir une
image pondérée en diffusion mais l’anatomie est mal visible.
La fusion entre une séquence anatomique et une séquence de diffusion permet
d’obtenir une image anatomique et fonctionnelle (diffusion). Il s’agit exactement
du même principe que le Tep scan (fusion entre l’image anatomique du TDM et
de l’image fonctionnelle scintigraphique).
Séquence anatomique
Séquence de diffusion
Fusion d’image
CHAPITRE II
cas cliniques
THORAX
Cancer bronchique non à petites cellules
Patient de 60 ans, masse du segment dorso-basal droit, biopsiée :
adénocarcinome.
Douleurs dorsales -> TDM dorsal : la masse paravertébrale droite est accolée
au rachis sans signe formel d’envahissement osseux.
Masse para
vertébrale droite.
Envahissement vertébral sur les coupes diffusion et sur les
coupes T1.
Axial diffusion + fusion
Axial diffusion + fusion
Ax T1
THORAX
Cancer anaplasique à petites cellules
Patient de 59 ans avec altération de l’état général
Cancer anaplasique à petite cellule
Tdm thorax
Coupes axiales b=1000, inversion des couleurs
Coupes axiales images fusionnées
Foie : lésions secondaires, métastases hépatiques d’un
cancer du colon gauche.
TDM
Métastases
hépatiques
IRM DIFFUSION
Coloscanner à l’eau
Adénocarcinome
du colon gauche
Colon
gauche
normal
IRM diffusion
Foie : lésions secondaires, métastases hépatiques
d’une tumeur endocrine du pancréas.
Coupe axiale T2 : où sont les métastases ??
Cela devient plus facile…..
Chirurgie par hépatectomie droite pour 6
métastases diagnostiquées dans le foie droit
Foie : Tumeur primitive du foie : hépatocarcinome
Sans injection
Phase artérielle
Phase tardive
Volumineux CHC du foie droit
d’aspect typique
(hypervasculaire, wash out,
capsule)
Deuxième lésion dans le
lobe gauche en
hypersignal diffusion
Phase artérielle
Cartographie ADC
Chute majeure de
l’adc au sein de la
tumeur
Coupe axiale – cartographie de l’adc
Foie : Patient suivi pour cirrhose C, découverte d’un
nodule à l’échographie…
Axial diffusion b=1000
Votre diagnostic ?
Quelqu’un a t’il changé d’idée dans la salle ?
Angiome hépatique !
L’angiome est encore visible en b1000 en raison de l’effet T2.
(effet shining through, les structures en très fort hypersignal T2 présente un hypersignal
persistant même lorsque b est élevé, le calcul de l’adc permet de montrer que l’adc est alors
élevé).
Morale : la diffusion permet de détecter les lésions,
mais il faut toujours s’aider des autres séquences
pour l’interprétation.
Pelvis : cancer du col de l’utérus
IRM pelvienne
coupe axiale T2
Récidive cancer du col
Hypersignal par effet T2
Exemple d’effet T2
Axial diffusion b1000
tumeur
Hypersignal en diffusion par effet T2
Cartographie ADC
Importante restriction de
diffusion liée à la tumeur
(couleur verte- bleue du bas de
l’échelle).
Couleur rouge de l’échelle : cette
formation garde un hypersignal en
diffusion du fait de son contraste
en T2.
Cancer de la prostate :
1er patient : adénocarcinome de la prostate du lobe
droit, histologiquement prouvé
Cancer de la prostate :
2ème patient : patient traité par prostatectomie,
Elévation des PSA - > IRM pelvienne
Coupe axiale T1
Récidive ?
Axial diffusion b1000
Récidive
ganglionnaire
Obturatrice interne
gauche
Métastase osseuse
Ischion gauche
Cancer de la prostate : 3ème patient, adénocarcinome de
prostate avec métastases osseuses et épidurite.
Coupes axiales T2
Coupes axiales diffusion b1000
Cancer du moyen rectum :
Coupe axiale T2
Coupe coronale T2
Coupes axiales
diffusion b=1000
Inversion des
couleurs
Imagerie de diffusion
Lymphome :
CHAPITRE III
Comment fait on en pratique ?
Conclusion
Comment fait on en pratique ?
1- Réalisation de la séquence de diffusion
Les paramètres donnés correspondent à une IRM General Electric Twin Speed 1.5 T
Les séquences sont acquises en 2D & respiration libre.
SE EPI
diff.
NEX
FOV
Coupes
Nbre de
TR
Bande
matrice
directions
TE
passante
3
7400
166
6
44
16 - 10mm
128x128
2’ 59
166
6
48
30 – 5mm
128x128
2’ 59
166
8
40
16 - 6mm
128x128
2’ 40
N-ép.
T.acq.
mn.
IRM
Thorax
b=600
minimum
IRM
Abdom.
b=1000
3
7400
minimum
IRM
Pelvis
b=1300
3
Asset x 2
minimum
Comment fait-on en pratique ?
2- Acquisition d’une séquence anatomique et fusion d’image
Séquence anatomique :
Notre choix s’est porté sur une Fiesta 2D (Trufisp) qui possède un rapport S/B très élevé
autorisant une matrice importante avec un temps d’acquisition souvent inférieur à la minute et
donc réalisable en apnée.
(Fiesta ZIP 512 Asset x2 45° 125 Bp 1 NEX FOV 40 (80%) avec 20 cpes 256x256 de 6 mm)
Pour réaliser les fusions d’images :
nous utilisons le programme OSIRIX. Il est disponible en téléchargement gratuit sur Internet,
pour Macintosh uniquement.
Pour que la fusion puisse être traitée de façon automatique, la séquence anatomique qui sera
fusionnée doit impérativement avoir des paramètres identiques principalement sur la taille du champ, le
centrage, l’épaisseur, le gap et l’ inclinaison.
La matrice peut être différente, bien qu’une géométrie de pixel proche soit recommandée.
Le logiciel détermine la correspondance grâce aux données DICOM contenues dans les images. La fusion
ne demande aucun temps de calcul et est exportable en tout format (Dicom, jpg, tiff,...)
Limites de la technique
- Nombreux artéfacts (en particulier au niveau du foie dans le lobe
gauche, et dans le thorax) du fait de la susceptibilité magnétique.
- Hypersignaux de structures normales comme de nombreux
ganglions non tumoraux (en particulier les ganglions inguinaux…).
- Nécessité d’évaluer cette séquence par rapport aux autres
séquences IRM et aux données du Pet scan.
CONCLUSION
Cette séquence apparaît prometteuse en oncologie dans
les domaines suivants :
- Bilan d’extension des lésions tumorales (en particulier avec l’IRM
corps entier en diffusion).
- Recherche de récidive.
- Évaluation précoce des chimiothérapies.
De nombreuses études multicentriques seront nécessaires.
Dans un premier temps, la diffusion peut être utilisée en complément
des autres séquences pour dépister les lésions tumorales lors d’une
irm abdomino-pelvienne.
Bibliographie
•Diffusion weighted mri in the body : Applications and challenges in oncology ; Dow-Mu Koh, D.J.Collins,
AJR 2007; 188: 1622-1635
•High b value diffusion weighted mri for detecting pancreatic adenocarcinoma preliminary results; Ichikawa,
Sukuru, Utarou and al; AJR 2007; 188: 409-414.
•High b value diffusion weighted mri in colorectal cancer; Ichikawa, Mehmet Erturk, Motosugi and al; AJR
2007; 187:181-184.
•Abdomen diffusion-weighted mr imaging with pulse triggered single shot sequences; Murts P, Flacke S,
Traber and al; Radiology 2002; 224:258-264.
•Imagerie de la réponse aux traitements en cancérologie; LS Fournier, CA Cuénod; O Clément; N Siauve,
G Frija; J Radiol 2007; 88:829-43.
•Predicting response of colorectal hepatic metastasis value of pretreatment apparent diffusion coefficients;
Koh, Scurr, Collins and al; AJR 188: 1001-1008