IRM cérébrale pour les « nuls
IRM cérébrale pour les « nuls
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Plan<br />
1. Bases physiques de l’<strong>IRM</strong><br />
2. Séquences <strong>IRM</strong> uti<strong>les</strong> aux diagnostics en pathologie<br />
neurologique
Plan<br />
1. Bases physiques de l’<strong>IRM</strong><br />
2. Séquences <strong>IRM</strong> uti<strong>les</strong> aux diagnostics en pathologie<br />
neurologique
Magnétisme Nucléaire<br />
• Réciprocité entre magnétisme et charge<br />
électrique en mouvement<br />
• Atome :<br />
– n Protons = n électrons<br />
– Proton<br />
» Charge positive mobile<br />
» Moment magnétique<br />
» Dipôle magnétique = petit aimant<br />
– Noyaux n impair de nucléons<br />
» Hydrogène 1H = 2/3 des atomes de l’organisme<br />
» 13C, 19F, 31P, 23Na
Équation de LARMOR<br />
• B o : Précession des spins<br />
• Fréquence ou Vitesse Angulaire : ω ο<br />
• γ rapport gyromagnétique<br />
ω ο = γ B o<br />
• B o = 1 Tesla<br />
ω ο = 42 MHz
B o et B 1 (RF)<br />
• Protons parallè<strong>les</strong> (up) = basse énergie<br />
• Protons antiparallè<strong>les</strong> (down) = haute énergie<br />
» Mzo proportionnel à Bo<br />
• Transfert d’énergie (impulsion ou excitation)<br />
ω 1 = ω ο<br />
» mise en résonance<br />
» Mz = 0 (RF90°) = -Mz (RF180°)<br />
» mise en phase des spins Mxy
RELAXATION<br />
• Retour à l ’état antérieur (stable)<br />
– Repousse aimantation (Mz -> Mzo)<br />
» 500 ms à 1000 ms<br />
– Déphasage rapide des spins (Mxy -> 0)<br />
» 50 ms à 100 ms<br />
• Mesure du signal<br />
» FID<br />
» Echo
RELAXATION<br />
Relaxation Longitudinale<br />
T1<br />
• Retour équilibre<br />
énergétique<br />
• Echange d’énergie entre<br />
spins et environnement<br />
• Spin-réseau<br />
Relaxation Transversale<br />
T2<br />
• Entrechoquement des<br />
spins<br />
• Inhomogénéités de<br />
champs d’origine<br />
moléculaire<br />
• Inhomogénéités propres<br />
àBo (T2*)<br />
• Spin-spin
RELAXATION T1<br />
Signal<br />
SB<br />
SG<br />
Eau (LCR)<br />
Temps
pT1
RELAXATION T2<br />
Signal<br />
SB<br />
SG<br />
Temps<br />
Eau (LCR)
pT2
LOCALISATION SPATIALE<br />
• Notion de Gradients<br />
– Gradient de sélection de coupe<br />
– Gradient de fréquence<br />
– Gradient de phase
Plan<br />
1. Bases physiques de l’<strong>IRM</strong><br />
2. Séquences <strong>IRM</strong> uti<strong>les</strong> aux diagnostics en pathologie neurologique
La Gamme Encéphale<br />
1. La BASE :<br />
1. T1 SAG<br />
2. FLAIR<br />
3. T2*<br />
4. Diffusion<br />
5. Gadolinium T1<br />
2. Les PLUS :<br />
1. AngioVeineuse Thrombophlébites<br />
2. AngioArtérielle Dissections/Sténoses/Vascularites<br />
3. Perfusion AVC/Tumeurs
La gamme élémentaire<br />
T1 T2 Gado
La Gamme Encéphale<br />
1. L’Elémentaire:<br />
1. T1 SAG<br />
2. FLAIR<br />
3. T2*<br />
4. Diffusion<br />
5. Gadolinium T1<br />
2. Les PLUS :<br />
1. AngioVeineuse Thrombophlébites<br />
2. AngioArtérielle Dissections/Sténoses/Vascularites<br />
3. Perfusion AVC/Tumeurs
FLAIR<br />
• TI = 1900-2000 ms<br />
• Suppression EAU pure -<br />
LCR<br />
• AVC
• Méningite<br />
FLAIR
FLAIR<br />
Encéphalite Herpétique
La Gamme Encéphale<br />
1. La BASE :<br />
1. T1 SAG<br />
2. FLAIR<br />
3. T2*<br />
4. Diffusion<br />
5. Gadolinium T1<br />
2. Les PLUS :<br />
1. AngioVeineuse Thrombophlébites<br />
2. AngioArtérielle Dissections/Sténoses/Vascularites<br />
3. Perfusion AVC/Tumeurs
T2* (Susceptibilité Magnétique)<br />
• Traumatismes<br />
• Angiomes Caverneux<br />
• Calcifications
T2*<br />
Micro-Bleeds
T2* (Susceptibilité Magnétique)<br />
• Traumatismes<br />
• Angiomes Caverneux<br />
• Calcifications
La Gamme Encéphale<br />
1. La BASE :<br />
1. T1 SAG<br />
2. FLAIR<br />
3. T2*<br />
4. Diffusion<br />
5. Gadolinium T1<br />
2. Les PLUS :<br />
1. AngioVeineuse Thrombophlébites<br />
2. AngioArtérielle Dissections/Sténoses/Vascularites<br />
3. Perfusion AVC/Tumeurs
IMAGERIE DE DIFFUSION
Diffusion<br />
• Imagerie de diffusion = Imagerie des mouvements de l’eau<br />
– Extra-cellulaire<br />
– Intra-cellulaire<br />
• Perte de signal est proportionnelle à l’intensité (ADC) des mouvements<br />
• Trois situations<br />
– Normale : ADCSNC = 700-900 mm2/sec<br />
– Augmentée :<br />
• Espace interstitiel augmenté<br />
• Pauci-cellularité<br />
– Diminuée :<br />
• Espace intersitiel diminué / Cellu<strong>les</strong> gonflées<br />
• Hypercellularité<br />
• Viscosité
Pathologies Vasculaires<br />
1. Accident Vasculaire Aigu<br />
TDM T2 Diff1000
Pathologies Vasculaires<br />
1. Accident Vasculaire Aigu<br />
Diff1000 Perf TTM Diff1000<br />
• La diffusion montre la zone de nécrose<br />
• Mismatch : Perfusion - Diffusion = Zone à Risque
Pathologies Vasculaires<br />
1. Accident Vasculaire Aigu<br />
Flair T2 Diff1000<br />
• La surbrillance traduit une restriction persistante (15j)
Pathologies Vasculaires<br />
1. Accident Vasculaire Aigu<br />
Flair<br />
Diff1000<br />
H, 16 A, 1° prise de stupéfiants, Coma, Defaillance cardiaque
<strong>IRM</strong> en Urgence<br />
• Homme 70 ans<br />
• Céphalée modérée depuis 10 jours<br />
• Crise généralisée brutale<br />
• Troub<strong>les</strong> visuels<br />
• TDM : hypodensité arrondie cortico ss<br />
corticale-
Pathologies Vasculaires<br />
2. Thrombophlébite Cérébrale<br />
T1<br />
Flair<br />
Diff1000<br />
ADC<br />
ADC<br />
Pas Grave<br />
Grave
Pathologies Vasculaires<br />
2. Thrombophlébite Cérébrale<br />
T2<br />
Angio Veines<br />
Diff1000<br />
ADC
Pathologies Vasculaires<br />
3. LEPR / PRES<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
F. 24 ans<br />
Troub<strong>les</strong> de la conscience, Cécité corticale<br />
Grossesse de 32 S.A. non suivie<br />
T.A.- 180/120 mm Hg
Posterior Reversible Encephalopathy Syndrome:<br />
Prognostic Utility of Quantitative Diffusion-Weighted MR Images<br />
Covarrubias et Al. AJNR 2002; 23:1038–1048<br />
Pathologies Vasculaires<br />
3. LEPR / PRES<br />
ADC<br />
Réversible<br />
Irréversible
Flair<br />
Pathologies Toxiques/Métaboliques<br />
1. Myélinolyse Osmotique<br />
Troub<strong>les</strong> Aigus de la conscience<br />
Diff1000
Pathologies Toxiques/Métaboliques<br />
1. Myélinolyse Osmotique<br />
P. Ménégon et al., Neurology 2005<br />
•6 patients MFB<br />
•Valeur Pronostique de la Diffusion<br />
T1<br />
Flair<br />
•Diffusion < 0.50 10 -3 mm 2 /sec -> Séquel<strong>les</strong> ou DC<br />
H 45 A, Coma (G=6), Contexte Alcool<br />
•Diffusion > 0. 60 10 -3 mm 2 /sec -> Sans Séquel<strong>les</strong><br />
Diff800<br />
Diffusion :<br />
ADC<br />
• Gravité clinique // degré d’anomalie de diffusion<br />
Ménégon et al; Neurology 2005
Pathologies Toxiques/Métaboliques<br />
2. Encéphalopathie Gayet Wernike<br />
Gado<br />
Diff1000<br />
Déficit en Thiamine<br />
Clinique :<br />
– DTS<br />
– Tr. Oculomoteurs (nystagmus)<br />
– Ataxie
Pathologies Infectieuses<br />
1. Abcès<br />
• Différencier Abcès / Tumeurs<br />
– Abcès = diffusion diminuée<br />
‣ Sauf Toxoplasmose<br />
– Tumeurs = diffusion augmentée<br />
‣ Sauf Lymphome
Tumeur<br />
Pathologies Infectieuses<br />
1. Abcès<br />
Spectroscopie :<br />
T2 Gado Diffusion ADC<br />
‣ Acides Aminés (Valine, Leucine, …) Spécificité +++<br />
‣ Tumeurs : Choline augmentée, pas d’AA
Pathologies Infectieuses<br />
1. Abcès Tuberculeux<br />
ADC<br />
ADC
Pathologies Infectieuses<br />
2. Méningites/Empyèmes<br />
Gado<br />
Diff1000
Méningite à Pneumocoque<br />
Pathologies Infectieuses<br />
2. Méningites/Vascularites
Pathologies Infectieuses<br />
3. Maladie de Kreutzfeld-Jacob (EST)<br />
Troub<strong>les</strong> Fonctions Sup<br />
Myoclonies
Homme de 52 ans<br />
Dysarthrie, Diplopie, Parésie, Sd Cérebelleux<br />
Début brutal<br />
Suspicion AVC du tronc
Pathologies Dysimmunitaires<br />
SEP/EAD<br />
Décès du patient<br />
Anatomopathologie : Encéphalomyélite Aiguë Disséminée<br />
Diff1000<br />
Homme de 52 ans<br />
Dysarthrie, Diplopie, Parésie, Sd Cérebelleux<br />
Début brutal Suspicion AVC du tronc<br />
ADC<br />
ADC = 0.42 10 -3 mm 2 /sec
Moelle Epinière<br />
CS Rx<br />
<strong>IRM</strong><br />
ADC Anisotropie Tractographie <strong>IRM</strong>f<br />
<strong>IRM</strong> Diffusion
Connectivité<br />
fMRI
Imagerie de Diffusion : Tractographie<br />
Tractographie avec<br />
tenseur de diffusion
Imagerie de Diffusion : Tractographie
La Gamme Encéphale<br />
1. La BASE :<br />
1. T1 SAG<br />
2. FLAIR<br />
3. T2*<br />
4. Diffusion<br />
5. Gadolinium T1<br />
2. Les PLUS :<br />
1. AngioVeineuse Thrombophlébites<br />
2. AngioArtérielle Dissections/Sténoses/Vascularites<br />
3. Perfusion AVC/Tumeurs
Gadolinium<br />
Classification de Mendeleïev :<br />
Lanthanides<br />
6 couches électroniques<br />
64<br />
Gd 156,9<br />
66<br />
Dy 162,5 Gd
Gadolinium et effet T1<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
O<br />
H
Gadolinium et effet T2*<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ<br />
χ
Gadolinium Séquences T1 3D
Gadolinium
Angio-MR des Vaisseaux du Cou<br />
• 1° Passage du Gadolinium<br />
• Pondération T1<br />
• Reconstruction MIP
Imagerie Thérapeutique<br />
• Objectifs :<br />
– Une thérapeutique adaptée à un individu<br />
– Effets secondaires<br />
– Coûts<br />
• Comment :<br />
– Volume : TDM, <strong>IRM</strong><br />
– Densité cellulaire : <strong>IRM</strong> diffusion<br />
– Vascularisation : TDM/<strong>IRM</strong> de perfusion/perméabilité<br />
– Oxygénation : PET fmiso<br />
• Quand :<br />
– Déterminer le malade susceptible d’être répondeur<br />
• Imagerie pré-thérapeutique<br />
– Déterminer la réponse au traitement<br />
• Imagerie per-thérapeutique<br />
– Déterminer l’effet à distance<br />
• Imagerie post-thérapeutique<br />
– Limiter la durée des essais cliniques
IMAGERIE<br />
Organe<br />
Tissu<br />
Cellule<br />
Genetique<br />
Anatomie<br />
Détection pathologie<br />
Physiologie<br />
Barrières<br />
Reconnaissance c.<br />
Trace cellulaire<br />
Cible thérapeutique<br />
Mutations<br />
Thérapie Génique<br />
Ralph Weissleder, Molecular Imaging : exploring the next frontier. Radiology 2000<br />
2
Imagerie Cellulaire<br />
X<br />
X X X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X<br />
X
Imagerie Cellulaire<br />
• USPIO = Sinerem®<br />
• EAE<br />
• <strong>IRM</strong> 24 h après injection<br />
Cellu<strong>les</strong> Phagocytaires<br />
– Macrophages/Microglie<br />
– Des cellu<strong>les</strong> endothelia<strong>les</strong><br />
– Pas dans l’espace interstitiel<br />
T1-weighted (1.5T)<br />
ME
Imagerie Cellulaire<br />
D0<br />
T1-w<br />
D0<br />
Gado<br />
D1<br />
USPIO
Injection dans la moelle épinière de<br />
rats nouveaux-nés<br />
<strong>IRM</strong><br />
Bulte J, et al. PNAS 2000
Injection de cellu<strong>les</strong> dans le SNC<br />
• Implanted stem cells in experimental stroke<br />
Hoehn et al. PNAS 2002
Genove et al; Nature Medicine 2005<br />
Vector : Adenovirus<br />
MRI reporter :<br />
ferritin gene<br />
“ The cells construct the<br />
MRI contrast agent” !
Imagerie Moléculaire<br />
Higuchi et al, Nature Neuroscience 2005
RECEPTION DU SIGNAL<br />
• Transformée de Fourier<br />
Amplitude/Temps<br />
Amplitude/Fréquence
Plan de Fourier
Plan de Fourier
RECEPTION DU SIGNAL<br />
• Plan de Fourier = espace k<br />
• Données brutes codées en phase et fréquence<br />
• Stockées en ligne et colonnes (kx et ky)<br />
• Réel -> TDF -> Espace k -> TDF -> image<br />
• Le centre = signaux <strong>les</strong> plus intenses<br />
(déphasage minimal) -> Contraste<br />
• La périphérie = signaux <strong>les</strong> moins intenses<br />
(déphasage maximal) -> Résolution Spatiale
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