IRM fonctionnelle
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Radiothérapie encéphalique de haute précision<br />
aidée par<br />
l’ <strong>IRM</strong> <strong>fonctionnelle</strong>: vers un nouveau concept ?<br />
F Dhermain 1 , D Ducreux 2 , F Bidault 3 , B Pehlivan 1 , F Parker 4<br />
T Roujeau 5 , A Beaudré 1 , R Sigal 3 , C Haie-Meder 1 , J Bourhis 1<br />
(1) Département de Radiothérapie-Radiophysique (3) Service d’ Imagerie médicale<br />
Institut Gustave Roussy, Villejuif<br />
(2) Service de Neuroradiologie Pr Lasjaunias, CHU de Bicêtre, Le Kremlin-Bicêtre<br />
(4) Service de Neurochirurgie, CHU de Bicêtre, Le Kremlin-Bicêtre<br />
(5) Service de Neurochirurgie, Hôpital Sainte Anne, Paris
Introduction<br />
• Après biopsie et / ou exérèse, la Radiothérapie de Haute précision<br />
(RHP) est le traitement habituellement proposé aux patients<br />
adultes porteurs de Gliomes cérébraux primitifs, de Grade OMS 2<br />
« défavorables » ou de Grade 3 – 4.<br />
• Les doses recommandées (de 50 à 60 Gy) sont limitées par la<br />
nette augmentation des toxicités neurologiques tardives au delà<br />
de ce seuil, en particulier si les volumes irradiés sont importants.<br />
• La 1ère cause d’ échec restant dans 90% des cas d’ ordre local,<br />
il faut se demander comment améliorer le contrôle tumoral sans<br />
ajouter de toxicité neurologique cliniquement détectable ?
Introduction<br />
(suite)<br />
Le modèle des Gliomes de Grade 2 - 3 possède plusieurs intérêts :<br />
(1) le pronostic de ces patients est « intermédiaire »: leur Survie<br />
médiane allant de 4 à 10 ans, les longs survivants justifiant<br />
l’ effort de réduction des toxicités neurologiques tardives.<br />
(2) leur évolutivité moins rapide que celle des Gliomes de Grade 4<br />
(Glioblastomes) permet de programmer sans urgence une <strong>IRM</strong>.<br />
(3) dans ces gliomes de fort volume, des zones de grade plus élevé<br />
coexistent au sein de zones moins actives: doit-on les irradier,<br />
sans distinction, aux mêmes doses et comment les visualiser ?
Justificatifs<br />
• Comme le Neurochirurgien peut en bénéficier avant une exérèse<br />
quand il l’ envisage « aussi radicale que possible »,<br />
• le Radiothérapeute peut disposer, avant sa RHP, en complément<br />
de l’ <strong>IRM</strong> morphologique (<strong>IRM</strong>m) en T1 +/- Gado, T2 / FLAIR,<br />
des images d’ <strong>IRM</strong> <strong>fonctionnelle</strong> (<strong>IRM</strong>f) avec séquences :<br />
1<br />
de perfusion, 2 de tenseur de diffusion (DTI), 3 d ’ activation,<br />
• Dans le but de préciser au mieux et respectivement :<br />
1<br />
les zones plus actives du gliome, 2 son extension microscopique,<br />
3<br />
ses rapports avec les aires impliquées dans les fonctions de la<br />
mémoire et du langage, parfois atteintes chez les longs survivants
Objectifs<br />
• Evaluer la faisabilité de l’ <strong>IRM</strong> f en pratique clinique.<br />
• Déterminer les apports potentiels respectifs des différentes<br />
séquences de l’ <strong>IRM</strong> f en fonction des situations cliniques:<br />
exérèse radicale, partielle, biopsie, gliome de bas / de haut grade.<br />
• Envisager l’ Intégration « Multi-modalité » des Images<br />
morphologiques (TDM / <strong>IRM</strong> m) et des images <strong>fonctionnelle</strong>s,<br />
puis de l’ ensemble avec les logiciels de calcul de dose pour la<br />
planification Dosimétrique de la Radiothérapie.
Matériel & Méthodes<br />
• Adultes porteurs de Gliome cérébral primitif prouvé, uni-focal,<br />
de siège sus-tentoriel, grade OMS 2 « défavorables » ou grade 3.<br />
• Critères « défavorables » de l’ EORTC : âge de 40 ans et plus,<br />
taille de 6 cm et plus, déficit focal, hypertension intra-crânienne,<br />
déficit neuro-cognitif, progression <strong>IRM</strong>, crises comitiales<br />
invalidantes résistant à une bi-thérapie.<br />
• Délai entre biopsie/ exérèse et TDM-<strong>IRM</strong>: entre 4 et 6 semaines.<br />
• Examens TDM / <strong>IRM</strong> m - <strong>IRM</strong> f groupés sur 1 seule semaine.
Matériel & Méthodes (suite)<br />
Scanner (TDM) « radiothérapie »<br />
1 / Injection sauf contre-indication.<br />
2 / Mise en place du patient.<br />
Le patient a un masque de contention personnalisé, avec cale adaptée.<br />
Sur le masque sont dessinées * la ligne médiane (laser sagittal) et<br />
* 1 croix correspondant à l’ iso-centre prévisionnel: hauteur table + « z ».<br />
Fil radio-opaque sur la ligne médiane, 1 bille sur chaque croix latérale.<br />
On aligne le masque / au laser sagittal et aux lasers latéraux.<br />
3 / Réalisation de l’ examen<br />
Zéro de la table sur la croix du masque avec l’ iso-centre prévisionnel.<br />
Mode RADIO de Face et de Profil, coupes axiales.<br />
Epaisseur 3 mm, jointives tous les 3 mm, une passant par la croix latérale.<br />
PITCH = 1 / SFOV = large / DFOV = 35 cm / Matrice = 512 x 512
Matériel & Méthodes (3)<br />
<strong>IRM</strong> morphologique « radiothérapie » 1.5 T GE<br />
1 / Injection d’ emblée, injection de 0.2 ml/ kg de gadolinium<br />
2 / Mise en place du patient.<br />
• Patient aligné dans l’ antenne tête sans son masque de contention, il repose sur<br />
une cale appuie-tête adaptée. L’ angle de reid est celui du TDM « radiothérapie ».<br />
3 / Réalisation de l’ examen <strong>IRM</strong> m : 3 séquences<br />
ZERO de la table à l’ isocentre prévu déterminé lors de la confection du masque.<br />
• Séquence 1 : injectée, coupes SAGITTALES « de repérage » du haut du crâne<br />
juqu’ à C3. Acquisition : mode SE T1, épaisseur 5 mm, tous les 2.5 mm.<br />
• Séquence 2 : injectée, coupes AXIALES jointives, dans la région d’ intérêt<br />
couvrant tout le volume tumoral. Acquisition: mode SE T2, coupes jointives de 3<br />
mm, tous les 0 mm. Champ : 24 cm / matrice : 256 x 256 / NEX = 1 / TR = 4000<br />
• Séquence 3 : injectée utilisée par le logiciel de fusion d’ image, coupes<br />
AXIALES sur un volume débordant la région d’ intérêt. ZERO inchangé.<br />
• Acquisition: mode FSPGR 3D T1, coupes de 3 mm, champ : 24 cm / 256 x 256
Matériel & Méthodes (4)<br />
<strong>IRM</strong> <strong>fonctionnelle</strong> 1.5 T Siemens<br />
Position de la tête la plus proche possible de celle du TDM « radiothérapie »<br />
1 / Repérage (Sagittal EG T1)<br />
2 / Axial SE T1 28 coupes de 5 mm de l’encéphale, 256 x 256, FOV 240 mm<br />
3 / Séquences <strong>fonctionnelle</strong>s: EPIBOLD, 30 coupes de 4 mm sur l’encéphale,<br />
128 x 128, FOV 240, 42 phases, TR 5000 (langage), TE 60, Flip Angle 90°.<br />
Paradigmes en bloc: Fluence verbale catégorielle : recherche mentale de verbes<br />
commençant par une lettre donnée, parmi un pool de lettres sélectionnées (P, R, S)<br />
• Ecoute d’une histoire sans mémorisation, contrastant avec les phases de repos (bruit).<br />
Mots répétés mentalement (Citron, Clef, Ballon) en opposition avec des phases de<br />
repos (calcul mental). Alternance des phases : 7 époques (pour chaque fonction).<br />
4 / Tenseur de Diffusion: 1 acquisition (b=0 et 25 b=1000) en epi2 dans le cadre de la<br />
séquence Tenseur de diffusion, 30 coupes axiales de 4 mm, 128 x 128, FOV 280 mm.<br />
5 / Perfusion : 15 cc de Gado bolus poussés par 15 cc de Sérum Physiologique.<br />
EPI SE T2, 20 coupes de 5 mm, 128 x 128, TR 2000, 50 phases, FOV 240 mm.<br />
6 / Séquence 3D T1 : 160 x 1 mm, FOV 240 mm, 256 x 256.
Résultats<br />
• De Novembre 2004 à Juillet 2005: 10 pts consécutifs inclus.<br />
La séquence <strong>IRM</strong> f a allongé de 30 minutes environ l’ <strong>IRM</strong>.<br />
• Tous les pts ont pu avoir TDM + <strong>IRM</strong> m + <strong>IRM</strong> f … mais<br />
2 patients / 10 n’ ont pas eu la séquence « tracking » (DTI)<br />
pour raisons techniques + 1 patient a saigné en intra-tumoral.<br />
• Pour 9 pts / 10, l’ <strong>IRM</strong> f a été évaluée « contributive »<br />
sur au moins 1 séquence, en complément des TDM et <strong>IRM</strong> m<br />
• Pour 5 d’ entre eux, l’ <strong>IRM</strong> f a été jugée très contributive.
<strong>IRM</strong> f : Contribution pour les 10 patients
Apport des différentes Séquences<br />
1<br />
Perfusion<br />
Contribution très intéressante dans les :<br />
• Gliomes de Grade 3 en résection partielle<br />
• Gliomes de Grade 2 en place, volumineux et hétérogènes<br />
Elle aide à mieux visualiser la maladie « plus active »<br />
Elle peut modifier la délinéation du GTV et du CTV<br />
• GTV = Gross Tumor Volume = Volume Macroscopique<br />
• CTV = Clinical Target Volume = Volume « Microscopique »
Femme de 55 ans, Gliome Grade 3, réséqué partiel.<br />
Flèche Jaune: l’ extension gliale visible<br />
est limitée à l ’ Hypersignal en TI gado<br />
<strong>IRM</strong> m T1 Gado<br />
Flèche Blanche: zone hyper-perfusée,<br />
rouge, plus étendue en arrière/ <strong>IRM</strong> m<br />
<strong>IRM</strong> f Perfusion
Femme de 58 ans, Gliome de Grade 2, biopsiée.<br />
L ’ extension gliale « visible » ne<br />
touche pas la capsule externe Gauche<br />
<strong>IRM</strong> m T 2<br />
Zones hyper-perfusées (rouge & vert)<br />
dont 1 capsulaire, non visible en <strong>IRM</strong> m<br />
<strong>IRM</strong> f Perfusion
Homme 48 ans, Gliome Grade 2 biopsié, progression lente<br />
Vaste zone en Hypersignal, calcifications Sur cette coupe, aucune zone focale en<br />
en Hyposignal, contour glial mal défini. Hyper-perfusion, zone normo-perfusée<br />
<strong>IRM</strong> m FLAIR<br />
<strong>IRM</strong> f Perfusion
Même patient, Gliome de Grade 2, coupe sus-jacente<br />
Aucun hypersignal, malgré une discrète<br />
déviation du Ventricule Lat Droit :<br />
extension microscopique ?<br />
<strong>IRM</strong> m FLAIR<br />
Zone focale Hyper-perfusée Insulolenticulaire<br />
Dte, non visible en FLAIR<br />
<strong>IRM</strong> f Perfusion
Femme 36 ans, Gliome de Gr. 2 évoluant vers le Gr. 3<br />
Exérèse Sub-totale, résidu discret<br />
en postérieur, contours mal définis<br />
<strong>IRM</strong> m FLAIR<br />
Aucune zone hyper-perfusée.<br />
Pas de contribution utile de l ’ <strong>IRM</strong> f<br />
<strong>IRM</strong> f Perfusion
Apport des différentes Séquences<br />
2<br />
Tenseur de Diffusion avec Tractographie<br />
Contribution intéressante dans :<br />
• Les Gliomes de Grade 2 de fort volume (plus de 6 cm).<br />
• Les Gliomes de Grade 3 après résection partielle.<br />
• Visualisant indirectement l ’ infiltration gliale « minimale » ,<br />
non visible en <strong>IRM</strong> m, même en T2 / FLAIR, en relation<br />
avec la déformation liée à la compression / dissociation de<br />
fibres de la substance blanche par les amas tumoraux.
Homme 48 ans, Gliome Grade 2 biopsié progressant en 10 ans<br />
Hypersignal modéré, contours flous<br />
Flèche: infiltration microscopique ?<br />
<strong>IRM</strong> m FLAIR<br />
Orientation des fibres de substance<br />
blanche modifiée au delà de<br />
l ’ Hypersignal en <strong>IRM</strong> m FLAIR<br />
<strong>IRM</strong> f DTI
Femme 58 ans, Gliome Grade 2, évolution lente.<br />
Hypersignal bien visible en T2<br />
Flèche: infiltration microscopique ?<br />
<strong>IRM</strong> m T2<br />
En Bleu : fibres dissociées<br />
En Rouge: fibres comprimées<br />
<strong>IRM</strong> m T1 Gado + <strong>IRM</strong> f Tracking<br />
Extension microscopique ?
Apport des différentes Séquences<br />
3<br />
Activation avec Paradigmes du Langage et de la Mémoire<br />
Contribution potentielle<br />
pour diminuer la toxicité neurologique tardive de l ’ irradiation<br />
• Pour les patients les plus jeunes, les Gliomes de Grade 2.<br />
• Pts avec de Longues Survies médianes attendues (plus de 5 ans)<br />
=> La RHP avec Modulation d ’ Intensité ou la Protonthérapie<br />
peuvent éviter très précisément ces régions <strong>fonctionnelle</strong>s,<br />
tout en assurant une couverture optimale du Volume Tumoral
Homme 48 ans, Gliome Grade 2 en progression sur 10 ans<br />
Irradiation « au plus près » du<br />
Volume Tumoral défini par<br />
l ’ hypersignal en <strong>IRM</strong> T2<br />
<strong>IRM</strong> m T2<br />
Aires impliquées dans le Langage<br />
et la Mémoire immédiate bien visualisées<br />
<strong>IRM</strong> m T1 Gado<br />
+ <strong>IRM</strong> f d ’ Activation<br />
Radiothérapie de Conformation<br />
avec Modulation d ’ Intensité<br />
Isodose 95%
Discussion<br />
D’ autres techniques d’ Imagerie Fonctionnelle existent.<br />
• La Spectroscopie MR : véritable examen « métabolique », elle<br />
n’ est pratiquée en mode Multivoxel que par quelques équipes<br />
au niveau mondial et requiert des puissances de calcul telles que<br />
l’ analyse est souvent limitée à une partie du Volume tumoral.<br />
La taille du Voxel est de 1 cm 3 , résolution spatiale médiocre.<br />
• La TEP utilisant la Méthionine marquée au C -11 a suscité<br />
plusieurs publications récentes et encourageantes. Elle a une<br />
résolution spatiale structurellement limitée, supérieure à 3 mm.<br />
Elle est coûteuse en investissement et en consommable.<br />
De plus, elle nécessite l’ existence d’ un cyclotron à proximité.
Conclusion<br />
• En complément de la TDM et de l’ <strong>IRM</strong> m ,<br />
• L’ <strong>IRM</strong> f apporte des données vraiment nouvelles<br />
pouvant modifier à terme la planification en radiothérapie<br />
de haute précision des Gliomes cérébraux primitifs.<br />
• Elle bénéficie d’ une excellente faisabilité, se compare<br />
favorablement aux autres techniques Fonctionnelles :<br />
TEP à la Méthionine, Spectroscopie-MR.<br />
• Elle ne nécessite aucune injection de produit Radioactif.
Conclusion<br />
(suite)<br />
Cependant, des progrès doivent être obtenus dans :<br />
La Validation des Protocoles d’ acquisition (tracking).<br />
La Quantification des données, permettant ainsi<br />
Le Recalage des Images de l ’ <strong>IRM</strong> f vers l ’ <strong>IRM</strong> m<br />
La Corrélation des Images avec l ’ évolution clinique