IRM de diffusion (IRMD) en pathologie hépatique - Afef
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M. Lewin<br />
Hôpital Saint-Antoine
• Diffusion = analyse à l’échelle du voxel <strong>de</strong> la<br />
mobilité spontanée <strong>de</strong>s spins <strong>de</strong>s protons <strong>de</strong><br />
l’eau dans le tissu d’un organe.<br />
• Cette mobilité est le résultat <strong>de</strong> l’agitation<br />
thermique aléatoire <strong>de</strong>s molécules d’eau<br />
(mouvem<strong>en</strong>t browni<strong>en</strong>).
Temps <strong>de</strong> <strong>diffusion</strong> T D
• Introduction <strong>de</strong> séqu<strong>en</strong>ces rapi<strong>de</strong>s <strong>en</strong> clinique<br />
comme l’EPI (« Echo Planar Imaging »)<br />
• Mise au point <strong>de</strong> forts gradi<strong>en</strong>ts > 20mT/m<br />
• Apparition <strong>de</strong> l’imagerie parallèle<br />
Développem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> l’<strong>IRM</strong> <strong>de</strong> <strong>diffusion</strong> hépatique
(viscosité,<br />
température)<br />
F
g<br />
f<br />
n<br />
d
• Caractérise la mobilité moléculaire<br />
• dans l’eau (40°)<br />
D = 2, 5 x 10 -3 mm 2 /s<br />
• Dans un tissu où la mobilité est restreinte (37°)<br />
• ADC : coeffici<strong>en</strong>t <strong>de</strong> <strong>diffusion</strong> appar<strong>en</strong>t<br />
ADC (mm 2 /s) < D
RF 90<br />
RF 180<br />
SIGNAL<br />
STANDARD<br />
G1<br />
G2<br />
t<br />
δ<br />
g<br />
g<br />
DIFFUSION<br />
τ<br />
τ<br />
t<br />
b = γ. g 2 .τ 2 . (δ – τ/3)
DIFFUSION<br />
S<br />
PEUDO-<br />
DIFFUSION<br />
La perfusion a l’appar<strong>en</strong>ce d’une <strong>diffusion</strong> (pseudo-<strong>diffusion</strong>) <strong>en</strong><br />
raison <strong>de</strong> l’architecture aléatoire <strong>de</strong>s microvaisseaux (S).<br />
(Le Bihan, Radiology 1988)
Ln (S b /S 0 )<br />
perfusion<br />
<strong>diffusion</strong><br />
% <strong>diffusion</strong> % perfusion<br />
S b /S 0 = f. e -b.ADC* + (1-f) e -b.ADC<br />
ADC* > ADC<br />
f : volume <strong>de</strong> perfusion<br />
dans le voxel (%)<br />
0<br />
200 400 600 800 1000<br />
b
g<br />
f<br />
n<br />
d<br />
ADC<br />
ADC*
• Diffusion et perfusion coexist<strong>en</strong>t au sein <strong>de</strong> chaque voxel<br />
• La perfusion a une importance variable (30% dans le foie)<br />
Elle est plus beaucoup plus rapi<strong>de</strong> (pression capillaire)<br />
• Les <strong>de</strong>ux phénomènes peuv<strong>en</strong>t être séparés<br />
analytiquem<strong>en</strong>t :<br />
• <strong>diffusion</strong> pure (ADC) pour <strong>de</strong>s valeurs <strong>de</strong> b élevées (><br />
200)<br />
• perfusion pure (ADC *) pour <strong>de</strong> faibles valeurs <strong>de</strong> b (<<br />
100)<br />
( NB: l’évaluation <strong>de</strong> la perfusion locale est donc<br />
possible sans utiliser <strong>de</strong> produit <strong>de</strong> contraste)
• Postulat <strong>de</strong> base :<br />
• les lésions hépatiques prés<strong>en</strong>t<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s élém<strong>en</strong>ts<br />
susceptibles <strong>de</strong> modifier la mobilité <strong>de</strong>s molécules<br />
d’eau par rapport au par<strong>en</strong>chyme normal<br />
<strong>de</strong>nsité cellulaire<br />
t<strong>en</strong>eur <strong>en</strong> divers constituants (protéines ...)<br />
• Analyse quantitative<br />
si hyperprolifération cellulaire : ADC ↓<br />
si milieux aqueux : ADC ↑<br />
si cont<strong>en</strong>u protéique: ADC variable
• L’exam<strong>en</strong> visuel repère un hypersignal <strong>de</strong>s<br />
lésions hépatiques dont l’int<strong>en</strong>sité relative varie<br />
avec la valeur <strong>de</strong> b<br />
• lésions kystiques :<br />
- hypersignal relatif qui diminue lorsque b augm<strong>en</strong>te<br />
(ADC élevé).<br />
• lésions malignes et inflammatoires:<br />
- hypersignal qui ne varie pas lorsque b augm<strong>en</strong>te.<br />
(ADC plus faible).<br />
Facteur b.ADC
• Obt<strong>en</strong>tion <strong>de</strong> la mesure d’ADC : par le<br />
positionnem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> région d’intérêt sur la<br />
lésion, le par<strong>en</strong>chyme ...<br />
Cartographie ADC obt<strong>en</strong>ue chez un volontaire sain, mesure d’ADC à 1,51 x 10 -3 mm 2 /s
Images <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong> b<br />
ADC (x 10 -3 mm 2 /s)<br />
Foie sain Isosignal 1,52-1,60<br />
Lésions bénignes<br />
Kystes<br />
Angiomes<br />
HNF, Adénome<br />
Abcès<br />
Lésions malignes<br />
CHC<br />
Métastases<br />
Hypersignal puis atténuation<br />
Hypersignal puis atténuation<br />
Hypersignal discret<br />
Hypersignal variable<br />
Hypersignal persistant<br />
Hypersignal persistant<br />
↑↑ 2,54-2,89<br />
↑↑ 2,04-2,84<br />
1,49-1,64<br />
↓ ou ↑ 0,67-1,64<br />
↓ 1,31-1,39<br />
↓ 0,85-1,50
• Deux axes pour les applications hépatiques :<br />
• cancérologique : détection <strong>de</strong>s lésions,<br />
caractérisation, suivi thérapeutique.<br />
• modifications tissulaires diffuses : évaluation <strong>de</strong> la<br />
fibrose hépatique.
• Association d’une séqu<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> <strong>diffusion</strong> aux séqu<strong>en</strong>ces<br />
pondérées <strong>en</strong> T1 et <strong>en</strong> T2 permet <strong>de</strong> détecter <strong>de</strong>s lésions <strong>de</strong><br />
taille inférieure à 10 mm <strong>de</strong> diamètre = amélioration <strong>de</strong> la<br />
détection.<br />
b = 500<br />
Métastases neuro<strong>en</strong>docrines <strong>en</strong> hypersignal<br />
Low, JMRI 2007
T2<br />
Pati<strong>en</strong>t <strong>de</strong> 70 ans ayant <strong>de</strong>s<br />
localisations secondaires hépatiques<br />
d’un adénocarcinome<br />
colique: meilleure visualisation<br />
sur les séqu<strong>en</strong>ces <strong>de</strong> <strong>diffusion</strong>s.<br />
b 200 b 400<br />
b 800
T2<br />
b 200 b 400 TDM sans injection<br />
Pati<strong>en</strong>t <strong>de</strong> 70 ans ayant un CHC multifocale traité par 2<br />
séances <strong>de</strong> chimio-embolisation. Les lésions <strong>de</strong> CHC ayant fixé<br />
le lipiodol sont mieux visualisés sur les séqu<strong>en</strong>ces <strong>de</strong> <strong>diffusion</strong>.
Valeurs ADC : <strong>de</strong>s métastases (METS), CHC (HCC),<br />
lésions hépatiques bénignes (BHL), hémangiomes (HEM),<br />
kystes hépatiques (CYSTS)<br />
Taouli B, et al. Radiology 2003
0 b 800 ADC T1 Gado<br />
Lésion <strong>en</strong> hypersignal unique du foie droit chez un pati<strong>en</strong>t aux ATCD <strong>de</strong> cancer<br />
du colon avec un ADC sur la cartographie mesuré à 1,29 x 10 -3 mm 2 /s. Noter la<br />
prés<strong>en</strong>ce d’une zone <strong>de</strong> nécrose c<strong>en</strong>trale.
0 b 200 b 400<br />
b 800<br />
ADC<br />
T1 Gado<br />
Lésions multiples avec hypersignal persistant chez un pati<strong>en</strong>t aux ATCD <strong>de</strong> cancer<br />
du colon avec un ADC mesuré pour la plus volumineuse à 1,19 x 10 -3 mm 2 /s.
0 b 200 b 400 b 800<br />
Pati<strong>en</strong>te <strong>de</strong> 65 ans ayant un CHC<br />
sur cirrhose post-hépatite C <strong>en</strong><br />
hypersignal tumoral constant. La<br />
valeur d’ADC est <strong>de</strong> 1,24 x 10 -3<br />
mm 2 /s.<br />
ADC<br />
T1 Gado
0 b 400 b 800<br />
ADC<br />
T1 Gado<br />
Lésions du lobe gauche <strong>en</strong> hypersignal avec un ADC <strong>de</strong> 1,30 x 10 -3 mm 2 /s
T2 b 400<br />
b 800<br />
ADC<br />
Angiome hépatique géant avec une valeur d’ADC <strong>de</strong> 1,65 x 10 -3 mm 2 /s.
T2 b 0 b 200 b 400<br />
b 800 ADC T1 gadolinium<br />
Angiome à remplissage rapi<strong>de</strong> (valeur ADC mesurée à 1,88 x 10 -3 mm 2 /s)
T2 b 0 b 200 b 400<br />
b 800 ADC T1 Gado<br />
valeur ADC = 2,07 x 10 -3 mm 2 /s
k<br />
T2 b 0 b 200 b 400<br />
b 800 ADC ADC T1 Gado<br />
Les valeurs moy<strong>en</strong>nes d’ADC mesurées pour les métastases (flèches) et<br />
les kystes (k) sont respectivem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> 1,02 et <strong>de</strong> 2,89 x 10 -3 mm 2 /s.
0 b 400 b 800<br />
ADC T1 Gado TDM<br />
Lésion <strong>en</strong> hypersignal du segm<strong>en</strong>t VI, avec un ADC <strong>de</strong> 0,85 x 10-3mm2/s
0 b 400<br />
b 800<br />
ADC<br />
T1 Gado<br />
valeur ADC = 1,54 x 10 -3 mm 2 /s
• Distinction <strong>de</strong>s abcès hépatiques vs lésions<br />
secondaires nécrotiques 1<br />
• ADC lésions secondaires nécrotiques > abcès<br />
• Moy<strong>en</strong>ne ADCs (10 -3 mm 2 /s) :<br />
• 0.67 ± 0.35 dans les abcès hépatiques<br />
• 2.65 ± 0.49 dans les lésions secondaires nécrotiques<br />
• 2.93 ± 0.52 dans les kystes hépatiques<br />
• 1.98 ± 0.37 dans le foie sain<br />
1<br />
Chan JH et al, Abdom Imaging 2001
T2 b 0 b 200 b 400<br />
b 800 ADC T1 Gado<br />
La valeur ADC est <strong>de</strong> 0,92 x 10 -3 mm 2 /s
0 b 400 b 800 ADC T1 Gado<br />
Prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> 3 lésions <strong>en</strong> hypersignal d’évolution différ<strong>en</strong>tes dans le temps.<br />
Les valeurs d’ADC sont variables et mesurées <strong>de</strong> haut <strong>en</strong> bas (flèches) à<br />
1,10 , 1,13 et 0,68 x10 -3 mm 2 /s.
• Il semble difficile d’utiliser une valeur individuelle<br />
seuil d’ADC pour caractériser une lésion car il y a un<br />
chevauchem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s valeurs <strong>en</strong>tre certaines lésions<br />
bénignes (adénome, HNF) et malignes (CHC,<br />
métastases).<br />
• Un seuil d’ADC inférieur à 1,60 x 10 -3 mm 2 /s pour la<br />
caractérisation d’une lésion maligne a une s<strong>en</strong>sibilité<br />
<strong>de</strong> 74,2%, une spécificité <strong>de</strong> 77,3% et une précision<br />
diagnostique <strong>de</strong> 75,3%.<br />
Parikh T, et al. Radiology 2008
• CHC <strong>de</strong>nsité cellulaire élevé => hypersignal <strong>en</strong> <strong>diffusion</strong><br />
• Si radiofréqu<strong>en</strong>ce ou chimioembolisation : nécrose <strong>de</strong><br />
coagulation avec ↓ <strong>de</strong>nsité cellulaire => ADC ↑ et perte<br />
<strong>de</strong> signal <strong>en</strong> <strong>diffusion</strong><br />
• Limites : les zones traitées peuv<strong>en</strong>t apparaître <strong>en</strong> hypersignal<br />
<strong>en</strong> raison <strong>de</strong>s zones hémorragiques ou <strong>de</strong> débris cellulaires<br />
Après chimioembolisation d’un CHC<br />
T2<br />
T1 phase artérielle<br />
Diffusion<br />
Kamel IR, AJR 2003
• Corrélation linéaire <strong>en</strong>tre l’ADC et le pourc<strong>en</strong>tage<br />
<strong>de</strong> nécrose détecté à l’histologie chez 9 pati<strong>en</strong>ts<br />
Kamel IR, AJR 2003
• Métastases hépatiques <strong>de</strong> cancer colo-rectal<br />
• 20 pati<strong>en</strong>ts avec lésions > 1 cm évalués avant et après<br />
chimiothérapie<br />
• ADC avant traitem<strong>en</strong>t : non-répon<strong>de</strong>urs > répon<strong>de</strong>urs<br />
b <strong>de</strong> 0 à 500<br />
ADC (x10 -3 mm 2 /s)<br />
b <strong>de</strong> 150 à 500<br />
ADC (x10 -3 mm 2 /s)<br />
Répon<strong>de</strong>urs 1,63 ± 0,37 1,15 ± 0,28<br />
Non-répon<strong>de</strong>urs 2,21 ± 0,56 1,93 ± 0,58<br />
p 0,001
• Après chimiothérapie :<br />
• Répon<strong>de</strong>urs : ADC ↑<br />
b <strong>de</strong> 0 à 500 ADC = 1,87 ± 0,51 x 10 -3 mm 2 /s<br />
b <strong>de</strong> 150 à 500 ADC = 1,41 ± 0,52 x 10 -3 mm 2 /s<br />
• Pas <strong>de</strong> changem<strong>en</strong>t chez les non-répon<strong>de</strong>urs<br />
b=0 ADC<br />
b=0<br />
ADC<br />
Avant<br />
Aprés<br />
Koh DM et al, AJR 2007
• Variation <strong>de</strong> l’ADC <strong>de</strong>s tumeurs après traitem<strong>en</strong>t :<br />
Koh DM et al, AJR 2007
• La biopsie hépatique est l’exam<strong>en</strong> <strong>de</strong> référ<strong>en</strong>ce<br />
pour évaluer la fibrose au cours <strong>de</strong>s maladies<br />
chroniques du foie mais elle a <strong>de</strong> nombreuses<br />
limites liées à une morbidité non nulle, <strong>de</strong>s<br />
problèmes d’échantillonnage, <strong>de</strong> concordance<br />
intra et inter-observateur<br />
• Intérêt <strong>de</strong> développem<strong>en</strong>t <strong>de</strong>s marqueurs<br />
noninvasifs ++ (test biologique, élastométrie<br />
impulsionnelle, <strong>IRM</strong> …)
• Tous les résultats converg<strong>en</strong>t et montr<strong>en</strong>t une<br />
baisse <strong>de</strong> l’ADC chez les pati<strong>en</strong>ts cirrhotiques<br />
• Physio<strong>pathologie</strong> : ↑ <strong>de</strong> la trame collagénique<br />
etlachute<strong>de</strong>laperfusionhépatiquedansles<br />
foies <strong>de</strong> cirrhose <strong>en</strong>trainant une restriction <strong>de</strong> la<br />
<strong>diffusion</strong> (ADC + ADC*).<br />
Yamada et al, Radiology 1999
Facteur b Sujets étudiés ADC Foie normal ADC Cirrhose<br />
Müller, 1994 328-454 2 cirrhoses, 10 sains 1 ,39 0,90 – 1,20<br />
Namimoto, 1997 30-1200 15 cirrhoses, 32 sains 0,69 0,60<br />
Ichakawa, 1998 1,6-16-55 30 cirrhoses, 5 sains 2 ,28 1,96<br />
Kim, 1999 < 850 , < 410, < 100 57 cirrhoses, 54 sains 1,02-1,20- 3,69 0,88-1,11-2,71<br />
Yamada, 1999 30-300-900-1100 31cirrhoses, 47 sains 0,87 0,84<br />
Aubé, 2004 200 -400- 600-800 13 cirrhoses, 14 sains 2,91 2,05<br />
Oner, 2006 0-500 15 sains 1,56-1,61 ND<br />
Taouli, 2003 < 400-500 9 cirrhoses, 14 sains 1,83-1,51 1,37-1,09<br />
Taouli, 2004 0-500 10 sains 1,52-1,60 ND
Lewin, Hepatology 2007
Facteur b Sujets étudiés ADC Foie normal ADC Fibrose<br />
Taouli, 2007 50-300-500-<br />
700-1000<br />
23 hépatites , 7 sains ND 1,65 (F0-F1)<br />
1,47 (F2-3-4)<br />
Lewin, 2007 0-200- 400-800 54 hépatites C ,<br />
20 sains<br />
1,44 1,30 (F0-F1)<br />
1,10 (F2-3-4)<br />
ADC<br />
ADC<br />
Score METAVIR F1<br />
Score METAVIR F4
• Annet et al (J Magn Reson Imaging 2007) :<br />
• Il n’y aurait pas <strong>de</strong> corrélation <strong>en</strong>tre « l’ADC » et la fibrose<br />
expérim<strong>en</strong>tale induite chez le rat, après euthanasie alors qu’elle<br />
existe in vivo => rôle prépondérant <strong>de</strong> la perfusion.<br />
• Luciani et al (Radiology 2008 sous presse)<br />
• La variation <strong>de</strong> la « <strong>diffusion</strong> globale » <strong>en</strong>tre les foies cirrhotiques<br />
et les foies sains serait due à la variation <strong>de</strong> la composante rapi<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> la pseudo<strong>diffusion</strong> (reflet <strong>de</strong> la chute <strong>de</strong> la perfusion<br />
hépatique), et non à la composante l<strong>en</strong>te <strong>de</strong> la <strong>diffusion</strong>.
• Pas applicable dans certaines zones :<br />
• prés<strong>en</strong>ce d’air : sous-diaphragmatique, tube digestif<br />
(effet <strong>de</strong> susceptibilité magnétique)<br />
• prés<strong>en</strong>ce <strong>de</strong> mouvem<strong>en</strong>t cardiaque: lobe gauche (gating ?)<br />
• Mouvem<strong>en</strong>ts et artéfacts :<br />
• respiration corrigée par le trigger respiratoire ou par<br />
l’utilisation <strong>de</strong> la ceinture ou du navigateur<br />
• artéfacts <strong>de</strong> flux (kystes volumineux)<br />
• courants <strong>de</strong> Foucault induits => distorsion <strong>de</strong> l’image
• Séqu<strong>en</strong>ce rapi<strong>de</strong>, facile d’utilisation<br />
• Pas <strong>de</strong> produit <strong>de</strong> contraste<br />
• Meilleure détection <strong>de</strong>s lésions hépatiques<br />
=> à inclure dans le protocole <strong>IRM</strong> <strong>de</strong> routine<br />
• Applications <strong>en</strong> oncologie ++:<br />
• détection et différ<strong>en</strong>ciation <strong>de</strong>s lésions<br />
• évaluation thérapeutique