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IRM en neuroréanimation

R. Anxionnat, E. Schmitt, S Planel, F Beuret,

M Braun, S. Bracard

Service de neuroradiologie diagnostique et thérapeutique CHU de Nancy

DIU Neuroréanimation Lyon - Séminaire 23-25 janvier 2017

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Objectifs

•  Connaître les principales séquences en IRM

•  Connaitre les principales applications cliniques de l’IRM en neuroréanimation

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Techniques d’imagerie

•  Scanner •  IRM •  Doppler •  Angiographie (thérapeutique)

•  Contraintes propres aux patients de réanimation (IRM ++)

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Scanner •  Acquisition volumique rapide

–  Quelques secondes (acquisition hélicoïdale) –  Reformations multiplanaires –  Post traitement souvent plus long

•  Étude du parenchyme et de l’os –  Fenêtres de visualisation adaptés

•  Bonne détection des hémorragies récentes •  Surveillance simple du patient •  Exploration vasculaire : angioscanner et scanner

de perfusion •  Diagnostic d’arrêt circulatoire cérébral •  Protocole « standard » et interprétation

« relativement » simple

•  Examen irradiant, •  Produits de contraste iodé (risques d’insuffisance

rénale et d’allergie)

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IRM •  Examen de référence pour l’exploration du SNC •  Exploration multiplanaire, séquences 3D ++ •  Séquences morphologiques multiples : analyse fine

du parenchyme et de ses lésions •  Séquences angiographiques avec ou sans injection •  Séquences « fonctionnelles »

•  Protocole adapté à la demande clinique, à l’état du patient

•  Contre-indications (clips, valves, pace maker, corps étrangers oculaires …)

•  Examen long, immobilité stricte •  Interprétation parfois complexe

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Les contraintes de l’IRM •  Immobilité parfaite pendant les

séquences (quelques minutes) •  Patient peu accessible dans l’anneau

de l’aimant

•  Champs magnétique intense: –  Règles de sécurité fortes –  Distance de sécurité : matériel

ferromagnétique interdit •  Matériel externe « effet missile » •  Matériel interne (clips, valves, pace

maker, corps étrangers oculaires …)

–  Contraintes importantes en neuroréanimation

•  Système de monitorage compatible •  Plusieurs raccords pour les seringues

électriques (placées à distance) •  Installation longue (environ 30 minutes)

Problème de compatibilité du matériel en IRM

•  Concerne le matériel métallique et électronique –  Valves cardiaques, filtres cave, pacemakers … –  Risque de déplacement, d’échauffement, de dysfonctionnement

•  « MR safe », « MR unsafe » et « MR conditionnal » www.mrisafety.com

•  50-75% des porteurs de PM : indication d’une IRM au cours de leur vie

•  PM magneto compatibles “MR conditionnal”: IRM possible si nécessaire et non substituable par un autre examen mais sous contraintes: –  IRM 1.5T –  cardiologue associé à l’organisation de l’IRM –  Dispositif commuté avant l’examen sur un mode « IRM compatible » –  Surveillance des constantes hémodynamiques pendant l’examen

Séquences IRM •  T1 : morphologie, hématomes, ± injection IV de

gadolinium •  T2 et Flair (« Fluid Attenuation Inversion

Recovery ») : toute pathologie •  T2* et SWAN : très sensible pour la détection

des hématomes

•  Séquences vasculaires ARM avec ou sans IV gadolinium

•  Diffusion : détection précoce des œdèmes (AVC ischémique en phase aigue +++)

•  Perfusion •  Spectrocopie : renseignements métaboliques

Séquence T1

•  Séquence « anatomique »

•  LCR noir

•  Substance blanche plus claire que la substance grise

En T1 SE

•  les vaisseaux perméables sont “noirs”

•  Un vaisseau qui apparait en hypersignal est thrombosé

T1 avant et après Gadolinium IV

T1 et T2 (contrastes inverses)

T1

LCS blanc SG claire SB foncée

LCS noir SG foncée SB claire

LCS noir SG claire SB foncée

T2 Flair

Séquence FLAIR Fluid Attenuation Inversion Recovery

•  Séquence T2 à « LCS noir »  •  Toute pathologie (très bonne détection des lésions

proches du LCS) •  Limites dans l’exploration de l’étage sous tentoriel

En Flair le LCS anormal n’est plus noir…

•  Méningite bactérienne (hypersignal FLAIR dans les ESA)

•  Hémorragie sous arachnoïdienne (vallée sylvienne droite)

T2 T2* hématomes et microhémorragies “microbleeds”

Grande sensibilité des séquences T2 * et de susceptibilité pour la détection des lésions hémorragiques

Ex. des lésions axonales hémorragiques post traumatiques

FLAIR T2*

Imagerie de susceptibilité magnétique

•  Très sensible aux flux et aux hémorragies

•  SWAN “susceptibilty weighted”

Séquences vasculaires ARM

Sans injection Avec gado IV

Artères

3D TOF Polygone Willis Anévrismes, thromboses Fistules durales

EFGRE Vx cou et intracrâniens Anévrismes, sténoses, thromboses

Veines 2D TOF Thromboses veineuses

3D T1 Thromboses veineuses

Artères et veines

3D velocity TRICKS (4D) MAV,Thromboses veineuses

Les vaisseaux rapides

Les artères

Les shunt artério-veineux

3D TOF « Time Of Flight » Temps de Vol

•  Volume T1 sans injection •  Circulation rapide:

–  Artères intracrâniennes –  Anévrismes, fistules, MAV

ARM des artères cervicales(vaisseaux du cou)

•  Volume T1 avec injection de Gadolinium

•  Artères cervicales et intracrâniennes –  Bonne corrélation avec

l’angiographie conventionnelle

– Sténose, occlusion, dissection

EFGRE Gd IV Velocity sans IV

Les vaisseaux lents

Les veines

ARM veineuse •  2D TOF

veineux – Sans IV

– Sinus veineux

•  3D Gd IV – Sinus et

veines corticales

Thrombose veineuse sinus sagittal et sinus latéral droit

La circulation

Les artères et les veines

Les shunt artério-veineux

Les vols sous claviers

TRICKS Séquence vasculaire dynamique artères et veines

•  4D : 3D + temps

•  Acquisition volumique répétée au cours du temps après injection d’un bolus de gadolinium

•  Données dynamiques artères puis veines.

•  MAV, fistules, thrombophlébite…

Séquences vasculaires non invasives

•  Angioscanner

•  ARM

•  Angiographie conventionnelle ? – Très peu d’indication diagnostique

(vascularite)

– Traitements endovasculaires +++

IMAGERIE DE DIFFUSION

•  Principe physique de diffusion : étude des mouvements des molécules d’eau dans un volume (Einstein)

•  Application au cerveau (Denis Le Bihan): imagerie de diffusion des molécules d’eau extracellulaires

–  Au niveau des ventricules: la diffusion de ces molécules d’eau extracellulaires est libre (maximale) dans toute les directions (isotrope)

–  Au niveau du parenchyme cérébral: la diffusion de ces molécules d’eau est contrariée (diminuée) par

•  la présence normale de cellules et de fibres de substance blanche

•  des conditions pathologiques (gonflement des cellules, augmentation du nombre de cellules, destruction des cellules ou des faisceaux …)

IMAGERIE DE DIFFUSION

1.  Séquence de diffusion –  B 0 (T2) et B 1000 (diffusion proprement dite) –  Recherche d’hypo ou d’hypersignal –  Signal : effet diffusion mais aussi T2

2.  Quantification de la diffusion moyenne dans l’espace: coefficient apparent de diffusion ADC (cartographie couleur, valeurs comparatives à partir de ROI) –  ADC augmenté ou diminué en %

3.  Analyse de l’orientation et de l’organisation de la substance blanche : –  Fraction d’anisotropie FA (0 à 1), –  Carte couleur d’anisotropie : direction des

faisceaux –  Tractographie: détection et suivi de faisceaux

Diagnostic de l’ischémie cérébrale en phase aigue

FLAIR réalisé 1h après le déficit

Séquence Diffusion : hypersignal

Cartographie d’ADC : baisse du coefficient de diffusion

Accident ischémique sylvien gauche en phase aigue

Autres applications de la diffusion … abcès à pyogène

Diminution de la diffusion dans le liquide purulent

Tenseurs de diffusion DTI •  Imagerie de diffusion dans différentes directions de l’espace •  La diffusion des molécules d’eau extra-cellulaire est facilitée le long

des faisceaux de substance blanche, contrariée dans les autres directions (anisotropie de la substance blanche)

Carte d’anisotropie, mesure de la fraction d’anisotropie FA, tractographie (reflet de l’organisation de la substance

blanche, de la connectivité)

Tractographie

IRM de Perfusion

•  Courbe de passage du produit de

contraste injecté (gado)

•  Pic correspond à l’arrivée du produit

de contraste au niveau d’une région

d’intérêt

•  5 paramètres (valeurs relatives):

–  Délai (TA)

–  temps du pic (TTP)

–  temps de passage moyen (MTT)

–  aire sous la courbe (volume sanguin

relatif rCBV)

–  flux sanguin rCBF : rCBV/MTT

–  Cartes paramétriques

TA

TTP

MTT

Cartographie de perfusion

•  Occlusion ACM droite •  Carte paramétrique temporelle (TTP) •  TTP allongé dans le territoire de l’ ACM droite par rapport à

celui de l’ ACM gauche

De la pénombre à l’ischémie

Heiss Rosner 1983

DSC ml/100gr/min

Tem

ps

+3H +12H +24H

10

22-18

14 Ischémie irréversible

Infarctus

Ischémie réversible Pénombre

Oligémie

Normal 50-35

60

1H

Zone de pénombre

–  Evolution dynamique de du centre vers la périphérie avec le temps

–  La recanalisation permet la restauration de ces paramètres

–  Rôle des anastomoses

Mismatch Diffusion - Perfusion

1.  Diffusion : extension de l’infarctus

(irréversible)

2.  Perfusion : extension de

l’hypoperfusion (infarctus +

ischémie réversible + oligémie)

2-1 = « Mismatch » ~ pénombre

•  Pronostique : extension secondaire

•  Décision thérapeutique : indication de

thrombolyse/ thrombectomie?

Arterial Spin Labeling ASL

•  Technique d’IRM de perfusion sans injection

•  Étude du flux sanguin cérébral

•  Valeurs quantitatives absolues de débit sanguin cérébral

•  Possibilité d’étude sélective de la perfusion

Spectro IRM

•  NAA marqueur du fonctionnement neuronal –  Diminué en cas de

destruction neuronale

•  Créatinine marqueur du métabolisme énergétique aérobie des cellules cérébrales –  Pic de référence

•  Choline constituant des membranes cellulaires –  Augmenté en cas de

prolifération gliale ou de processus inflammatoire

•  Lactates marqueur du métabolisme anaérobie –  ischémie

•  Imagerie métabolique

•  Spectres de métabolites

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Cartographies métaboliques 2D

Abcès à pyogènes (streptocoque et anaérobies)

Acétate

Alanine

Lactate

Acides aminés

AA : pic le plus spécifique d’abcès

Intérêt de la spectroscopie en complément de la diffusion

IRM fonctionnelle / IRM d’activation •  Observation en temps réel des variations d’oxygénation

sanguine locale : effet BOLD •  Imagerie d’activation: différence de signal activité/repos •  Activités motrices, langage, mémoire

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T1 EG T1 SE

EG SE

T1 SE

T2 T2* FLAIR

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Diffusion

ARM Perfusion

Risques liés à l’IRM

•  Risques liés au champ magnétique (Pacemaker, corps étrangers féromagnétiques)

•  Risques liés à l’injection de chélates de Gadolinium

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•  •  Apparition dans les années 2000 d’une nouvelle pathologie, la fibrose néphrogénique systémique, chez des patients souffrant d’une insuffisance rénale sévère. •  En 2006, un lien causal possible a été établi avec l’administration d’agents de contraste à base de gadolinium chélaté : la plupart des malades avaient subi un examen par IRM avec injection de gadolinium dans les mois précédant les premiers symptômes. Et l’on a effectivement retrouvé des ions Gd3+ dans des biopsies cutanées de ces malades.

Les agents de contraste gadolinés

toxiques pour l’organisme ?

Fibrose néphrogénique systémique

•  Clinique : atteinte cutanée (membres inf > membres sup > tronc), plaques ou papules indurées et brunâtres avec aspect en peau d’orange. Prurit, sensation de brûlure. Lésions systémiques (cœur, poumon, polyneuropathie).

•  Histologie : épaississement du derme, augmentation de la teneur en mucine, cellules fusiformes.

•  Délai : de quelques jours à quelques mois.

•  Mécanisme : mal connu, probable libération des ions Gd3+ par les chélates de gadolinium les moins stables. Précipitation sous forme de phosphate de gadolinium, phagocyté par des macrophages, recrutant les fibrocytes circulants et déclenchant les fibroses.

•  Populations à risque : insuffisant rénal sévère (clairance < 30 ml/min),

syndrome hépato-rénal, transplantation hépatique, inflammation péri-

opératoire.

•  Pas de traitement connu

Les agents de contraste gadolinés

toxiques pour l’organisme ?

•  2006 dépôts de Gd dans la tête fémorale après chirurgie de hanche •  2010 dépôts de Gd dans les tumeurs cérébrales •  Depuis 2014 plusieurs études ont montré la présence permanente de

Gadolinium dans certaines régions de l’encéphale chez des patients ayant subi plusieurs IRM injectées, sur des périodes de plusieurs années. Ces patients n’avaient pas d’insuffisance rénale

•  19 patients ayant passé au moins 6 IRM injectées / 16 patients dans le groupe contrôle = au moins 6 IRM non injectées. •  IRM : augmentation significative du signal sur les séquences T1 du noyau dentelé (comparativement au pont) et du globus pallidus (comparativement au thalamus) dans le groupe IRM injectées. •  Conclusion : l’hypersignal T1 du noyau dentelé et du globus pallidum est une conséquence possible du nombre d’administration de produit de contraste gadoliné.

Mars 2014, Radiology!

Juillet 2015, Radiology!

•  Autopsie de 5 patients ayant bénéficié d’IRM avec injection / 5 patients n’ayant jamais eu d’injection de Gado. •  Pas d’insuffisance rénale chronique ou aiguë. •  Spectroscopie : détection de gadolinium chez tous les sujets du groupe Gado (en moyenne 0,25µg/g de tissu cérébral) avec un concentration significativement plus élevée dans chaque région du cerveau, comparativement aux sujets du groupe contrôle. Noyau dentelé et globus pallidus étaient les deux régions qui montraient les concentrations les plus importantes (0,44µg/g +/- 0,63 vs 0,12µg/g +/- 0,16). •  Conclusion : accumulation de Gadolinium dans le cerveau (surtout ND et GP), même chez les sujets n’ayant pas d’insuffisance rénale.

•  13 patients dans le groupe contraste (4-29 IRM avec injection) / 10 patients dans le groupe contrôle. Pas d’insuffisance rénale, ni de trouble de la fonction hépatique. •  IRM : augmentation du signal sur les séquences T1 du globus pallidum, thalamus, noyau dentelé, pont. Corrélation entre la dose de Gadolinium administrée et l’augmentation du signal surtout dans les noyaux dentelés. •  Autopsie (spectrométrie de masse) : présence de Gadolinium dans les tissus cérébraux (0,1 à 58,8µg/g de tissu) dans le groupe contraste. Noyau dentelé ++. Forte corrélation entre la dose cumulée de Gado et la concentration dans les tissus. •  Microscope électronique à transmission : présence de Gadolinium dans l’endothélium des vaisseaux, mais une partie traverse la BHE pour se retrouver dans l’interstitium.

Juin 2015, Radiology!

•  Libération d’ions Gd3+ serait plus importante avec les chélates linéaires / macrocycliques. •  2 groupes de 50 patients ayant passé au mois 6 IRM avec injection de Gadolinium : 1 groupe avec des chélates linéaires / 1 avec les macrocycliques. •  IRM : augmentation significative du signal sur les séquences T1 du globus pallidum, et noyau dentelé après injections répétitives de chélates de Gadolinium linéaire. Pas d’augmentation significative avec les macrocylciques. •  L’augmentation du signal dépend de la dose cumulée

de Gado injectée.

Juin 2015, Radiology!

Les données animales et cliniques actuellement disponibles montrent que le gadolinium s’accumule dans les tissus, notamment le foie, les reins, les muscles, la peau et les os. Plusieurs articles de la littérature ont récemment montré que le gadolinium s’accumule également dans le cerveau. Après discussion de ces articles au PRAC de janvier 2016, et bien qu’aucun cas d’effet indésirable en lien avec ces dépôts dans le cerveau n’a été identifié à ce jour, le comité a jugé nécessaire de revoir attentivement ces données et le profil global de sécurité de ces produits de contraste.

Par conséquent, le PRAC a démarré en mars 2016, en accord avec la Commission européenne (article 31), une revue des données disponibles sur l’accumulation du gadolinium dans les tissus et ses conséquences cliniques, afin de déterminer si celle-ci a un impact sur le rapport bénéfice/risque de ces produits utilisés pour l’imagerie IRM. Le rapporteur et le co-rapporteur désignés pour cet arbitrage sont respectivement le Royaume-Uni et le Danemark.

Une première liste de questions a été envoyée aux laboratoires en mars. Au PRAC de juin, le Royaume-Uni et le Danemark ont présenté les données soumises par les laboratoires. A l’issue des discussions, mettant en avant un potentiel risque d’accumulation plus important dans les études animales avec les produits de type linéaire, une nouvelle liste de questions pour les laboratoires a été adoptée. Le comité a également adopté la liste de questions à poser au groupe d’experts qui doit se réunir le 05 septembre 2016. Dans l’attente de ces nouvelles données et de l’avis du groupe d’experts, le PRAC ne recommande pas à ce jour de modifications de l’information des produits de contraste contenant du gadolinium. Une prochaine discussion est prévue au PRAC d’octobre.

Recommandations du Comité pour l’Evaluation des Risques en matière de Pharmacovigilance PRAC