IRM de diffusion (IRMD) en pathologie hépatique - Afef

M. Lewin
Hôpital Saint-Antoine

• Diffusion = analyse à l’échelle du voxel de la
mobilité spontanée des spins des protons de
l’eau dans le tissu d’un organe.
• Cette mobilité est le résultat de l’agitation
thermique aléatoire des molécules d’eau
(mouvement brownien).

Temps de diffusion T D

• Introduction de séquences rapides en clinique
comme l’EPI (« Echo Planar Imaging »)
• Mise au point de forts gradients > 20mT/m
• Apparition de l’imagerie parallèle
Développement de l’IRM de diffusion hépatique

(viscosité,
température)
F

g
f
n
d

• Caractérise la mobilité moléculaire
• dans l’eau (40°)
D = 2, 5 x 10 -3 mm 2 /s
• Dans un tissu où la mobilité est restreinte (37°)
• ADC : coefficient de diffusion apparent
ADC (mm 2 /s) < D

RF 90
RF 180
SIGNAL
STANDARD
G1
G2
t
δ
g
g
DIFFUSION
τ
τ
t
b = γ. g 2 .τ 2 . (δ – τ/3)

DIFFUSION
S
PEUDO-
DIFFUSION
La perfusion a l’apparence d’une diffusion (pseudo-diffusion) en
raison de l’architecture aléatoire des microvaisseaux (S).
(Le Bihan, Radiology 1988)

Ln (S b /S 0 )
perfusion
diffusion
% diffusion % perfusion
S b /S 0 = f. e -b.ADC* + (1-f) e -b.ADC
ADC* > ADC
f : volume de perfusion
dans le voxel (%)
0
200 400 600 800 1000
b

g
f
n
d
ADC
ADC*

• Diffusion et perfusion coexistent au sein de chaque voxel
• La perfusion a une importance variable (30% dans le foie)
Elle est plus beaucoup plus rapide (pression capillaire)
• Les deux phénomènes peuvent être séparés
analytiquement :
• diffusion pure (ADC) pour des valeurs de b élevées (>
200)
• perfusion pure (ADC *) pour de faibles valeurs de b (<
100)
( NB: l’évaluation de la perfusion locale est donc
possible sans utiliser de produit de contraste)

• Postulat de base :
• les lésions hépatiques présentent des éléments
susceptibles de modifier la mobilité des molécules
d’eau par rapport au parenchyme normal
densité cellulaire
teneur en divers constituants (protéines ...)
• Analyse quantitative
si hyperprolifération cellulaire : ADC ↓
si milieux aqueux : ADC ↑
si contenu protéique: ADC variable

• L’examen visuel repère un hypersignal des
lésions hépatiques dont l’intensité relative varie
avec la valeur de b
• lésions kystiques :
- hypersignal relatif qui diminue lorsque b augmente
(ADC élevé).
• lésions malignes et inflammatoires:
- hypersignal qui ne varie pas lorsque b augmente.
(ADC plus faible).
Facteur b.ADC

• Obtention de la mesure d’ADC : par le
positionnement de région d’intérêt sur la
lésion, le parenchyme ...
Cartographie ADC obtenue chez un volontaire sain, mesure d’ADC à 1,51 x 10 -3 mm 2 /s

Images en fonction de b
ADC (x 10 -3 mm 2 /s)
Foie sain Isosignal 1,52-1,60
Lésions bénignes
Kystes
Angiomes
HNF, Adénome
Abcès
Lésions malignes
CHC
Métastases
Hypersignal puis atténuation
Hypersignal puis atténuation
Hypersignal discret
Hypersignal variable
Hypersignal persistant
Hypersignal persistant
↑↑ 2,54-2,89
↑↑ 2,04-2,84
1,49-1,64
↓ ou ↑ 0,67-1,64
↓ 1,31-1,39
↓ 0,85-1,50

• Deux axes pour les applications hépatiques :
• cancérologique : détection des lésions,
caractérisation, suivi thérapeutique.
• modifications tissulaires diffuses : évaluation de la
fibrose hépatique.

• Association d’une séquence de diffusion aux séquences
pondérées en T1 et en T2 permet de détecter des lésions de
taille inférieure à 10 mm de diamètre = amélioration de la
détection.
b = 500
Métastases neuroendocrines en hypersignal
Low, JMRI 2007

T2
Patient de 70 ans ayant des
localisations secondaires hépatiques
d’un adénocarcinome
colique: meilleure visualisation
sur les séquences de diffusions.
b 200 b 400
b 800

T2
b 200 b 400 TDM sans injection
Patient de 70 ans ayant un CHC multifocale traité par 2
séances de chimio-embolisation. Les lésions de CHC ayant fixé
le lipiodol sont mieux visualisés sur les séquences de diffusion.

Valeurs ADC : des métastases (METS), CHC (HCC),
lésions hépatiques bénignes (BHL), hémangiomes (HEM),
kystes hépatiques (CYSTS)
Taouli B, et al. Radiology 2003

0 b 800 ADC T1 Gado
Lésion en hypersignal unique du foie droit chez un patient aux ATCD de cancer
du colon avec un ADC sur la cartographie mesuré à 1,29 x 10 -3 mm 2 /s. Noter la
présence d’une zone de nécrose centrale.

0 b 200 b 400
b 800
ADC
T1 Gado
Lésions multiples avec hypersignal persistant chez un patient aux ATCD de cancer
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
Patiente de 65 ans ayant un CHC
sur cirrhose post-hépatite C en
hypersignal tumoral constant. La
valeur d’ADC est de 1,24 x 10 -3
mm 2 /s.
ADC
T1 Gado

0 b 400 b 800
ADC
T1 Gado
Lésions du lobe gauche en hypersignal avec un ADC de 1,30 x 10 -3 mm 2 /s

T2 b 400
b 800
ADC
Angiome hépatique géant avec une valeur d’ADC de 1,65 x 10 -3 mm 2 /s.

T2 b 0 b 200 b 400
b 800 ADC T1 gadolinium
Angiome à remplissage rapide (valeur ADC mesurée à 1,88 x 10 -3 mm 2 /s)

T2 b 0 b 200 b 400
b 800 ADC T1 Gado
valeur ADC = 2,07 x 10 -3 mm 2 /s

k
T2 b 0 b 200 b 400
b 800 ADC ADC T1 Gado
Les valeurs moyennes d’ADC mesurées pour les métastases (flèches) et
les kystes (k) sont respectivement de 1,02 et de 2,89 x 10 -3 mm 2 /s.

0 b 400 b 800
ADC T1 Gado TDM
Lésion en hypersignal du segment VI, avec un ADC de 0,85 x 10-3mm2/s

0 b 400
b 800
ADC
T1 Gado
valeur ADC = 1,54 x 10 -3 mm 2 /s

• Distinction des abcès hépatiques vs lésions
secondaires nécrotiques 1
• ADC lésions secondaires nécrotiques > abcès
• Moyenne ADCs (10 -3 mm 2 /s) :
• 0.67 ± 0.35 dans les abcès hépatiques
• 2.65 ± 0.49 dans les lésions secondaires nécrotiques
• 2.93 ± 0.52 dans les kystes hépatiques
• 1.98 ± 0.37 dans le foie sain
1
Chan JH et al, Abdom Imaging 2001

T2 b 0 b 200 b 400
b 800 ADC T1 Gado
La valeur ADC est de 0,92 x 10 -3 mm 2 /s

0 b 400 b 800 ADC T1 Gado
Présence de 3 lésions en hypersignal d’évolution différentes dans le temps.
Les valeurs d’ADC sont variables et mesurées de haut en bas (flèches) à
1,10 , 1,13 et 0,68 x10 -3 mm 2 /s.

• Il semble difficile d’utiliser une valeur individuelle
seuil d’ADC pour caractériser une lésion car il y a un
chevauchement des valeurs entre certaines lésions
bénignes (adénome, HNF) et malignes (CHC,
métastases).
• Un seuil d’ADC inférieur à 1,60 x 10 -3 mm 2 /s pour la
caractérisation d’une lésion maligne a une sensibilité
de 74,2%, une spécificité de 77,3% et une précision
diagnostique de 75,3%.
Parikh T, et al. Radiology 2008

• CHC densité cellulaire élevé => hypersignal en diffusion
• Si radiofréquence ou chimioembolisation : nécrose de
coagulation avec ↓ densité cellulaire => ADC ↑ et perte
de signal en diffusion
• Limites : les zones traitées peuvent apparaître en hypersignal
en raison des zones hémorragiques ou de débris cellulaires
Après chimioembolisation d’un CHC
T2
T1 phase artérielle
Diffusion
Kamel IR, AJR 2003

• Corrélation linéaire entre l’ADC et le pourcentage
de nécrose détecté à l’histologie chez 9 patients
Kamel IR, AJR 2003

• Métastases hépatiques de cancer colo-rectal
• 20 patients avec lésions > 1 cm évalués avant et après
chimiothérapie
• ADC avant traitement : non-répondeurs > répondeurs
b de 0 à 500
ADC (x10 -3 mm 2 /s)
b de 150 à 500
ADC (x10 -3 mm 2 /s)
Répondeurs 1,63 ± 0,37 1,15 ± 0,28
Non-répondeurs 2,21 ± 0,56 1,93 ± 0,58
p 0,001

• Après chimiothérapie :
• Répondeurs : ADC ↑
b de 0 à 500 ADC = 1,87 ± 0,51 x 10 -3 mm 2 /s
b de 150 à 500 ADC = 1,41 ± 0,52 x 10 -3 mm 2 /s
• Pas de changement chez les non-répondeurs
b=0 ADC
b=0
ADC
Avant
Aprés
Koh DM et al, AJR 2007

• Variation de l’ADC des tumeurs après traitement :
Koh DM et al, AJR 2007

• La biopsie hépatique est l’examen de référence
pour évaluer la fibrose au cours des maladies
chroniques du foie mais elle a de nombreuses
limites liées à une morbidité non nulle, des
problèmes d’échantillonnage, de concordance
intra et inter-observateur
• Intérêt de développement des marqueurs
noninvasifs ++ (test biologique, élastométrie
impulsionnelle, IRM …)

• Tous les résultats convergent et montrent une
baisse de l’ADC chez les patients cirrhotiques
• Physiopathologie : ↑ de la trame collagénique
etlachutedelaperfusionhépatiquedansles
foies de cirrhose entrainant une restriction de la
diffusion (ADC + ADC*).
Yamada et al, Radiology 1999

Facteur b Sujets étudiés ADC Foie normal ADC Cirrhose
Müller, 1994 328-454 2 cirrhoses, 10 sains 1 ,39 0,90 – 1,20
Namimoto, 1997 30-1200 15 cirrhoses, 32 sains 0,69 0,60
Ichakawa, 1998 1,6-16-55 30 cirrhoses, 5 sains 2 ,28 1,96
Kim, 1999 < 850 , < 410, < 100 57 cirrhoses, 54 sains 1,02-1,20- 3,69 0,88-1,11-2,71
Yamada, 1999 30-300-900-1100 31cirrhoses, 47 sains 0,87 0,84
Aubé, 2004 200 -400- 600-800 13 cirrhoses, 14 sains 2,91 2,05
Oner, 2006 0-500 15 sains 1,56-1,61 ND
Taouli, 2003 < 400-500 9 cirrhoses, 14 sains 1,83-1,51 1,37-1,09
Taouli, 2004 0-500 10 sains 1,52-1,60 ND

Lewin, Hepatology 2007

Facteur b Sujets étudiés ADC Foie normal ADC Fibrose
Taouli, 2007 50-300-500-
700-1000
23 hépatites , 7 sains ND 1,65 (F0-F1)
1,47 (F2-3-4)
Lewin, 2007 0-200- 400-800 54 hépatites C ,
20 sains
1,44 1,30 (F0-F1)
1,10 (F2-3-4)
ADC
ADC
Score METAVIR F1
Score METAVIR F4

• Annet et al (J Magn Reson Imaging 2007) :
• Il n’y aurait pas de corrélation entre « l’ADC » et la fibrose
expérimentale induite chez le rat, après euthanasie alors qu’elle
existe in vivo => rôle prépondérant de la perfusion.
• Luciani et al (Radiology 2008 sous presse)
• La variation de la « diffusion globale » entre les foies cirrhotiques
et les foies sains serait due à la variation de la composante rapide
de la pseudodiffusion (reflet de la chute de la perfusion
hépatique), et non à la composante lente de la diffusion.

• Pas applicable dans certaines zones :
• présence d’air : sous-diaphragmatique, tube digestif
(effet de susceptibilité magnétique)
• présence de mouvement cardiaque: lobe gauche (gating ?)
• Mouvements et artéfacts :
• respiration corrigée par le trigger respiratoire ou par
l’utilisation de la ceinture ou du navigateur
• artéfacts de flux (kystes volumineux)
• courants de Foucault induits => distorsion de l’image

• Séquence rapide, facile d’utilisation
• Pas de produit de contraste
• Meilleure détection des lésions hépatiques
=> à inclure dans le protocole IRM de routine
• Applications en oncologie ++:
• détection et différenciation des lésions
• évaluation thérapeutique