imagerie du vieillissement cérébral

Imagerie du vieillissement cérébral

1 Service d’imagerie morphologique et fonctionnelle, CH Sainte-Anne, Paris

2 Service de Neuroradiologie, Hopital Salengro, Lille

O. Naggara (1), C. Delmaire (2), S. Rodrigo (1), F Charbonneau (1, 2), C Oppenheim (1),

JP Pruvo (2), JF Meder (1)2008

Pourquoi étudier le vieillissement cérébral ?

• Un Français sur 5 en 2007 a plus de 60 ans • En 2050, un Français sur 3 aura plus de 60

ans• 1 million de patients atteints de démence • Maladie d’Alzheimer > 60% des démences

Objectifs

• Décrire les aspects habituels du vieillissement cérébral en IRM ou « cet aspect est-

t’il normal ? »

• Définir la place de l’imagerie dans la prise en charge des démences

• Décrire l’apport de l’IRM dans l’exploration des troubles cognitifs mineurs

• Décrire l’apport des nouvelles méthodes d’IRM

Quel est l’aspect du cerveau

du sujet âgé « sain » ?

Quel est l’aspect du cerveau

du sujet âgé « sain » ?

W. ChurchillPremier ministre à 81

« Baigneuse »P. Picasso, réalisée à 82

Le vieillissement cérébral « normal »

• Absence de limite nette entre normal et pathologique:

- Absence de corrélation entre aspect et fonction - Qu’est ce qui est normal / pathologique ? - Les sujets témoins sont ils sains ?

Feuillet L et al. Brain of a white-collar worker. Lancet 2007; 21« Un cerveau normal n'est pas nécessaire pour avoir une vie normale ».

• Atrophie cérébrale

• Dilatation des espaces de Virchow et Robin

• Modifications de la substance blanche

• Microsaignements intra parenchymateux

• Modification de la distribution en fer et de la charge calcique des noyaux gris centraux

• Atrophie - du cortex (3 cm3 /an) = élargissement des sillons, des

citernes - de la SB (3 cm3 /an) = élargissement des ventricules • Visible ≥ 50 ans, habituelle à 60 ans mais inconstante• Phénomène visuellement harmonieux

Atrophie cérébraleVieillissement cérébral « normal »

Coffey CE et al. Sex differences in brain aging: a quantitative MRI study. Arch Neurol. 1998

Régions plus vulnérables ? Vieillissement cérébral « normal »

Coffey CE et al. Neurology 1992;42:527-36

Blatter DD et al. AJNR 1995;16:241-51

Resnick D et al. Neurosci 2003;23:3295–3301

Insula, lobe frontal et pariétal > lobe temporal et occipital

Substance grise

Substance blanche

Régions plus vulnérables ? Vieillissement cérébral « normal »

régions les plus vulnérables :

- cortex préfrontal- gyrus cingulaire antérieur- lobule pariétal inférieur- précuneus- gyrus temporal supérieur - insula

Processus attentionnels

N = 465 sujets, Good CD, Neuroimage 2001

À l’abri du temps qui passe ?

Vieillissement cérébral « normal »

H. Salvadoren tournée à 90 ans

Une atrophie temporale est elle « autorisée » chez le sujet âgé « normal »

? Atrophie temporale mais volume de l’hippocampe respecté (1)

Diminution du volume de l’hippocampe: troubles cognitifs mineurs (2)

Mais grande variabilité individuelle (3)

1. Sullivan EV et al. Neurobiol Aging 1995;162. Mungas D et al. Neurology. 2005; 233. Lupien SJ et al. Neuroimage 2007; 15

Sujets de 20 ans (3)

• Prudence • Atrophie du sujet dément > atrophie sujet sain • Grande variabilité individuelle • Absence de limite individuelle entre normal et

pathologique • Pas de lien entre volume et fonction !!!

Sur l’imagerie, puis je dire:« atrophie normale (ou pathologique) pour l’âge » ?

Coffey CE et al. Relation of education to brain size in normal aging. Implication for the reserve hypothesis. Neurology 1999Wittelson SF et Al. Intelligence and brain size in 100 postmortem brains: sex, lateralization and age factors. Brain 2006

•Homogénéité de l’atrophie entre- SB et SG - les lobes•Peu d’atrophie temporale

Dilatation des espaces périvasculaires de Virchow

• Extension des espaces sous-arachnoïdiens • Signal identique à celui du LCS• Hypersignal en T2, hyposignal FLAIR • Sans couronne en hypersignal (≠ lacune)

R Virchow député à 81 ans

G Salamon, 1971

Kwee RM et al. Radiographics 2007

Découverte fortuite (2% de la population)Incidence augmente avec l’âgeCorrélation aux troubles cognitifs ?

Conséquences cliniques d’une dilatation des EVR ?

MacLullich AMJ et al. JNNP. 2004

Espace de Virchow

Lacune

1. Fazekas F. Magnetic resonance signal abnormalities in asymptomatic individuals: Their incidence and

functional correlates. Eur Neurol. 1989

2. Hachinski vc et al. Leuko-araiosis : An Ancient Term for a New Problem. Can. J. Neurol. Sci 1986

Anomalies de la substance blanche

• 11 % à 40 ans, 90 % à 80 ans…sans fatalité (1)!

• Leucoaraïose (« raréfaction du blanc »)(2)

Hypodensités / hypersignaux en T2 de la SB

Anomalies périventriculaires

• périfrontales

• en bandes

• inconstantes

• peu évolutives

• « normales » ≥ 40ans

Perte de cellules épendymaires

Augmentation de la concentration périventriculaire de LCS

Fazekas F et al. Neurology 1993;43

Garde E et al. Lancet 2000; 356

Anomalies confluentes

• périventriculaires

• couronne rayonnante

• croissantes

• infarctus de la SB

• facteurs de risque vasculaire

Fazekas F et al. Neurology 1993;43

Takao M et al. J Neurol Sci 1999; 167

Schmidt R et al. Lancet 2003; 361

Hypothèse artérielle (1)

Hypothèse veineuse (2)

1. Moody DM et al. Clin Neuropathol 1990, 37

2. Moody DM et al. Radiology 1995, 194

Collagénose périveineuse

Tortuosité artérielle

Anomalies de la substance blanche: comment les

quantifier ?

Anomalies de la substance blanche: comment les

quantifier ? Nombreuses classifications, contradictoires (1)

Analyse visuelle / volumétrique (2)

1. Brant-Zawadzki et al. (AJNR 1985), Fazekas et al (AJR 1987), Wahlund et al. (stroke 2001), Mäntylä R et al. (stroke 1997) etc..2. van den Heuvela et al. AJNR 2006

Anomalies de la substance blanche: classification de

FazekasFazekas F et al. AJNR 1987

Anomalies de la substance blanche: classification de

FazekasFazekas F et al. AJNR 1987

Périventriculaire« PVH »

Profonde « DWMH »

Sous-corticale

0 : Absent1 : Cornes2 : Halo3 : Irrégulières, extensives

0 : Absent1 : Points focaux2 : Confluence débutante3 : Large confluence

0 : Absent1 : Punctiforme2 : Points multiples3 : Diffus

VASCULAIRE : « DWMH » ≥ 2 ou Sous-corticale ≥ 2NON VASCULAIRE : « DWMH » < 2 et Sous-corticale < 2

Kappeler et al. Stroke. 2003. Pantoni et al. Stroke. 2002

• « habituels, banals… » mais marqueur de risque :

- de démence vasculaire- d’accident ischémique- d’hémorragie intracrânienne

• Autres– troubles de la marche, troubles urinaires – troubles de l’élocution, cognitifs – Syndrome dépressif – facteur prédictif de la mortalité

Implications cliniques Implications cliniques

Barkhof F et al. Cerebrovasc Dis 2002;13

Kuller LH et al. Stroke. 2004;35

reteler MM et al.Neurology 1994; 44

Camicioli R et al. J Am Geriatr Soc 1999; 47

Longstreth WT et al. Stroke 1996; 27

Schmidt R et al. Neurology 1993; 43

Thomas AJ et al.J Affect Disord 2004; 79

« HS de la SB incitant au contrôle des facteurs de risque

cardiovasculaires »

Conclusion du compte rendu :

Dépistage sur une séquence en T2 écho de gradient (T2*)

À l’emplacement des lacunes: NGC, protubérance

7% des patients « sains » après 65 ans

Microsaignements ou « microbleeds »

C Cordonnier et al. Brain. 2007;24

Frontière entre normal et pathologique

• Lien avec HTA (60%) et diabète

• marqueur de fragilité vasculaire augmentant le risque- d’hématome cérébral spontané - d’hématome cérébral sous antiagrégants- de transformation hémorragique d’AVC

Microsaignements ou « microbleeds »

Nighoghossian N et al. Stroke. 2002;33

Kidwell CS et al. Stroke. 2002; 33

Senior K. Lancet. 2002;359Avril 2006 Mai 2007

« microsaignements chroniques cérébraux incitant à la réalisation d’un bilan

tensionnel»

Augmentation de la teneur en fer Pallidum

Noyaux rouges

Locus niger pr

Noyaux dentelés

Putamen: au-delà de 60 ans À partir de 25 ans

28 ans

60 ans

Modification des noyaux gris centraux

Calcifications

Quel est l’apport de l’imagerie dans le bilan de

troubles cognitifs ?

• 1997 « Coûteux et futile ? »George AE et al. AJNR 1997

• 2007 « Au-delà de l’exclusion » Scheltens F et al. Lancet Neurology

- éliminer une cause somatique - apporter des arguments pour une cause

vasculaire, dégénérative - identification des patients à risque de

développer une DTA

Faut-il explorer une démence en imagerie ?

• « Une imagerie cérébrale systématique est recommandée pour toute démence d’apparition récente. Le but de cet examen est de ne pas méconnaître l’existence d’une autre cause de démence (processus expansif intra-crânien, hydrocéphalie à pression normale, lésions d’origine vasculaire …) »

• « Cet examen sera au mieux une IRM, à défaut une tomodensitométrie cérébrale en fonction de l’accessibilité à ces techniques… » Recommandantions 2000 HAS

Guide des bonnes pratiques radiologiques SFR/SFBM, directive Euratom 97/43

Quelle modalité d’imagerie ?

Démence: apport du scanner

Démarche « négative »

Démence: apport du scanner

Démarche « négative »

Diagnostic d’une cause « curable » ~7%

possible :

-quantification de l’atrophie

-signes de démence vasculaire

Farina E et al. Observations ondementias with possible reversible symptoms. Aging 1999; 11

Foster GR et al. The use of CT scanning in dementia: a systematic review. Int J Techn Assess Health Care 1999; 15

Chui H et al. Evaluation of dementia: a systematic study of the usefulness of the AAN pratice parameters. Neurology 1997; 49

Démences « curables »: ~7% des cas

Arnold SE. Med Clin North Am 1993;77

psychiatriques, métaboliques, toxiques

« chirurgicales » Causes

Démences « curables »:tumeurs d’évolution lente

Taphoorn MJB et al. Lancet Neurol 2004; 3

Démences « curables »:tumeurs infiltrantes

Taphoorn MJB et al. Lancet Neurol 2004; 3

Lymphome

Gliomatose cérébrale

Post radique

Démence : apport de l’IRM

Démarche « positive »

Démence : apport de l’IRM

Démarche « positive »

T1 volumique FLAIR T2* Diffusion

quantificationparenchymehémorragieischémie

En série

En option

Tenseur Diffusion Perfusion Activation Spectroscopie

en évaluation

Quels sont les signes en imagerie en faveur d’une

démence vasculaire ?

Quels sont les signes en imagerie en faveur d’une

démence vasculaire ?

Démarche « positive »Démarche « positive »

4 échelles diagnostiques existent, discordantes – DSM-IV (Diagnostic and Stat Manual of Mental Disorders)

– ADDTC (Alzheimer Disease Diagnostic and Treatment Centers)

– ICD-10 (International Classification of Diseases)

– NINDS-AIREN (National Institute of Neurological Disorders and Stroke / Association Internationale pour la recherche et l’enseignement en neurosciences)

Wetterling et al. Stroke 1996; 27Lopez et al. Neurology. 2005;10

W. M. van der Flier et al. Neurology 2005;65

Démences vasculairesDémences vasculaires

• Importance de l’imagerie dans la définition

• Définition – Démence– Maladie cérébro-vasculaire clinique, visible en

imagerie– Lien entre les 2 : AVC puis démence dans les 3 mois début brutal déficits cognitifs par pallier

Critères du NINDS-AIREN Neurology 1993;43:250-60

Intérêt de réaliser une séquence de diffusionDécouverte d’AVC récents asymptomatiques (20% des cas)Visualiser / éliminer un AVC au sein d’un hypersignal

Choi SH et al. Neurology 2000; 54

Topographie des AVC et démence vasculaireTopographie des AVC et démence vasculaire

AVC dans le territoire d’artères de gros calibre :

- cérébral antérieur bilatéral

- cérébral postérieur : thalamique, temporal inféromédian

- sylvien : temporopariétal, temporo-occipital, gyrus angulaire

- jonctionnel : frontal supérieur, pariéto-occipital, sylvien sup. / profond

Microangiopathie:

- ≥ 2 lacunes des ganglions de la base ou de la substance blanche frontale

- lacunes bithalamiques

Guermazi A et al. Neuroradiology 2007; 49

Sévérité des lésions et démence vasculaire

AVC dans le territoire d’artères de gros calibre de l’hémisphère dominant

AVC dans le territoire d’artères de gros calibre bilatéraux

Leucoencéphalopathie > 25% de la substance blanche

Guermazi A et al. Neuroradiology, 2007;49

« L’absence de leucoaraiose étendue (FLAIR) ou d’infarctus (Diffusion) permet d’écarter une contribution vasculaire au tableau clinique »

Van Straaten et al. Operational Definitions for the NINDS-AIREN Criteria Stroke 2003; 34 : 1907

« arguments IRM en faveur d’une origine vasculaire aux troubles

cognitifs »

Quels sont les signes, en imagerie, évocateurs de

démence de type Alzheimer ?

Démence de type Alzheimer: enjeux

• 400 000 en 1993, 800 000 en 2003

• Tests neuropsychologiques : sensibles mais tardifs

• Traitements : à débuter le plus tôt possible

• Comment faire le diagnostic positif précocement ? - (in)formation des professionnels - consultation mémoire - imagerie ?

Plusieurs populations étudiées

Démence de type Alzheimer (DTA) – Troubles cognitifs évolués

MCI ou Mild Cognitive Impairment– Troubles cognitifs discrets – Risque d’évolution vers une DTA : 10-30%/an (1)

– La cible thérapeutique

Sujet sain ≥ 65 ans– Les « témoins » – Risque d’évolution en DTA croissant avec l’âge

1. Petersen RC et al. Arch Neurol. 2001;58

Progression des lésions

Delacourte A et al. Neurology 2000;52

Définition anatomopathologique : plaques séniles + dégénérescence neurofibrillaire

Analyser hippocampes et cortex entorhinal

Atrophie cérébrale globale à prédominance temporale

médiale

Comment l’évaluer ? Analyse visuelle = l’individu

– Utilisable en routine

– Méthode subjective (difficile dans les formes débutantes)

Analyse quantitative = la population – Mesures linéaires – Volumétrie, morphométrie (région d’intérêt)

– Développement de logiciels automatisés

Méthodes quantitatives

1. Laakso M et al. AJNR 1995;16

2. Saka E et al. Arch Gerontol Geriatr. 2007;44

3. Frisoni GB et al. AJNR. 2002; 23

Mesures linéaires inter uncus (1,2)

Sensibilité : 88%

Spécificité : 96%28.3 mm

DTA / MCI

Mesures linéaires corne temporale (3)

Sensibilité : 93%

Spécificité : 97%

Concordance > 94%

>5.3 mm

DTA / sain

• segmentation automatique de l’encéphale (1)

1. Tanabe JL et al. AJNR 1997; 13

2. Jack CR et al. Neurology 1992;42

3. Karas GB et al. Neuroimage 2002; 18

Méthodes quantitatives

Mesures volumétriques

• segmentation automatique de l’hippocampe (2)

• morphométrie voxel par voxel (3)

Distinction:

(1) (2)

• DTA (40%)/ MCI (15%)/ témoin

Corne Temporal

Hippocampe

Cortex entorhinal

Scheltens P et al. J Neurol 1995; 242Wahlund LO et al. JNNP 2000; 69Wahlund LO et al. Psych Resarch 1999; 13

Grade 1Sensibilité : 95%

Spécificité : 96%DTA / sain

Méthodes visuelles

Grade 4

Grade 2

Grade 3

Dynamique de l’atrophie

Distinction : - DTA (6%)/ MCI (2%) / témoin (1, 2)

- patients sains / évoluant vers une DTA (3,4)

1. Mungas et al. Neurology 2005; 23

2. Rusinek et al. Radiology 2003; 229

3.Fox et al. Lancet 1999;3534.Jack et al. Neurology 1998;51

IRM Initiale 1 an 2 ans

Deuxième IRM ?

l’IRM permet elle de distinguer la DTA des

autres démences dégénératives ?

l’IRM permet elle de distinguer la DTA des

autres démences dégénératives ?

• 15% des démences • Triade clinique signes parkinsoniens + hallucinations visuelles +

fluctuations • Importance de la distinction avec DTA• En imagerie

- absence d’atrophie temporale médiale

Maladie à corps de Lewy

Walker Z et al. Lancet. 1999 Aug 21

O'Brien JT et al. Arch Neurol 2004; 61

- DatScan (SPECT – transporteur de la dopamine)

Témoin Alzheimer Corps de Lewy

Démences fronto temporales (DFT)

• DFT comportementale• Atrophie corticale focale - aphasie primaire progressive

- démence sémantique • Importance de la distinction avec DTA• En imagerie

- atrophie fronto-temporale - respect des hippocampes

Whitwell JL et al. Top Magn Reson Imaging 2005; 16 Aphasie progressive primaire

DFT comportementale

Quel est l’apport des nouvelles techniques d’IRM chez les sujets suspects de démence de type

Alzheimer ?

Tenseur de Diffusion

Distinction : -témoin / DTA(1,2)

-témoin / MCI(3)

-patients sains / évoluant vers une DTA(1)

-DTA / démence à corps de Lewy (4)

Alzheimer

Témoin

1. Bozzali M, Neurology 2001;57

2. Naggara O, Psych Research 2006; 146

3. Kantarci K, Radiology 2001; 219

4. Ferbank FJ et al. Psychiatry Res 2007; 13

Imagerie de Perfusion

Distinction : -témoin / DTA(1)

-DTA/ MCI(2)

-témoin / MCI(3)

-témoins / évoluant vers une DTA(4)

- DTA / autres démences dégénératives Précision supérieure en PET et en SPECT(4)

Avenir : perfusion sans IV (marquage de spin artériel ASL)(5)

1.Harris GJ et al. AJNR, 1998; 19

2.Johnson NA et al. Radiology, 2005; 234

3. Bozzao A et al. AJNR, 2001;22

4. Chetelat G et al. Neurology, 2003; 60

5. Matsuda H. J Nucl Med, 2007; 48

6. Du AT et al. Neurology, 2006; 10

IRM fonctionnelle

Distinction : -témoin / DTA(1)

-DTA/ MCI(1)

-témoin / MCI(1)

-Patients à risque(2)

1. Sperling R. Ann N Y Acad Sci 2007; 1097

2. Bookheimer SY et al. NEJM 2000; 343

3. Dickerson BC et al. Neurology 2005; 65

témoin MCI DTA

Activation : Diminuée dans DTA (1)

Augmentée puis diminuée dans MCI (1)

Augmentée chez patients à risque (2)

Baisse du NAA, augmentation du myo-inositol Corrélation au MMSEDistinction : -DTA/témoin (1,2)

-DTA/ MCI(1,2)

Spectroscopie du proton

1. Shonk TK et al.Radiology 1995; 195

2. Adalsteinsson E et al. Lancet 2000;13

3. Lehericy S et al. Eur Radiol 2007;17

dans (3)

Niveau de preuve élevé L’imagerie (Scanner ou IRM) influence la prise en charge au début du déclin cognitif en mettant en évidence une cause potentiellement traitable

Niveau de preuve modéré L’atrophie des hippocampes en volumétrie par IRM est corrélée au stade clinique dans la DTA La dynamique de l’atrophie des hippocampes est corrélée avec le déclin cognitif

Niveau de preuve insuffisant Évaluation de l’éfficacité thérapeutique en imagerie

Données de la littérature

Medina LS et al. Neuroimag Clin N Am 2003;13

T1 volumique T1 volumique

T2 T2 (coupes frontales Ⱶ hippocampes) (coupes frontales Ⱶ hippocampes)

FLAIR FLAIR (coupes axiales)(coupes axiales)

Diffusion Diffusion (coupes axiales)(coupes axiales)

T2* (coupes axiales)(coupes axiales)

Atrophie

Pathologie de la SB AVC ancien

Microsaignements

Déclin cognitif : IRM

AVC récent

Déclin cognitif

IRM > CT

Cause traitable

Traitement

Démence dégénérative

Imputabilité ? Démence vasculaire

Les « 4 diagnostics »

cause traitable démence vasculaire démence dégénérative vieillissement cérébral « normal »

Prise en charge des facteurs de

risque CV

Filière de soin spécialisée

Vieillissement cérébral normal

FLAIR, diffusion, T2*

3DT1coroT2

Conclusion

• Démarche « négative » : éliminer une cause « curable »

• L’IRM en routine permet une démarche « positive » : - donner des arguments en faveur d’une étiologie - détecter la maladie précocement - mais diffusion limitée des outils de quantification fin

Plaque sénile en IRM 7T, séquence T2*

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