imagerie de diffusion ivim -...

Imagerie de Diffusion IVIM

Alain Luciani, Frederic Pigneur, Emmanuel Itti, Alain Rahmouni

CHU Henri Mondor, Université Paris Est Creteil

[email protected]

mailto:[email protected]

Comment je fais ?

Applications Cliniques

Antennes

IVIM DWI-MRI• Pré-requis technologiques et instrumentaux

Séquences

Surface Antenne Corps

Comment je fais ?

Antennes

8

• Comment gérer les mouvements ?

– TE minimum

– Imagerie parallèle

– Asservissement respiratoire ?

Comment commencer en pratique clinique ?

Principes généraux



Lee et al. Radiology 2014; Ahead of print http://dx.doi.org/10.1148/radiol.14140759

12 volontaires sains

Trois méthodes de gating

- Respiration libre

- Gating Respiratoire

- Gating Cardiaque

Etude DWI IVIM : 9 valeurs de b : 0, 30, 60, 100, 150, 200, 400,

600, et 900 sec/mm2

T

http://dx.doi.org.gate2.inist.fr/10.1148/radiol.14140759




FB ET RT


• Respiration : Impact sur WB – imaging ?– 10 volontaires

– DWI SE EPI sequence

– TE 76, b0 , 400s/mm2

– Respiration libre

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Variation intra-individuelle ADC ± 14%

• Seuil de signification > 27%


Comment je fais ?

Séquences

• Respiration : Impact sur WB-DWI ?


Comment je fais ?

Séquences

Mêm

es p

aram

ètre

s ; N

ex=2

• Nombre de gradients de diffusion ?


Comment je fais ?

Séquences

• Choix des valeurs de b ?


Comment je fais ?

Séquences

bo

b200

b10

b40

b20

b100

b400

b30

b800

54 y/o; Colon Cancer; M+ Segment 1 and 5; MRI before surgery

54 y/o; Colon Cancer; M+ Segment 1 and 5

MRI before surgery

22

• Choix des facteurs de diffusion b –

Détection

Chiaradia et al. JMRI

2013

Comment je fais ?

Séquences

• Principes de la diffusion

Composante perfusive

Diffusion moléculaire


Comment je fais ?

Séquences

• Choix des valeurs de b ?

– b 0, 500, 1000 s/mm2

– Modèle animal CCl4


Comment je fais ?

Séquences

• Choix du facteur b - Quantification


Comment je fais ?

Séquences

• Principes de la diffusion

B =S b( )S 0( )

= exp -bD( ).F = f .exp(-b(D + D*)) + (1- f ).exp(-bD)

Diffusion moléculaire

MicrocirculationComposante

perfusive

b<100s/mm2 : composante perfusive non négligeable

b>100s/mm2: composante perfusivenégligeable


Comment je fais ?

Séquences

• Application cliniqueDiffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

IVIM et fibrose – TAA C57/BK/6J

N=31

IRM8 Semaines

N=37

n=15

Sacrifice - Exploration anatomopathologique

N=6

IRM13-18 Semaines

IRM8 Semaines

n=5


n=15

n=16

n=15


• Modèle animal murin• TAA 0.03%• Eau de boisson• Adaptation poids 6 semaines

• Choix du facteur b

Koh DM et al. AJR 2007;188:1622-1635b = 50 s/mm2

b = 0 s/mm2

• T2 WI• Limite effet « perfusion »• Filtre vitesse


Comment je fais ?

Séquences

RÉPARTITION DES TUMEURS HÉPATIQUES

30

Pourquoi améliorer analyse DWI ?

*colon=17, pancréas=1, GIST=1, TNE=8, poumon=1, vésicule biliaire=1

Tumeur

N = 140

Nombre Taille (mm)

Total Naïf Moyenne Déviation standard

CHC 50 27 52,78 44,9

Métastase * 29 7 33,69 17,22

HNF 14 49,93 25,38

Adénome 3 34,7 28,9

Angiome 34 30,65 16,98

Kyste 10 32,3 15,43

31

D (10-3mm2/s) D* (10-3mm2/s) f (%) ADC (10-3mm2/s)

CHC Total (n=50) 1,16(+/-0,36) 62,5(+/-57) 18,3(+/-8,41) 1,39(+/-0,39)

Non traités (n=27) 1,11(+/-0,34) 66,7(+/-68) 20,13(+/-8,5) 1,36(+/-0,35)

Traités (n=23) 1,23(+/-0,37) 57,57(+/-42) 16,26(+/7,9) 1,43(+/-0,43)

Métastases Total (n=29) 1,53(+/-0,55) 55,8(+/-64) 23,89(+/-19) 1,8(+/-0,58)

Non traitées (n=7) 1,24(+/-0,29) 77,9(+/-78) 20,6(+/-13,6) 1,44(+/-0,41)

Traitées (n=22) 1,56(+/-0,54) 49,2(+/-61) 24(+/-21,2) 1,83(+/-0,5)

Tumeurs malignes (n=79) 1,30(+/-0,47) 60(+/-59) 20,4(+/-13,6) 1,54(+/-0,5)

HNF (n=14) 1,20(+/-0,27) 104(+/-76) 23,6(+/-12,2) 1,53(+/-0,29)

Adénome (n=3) 1,64(+/-0,53) 203(+/-202) 25,7(+/-19,2) 1,96(+/-0,43)

Angiome (n=34) 1,55(+/-0,41) 48,6(+/-69) 33,9(+/-18,9) 1,99(+/-0,5)

Kyste (n=10) 3,11(+/-0,36) 59,1(+/-47) 4,4(+/-6,44) 3,14(+/-0,28)

Tumeurs hépatocytaires

bénignes (n=17)

1,28(+/-0,35) 122(+/-106) 23,99(+/-13) 1,61(+/-0,35)

Exemple des Tumeurs Hépatiques


32

Kyste

HNF

Angiome



33

HNF

HNF

Adénome



34

HNF

HNF

Métastase

CHC



36

HNF

HNF

Métastase

Quels post traitements ?


• Nouvelles approches

– Etudes non gaussiennes : Kurtosis

– Membranes / Barrières


Comment je fais ?

Séquences

• 1.5 T ou 3 T ?

– Temps d’acquisition

– Artefacts


Comment je fais pour étendre étude à corps entier ?

Séquences

Messages

• Instrumentation

• Instrumentation

• Instrumentation

Applications cliniques

• Pas encore définies ….

• Standardisation ?

• Sélectionner études cliniques adaptées….

« Anatomique »

1. Plan

1. Sagittal

2. Coronal

3. Axial

2. Séquences

1. T1 WI

2. T2 avec suppression graisse

« Fonctionnelle »

1. Imagerie Diffusion Corps entier (WB-DWI-MRI)

• Directions des gradients ?

• Respiration ?

1. Imagerie dynamique après injection de pdc (WB- DCE-MRI)

• Timing

• Plans de coupes

Suppression GraisseGestion artefacts de

mouvements

Pré-requis ?Impact clinique ?

Imagerie paramétrique ?

Comment je fais ?

IRM Corps entier

1. Antennes2. Imagerie parallèle3. Gating respiratoire4. Suppression graisse5. DWI imaging :

1. TR/TE2. Direction de gradients3. Epaisseur de coupe / Gap4. Choix des valeurs de b

6. Utilisation :1. Imagerie de diffusion2. Cartographie coefficient

1. ADC ?2. IVIM-derived ?

Messages Clés

Comment je fais ?

Séquences

Temps d’acquisition : 20 – 45’

1. Whole Body Scout View

2. Sagittal T1 SE

3. Coronal T2 TSE FS / STIR (2 à 3 Steps)

(HASTE / Transverse TSE - > Lung)

4. DWI : Transverse DWI : 50,400,800s/mm2; TE=76ms

5. Transverse 2D EG T1 FS / Dixon / Water excitation 5mm

Example de protocole WB-DWI

Données de la littérature : Abondante mais hétérogène ! Instrumentation et type de tumeurs

• Staging tumeur primitive : débattu -> Instrumentation– Antoch et al. JAMA 2003; 98 patients ; various Primary; Accuracy PET-CT (80%) > WB-MRI (52%)

– Yi et al. Radiology 2008; 165 patients; NSCLC; Accuracy T staging WB MRI (86%) > PET-CT (82%)

• Screening et détection tumorale– Fischer et al. Eur Radiol 2011; 21:246-255

– 68 patients staging of malignant Tumor by PET-CT (Ref Standard)

– Concomitant WB-MRI (T2 + DWI b =0 / b= 700s/mm2)

– Accuracy overall 82% reaching 91% for liver mets

• Métastases osseuses

– Mélanome : Laurent et al. Eur J Radiol 2009; Epub• Se IRM (DWI) = 82 % vs. 72% PET-CT

• Sp IRM (DWI) = 97% vs. 92% PET-CT

– Cancer Prostate : R Venkitaraman et al. J Med Imaging Rad Oncology 2009;53:530-533• 39 patients

• MRI > 99mTc

– Cancer poumon (NSCLC): Takenaka et al. J. Magn. Reson. Imaging 2009;30:298-30• 209 patients

• MRI (DWI) > 99mTc and PET-CT

…………….

• Hematologic Malignancies


• Takahara et al Radiat Med. 2004


WB-DWI-MRI et Lymphome

• Protocol– Philips Achieva®

– Surface coil

– Free breathing

– SS SE EPI 8612/78ms

– b= 0 – 1000s/mm2

– + STIR T2 / T1

• Staging comparé avec TDM



• Meilleure Se / TDM

– Moelle osseuse

– Atteinte extra digestive



1.5T Henri Mondor

Surface Coils (76 elements)

• SNR

• Parallel acq; facteur 2

Gating respiratoire

• TR = Cycle respiratoire

• ADC maps



Detection – Staging ganglionnaire

CT

ADCb800b50

PET PET/CT

• 94% des ggs détectés en WB-DWI-MRI et TEP TDM

• 89% des aires ggs positives en TEP TDM ont diffusion restreinte



b800

b800

ADC

Atteinte profonde



b50

b50

b800 ADC

b800 ADC

• 23 y/o patient DLBCL Mediastin

• 4 cycles de CT : Masse résiduelle 8x1cm (CRu) mais TEP TDM négatif => CR

• Pas de diffusion restreinte



Messages

• Instrumentation

• Instrumentation

• Instrumentation

1

2

3


• Pas encore définies ….

• Standardisation ?

• Sélectionner études cliniques adaptées….

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