IRM ostéo-articulaire de l’enfant : Apports de l...

IRM ostéo-articulaire de l’enfant : Apports de l’injection de chélate de gadolinium

Robin Azoulay, Marianne Alison, Amina Sekkal, François Chalard, Bogdana Tiléa, Guy Sebag

Service d’Imagerie PédiatriqueHôpital Robert Debré, Assistance Publique, Paris, France,

Université Paris VII-Denis Diderot.

Introduction

� Le tissu squelettique de l’enfant est en

croissance.

� Le cartilage de croissance permet la

croissance en longueur des os longs de l’enfant.

On parle d’ossification enchondrale.

Introduction

� Une pathologie du cartilage de croissance risque d’entraver la croissance normale d’un enfant.

� L’enjeu des examens d’imagerie est d’évaluer ce risque.

� L’IRM est la seule technique d’imagerie in vivo pour l’analyse morphologique et l’étude de la vascularisation des cartilages de croissance.

Introduction

� Objectifs pédagogiques :

� Rappels anatomiques : Comment

s’organise le cartilage de croissance ?

� Quelles séquences en IRM ?

� Pour quelles pathologies en pratique

clinique ?

Plan

1. Considérations anatomiques et définition des termes

2. Technique de l’IRM: Quelles séquences ?

3. Principales pathologies et applications

Considérations anatomiques et définition des termes

Localisation du cartilage de conjugaison encore appelée la physe

� Une forme discoïde

� Située entre épiphyse

et métaphyse

Épiphyse

Métaphyse

Cartilage de conjugaison

Composition du cartilage de conjugaison

� Plusieurs couches de cellules en voie de maturation :

� la zone germinale, sur le versant épiphysaire, contient

des cellules jeunes en multiplication. Ces cellules sont à

l’origine de la croissance cartilagineuse,

� la zone de croissance, qui contient du cartilage sérié,

des cellules formant des colonnes entre lesquelles la

substance intercellulaire est abondante,

� la zone d’hypertrophie, qui contient des cellules plus

volumineuses que les précédentes, une substance

intercellulaire de moins en moins abondante.

� le front d’ossification ou zone de calcification

provisionnelle avec des cellules se chargeant en sel

calciques. Le front d’ossification fait face à la spongieuse

primaire sur le versant métaphysaire.

sens de maturation

Région épiphyso-métaphysaire

� L’acrophyse a la même

nature histologique que

la physe et assure plus

particulièrement la

croissance du noyau

d'ossification.

Région épiphyso-métaphysaire

� La virole périchondrale est

un anneaux

fibrocartilagineux

prolongeant le périoste.

C’est un élément de

protection de la physe.

La vascularisation du cartilage de croissance

� 2 réseaux vasculaires indépendants :

- les artères épiphysaires :

donnant la vascularisation

épiphysaire à savoir celle du le noyau

d'ossification, du cartilage épiphysaire et

de ses canaux vasculaires, et le versant

épiphysaire de la physe à savoir la zone

germinale.


� 2 réseaux vasculaires indépendants :

- les artères métaphysaires,

vascularisent le front d’ossification

de la physe.

� Au dela de 18 mois de vie, ces 2

reseaux ne sont plus anastomosés, et la

zone hypertrophique, située entre les

deux réseaux est avasculaire


� La vascularisation du cartilage de

croissance évolue parallèlement à la

vitesse de croissance, intense dans

les premières années de vie,

diminuant par la suite.

Technique de l’IRM: Quelles séquences ?

IRM morphologique

Séquence T1 Echo de gradient 3D avec suppression du signal de la graisse (3D FFE SPIR chez Phillips).

� Avantages :

� Résolution en contraste élevée :

� cartilages de croissance en hypersignal relatif

� Fronts d'ossification en hyposignal relatif

� Reformatages multiplanaires possibles

IRM morphologique

Séquence T1 3D FFE avec saturation du signal de la graisse

Cartilage épiphysaire

Physe

Front d'ossificationde la physe

Front d'ossificationdu noyau

Hanche d'un enfant de 4 ans : - hypersignal relatif du cartilage épiphysaire et de la physe- hyposignal relatif des fronts d'ossification

IRM dynamique après gadolinium

� Aujourd’hui, l’IRM avec séquences dynamiques apporte

les mêmes renseignements fonctionnels que la

scintigraphie osseuse en terme de vascularisation.

� Avantages de l’IRM versus la scintigraphie :

- une meilleure résolution spatiale

- un examen non irradiant

� L’injection intraveineuse de chélate de gadolinium est

indispensable (0,1 mmol/kg) dans la plupart des cas.


� Certaines astuces techniques sont à connaître chez l’enfant :

- enfant convoqué plusieurs heures avant le début de l’examen,

- sédation nécessaire avant l'âge de 6 ans,

- une heure avant la pose du cathéter d’injection, nous appliquons une

dose de crème anesthésique local EMLA au point d’injection,

- pose d'un cathéter de 22 à 24 G permettant l’injection d’un bolus de gadolinium,

- 1 mètre 50 de tubulure sont posés, au bout duquel nous plaçons un robinet à 3

voies. Ce robinet nous permet d’injecter à la main le produit de contraste en moins

de 15 secondes, puis de rincer la tubulure avec du sérum physiologique et enfin

de laisser une perfusion de sérum physiologique en garde-veine.


� Nous utilisons uneséquence dynamiquepondérée T1 3D en Echo degradient. Cette séquence estdéclenchée 20 à 60 secondesavant le début de l’injectiondu chélate de gadoliniumafin d’acquérir une ligne debase sans injection. La séquence dure 4 à 5 minutes après le début de l’injection.


� La séquence est ensuite traitée de la manière suivante :

- nous soustrayons les différentes dynamiques à la séquence

de base précédant l’injection afin d’obtenir des images de

soustraction. Les soustractions donnent l’avantage de pouvoir

apprécier visuellement le rehaussement, alors qu’il est plus difficile,

voire impossible de le faire sur les dynamiques natives où certaines

structures comme la moelle osseuse jaune ont déjà un signal élevé en

T1.


� Un post-processing simple disponible sur les consoles

cliniques d’IRM permet d’obtenir des courbes de

rehaussement au cours du temps (courbe intensité/temps).

Les résultats peuvent également être interprétés et rendus

sur des cartographies paramétriques couleurs.


� Différents paramètres sont

mesurables:

- le rehaussement relatif, le

rehaussement absolu, le rehaussement

relatif maximum, le temps d’arrivée, le

time-to-peak, le wash in rate, le

washout, rate et le volume sanguin

régional.

IRM dynamique: comment se rehausse le cartilage de croissance ?

IRM dynamique: rehaussement physiologique des cartilages de croissance

� Le rehaussement précoce

et intense de la physe et de

l’acrophyse est décelable sur

les séquences dynamiques

précoces.Hanche normale d’un enfant de 10 ans. Rehaussement précoce et intense de - de l’acrophyse (flèche rouge) - de la physe (flèche bleu)

T1 dynamique, 60 sec après injection.

acrophyse

physe

IRM dynamique: rehaussement physiologique des cartilages de croissance

� Avec une meilleure résolution spatiale, on

discerne dans la physe :

� Le rehaussement intense de la zone

d’ossification provisionnelle en rouge

(artères métaphysaires),

� La zone avasculaire dite zone de cartilage

hypertrophique en vert,

� Le rehaussement d’intensité intermédiaire

sur le versant épiphysaire de la physe en

bleu (zone germinale, vascularisée par les

artères épiphysaires).

• Épaule normale d’un enfant de 14 ans.

La séquence dynamique avec soustraction (A)et la cartographie paramétrique couleurs (B)permettent d’approcher la prise de contrastedes différents constituants de la physe (C).

versant épiphysaire de la

C

Séquence tardive de type 3D T1 Echo degradient avec suppression du signal de la graisse

� Le rehaussement de la physe, de l’acrophyse et

des canaux vasculaires de l’épiphyse est persistant au cours du

temps. Après la séquence dynamique, nous réalisons une

séquence tardive de type 3D T1 Echo de gradient avec

suppression du signal de la graisse (7-10 minutes

post-gadolinium), permettant l'analyse de la prise de contraste du

cartilage de croissance.

dynamique 3D T1 FFE SPIRdynamique

IRM dynamique: un exemple

- Hanche normale d’un enfant de 10 ans.

- T1 dynamique avec injection et

soustraction.

- Cinétique normale de rehaussement

du cartilage de croissance et de la

moelle osseuse après

injection de chélate de gadolinium.

- le rehaussement de la physe est le plus

intense, suivi par celui de l’acrophyse.

- le rehaussement médullaire est

également analysable.

+ 30 sec




soustraction.









+ 30 sec+ 1 min




soustraction.









+ 30 sec+ 2 min




soustraction.









+ 30 sec+ 4 min

Rehaussement médullaire

� Le rehaussement de la moelle osseuse est moins

intense que celui des cartilages de croissance. Il est

précoce, survenant entre 0 et 2 min après injection puis

décroît. L'imagerie dynamique précoce est

indispensable pour détecter une ischémie médullaire.

� Le rehaussement de la moelle rouge est plus intense

que celui de la moelle jaune.

� Pour interpréter le rehaussement médullaire, il faut

connaître en fonction de l'âge le phénomène de

conversion graisseuse.

Rehaussement médullaire

Le rehaussement de la moelle

osseuse est plus marqué au

niveau des vertèbres et des

métaphyses (moelle rouge)

qu’au niveau des épiphyses

(moelle jaune).

Le rehaussement de la moelle

osseuse est maximum à 2

minutes après puis décroît.

Principales pathologies et applications

Ostéochondrites primitives

� L'ostéochondrite primitive de hanche ou

maladie de Legg-Perthes-Calvé est une

atteinte primitive ischémique de l'épiphyse

fémorale du jeune enfant survenant

classiquement entre 4 et 9 ans. La

prévalence est élevée et concerne 1 enfant

sur 1200.


� On définit 4 stades radiologiques:

� Stade débutant à radiographie normale

� Stade de condensation du noyau d'ossification

� Stade de fragmentation du noyau d'ossification

� Stade de réparation et séquelles


� Dans la forme débutante à radiographie

normale, l'IRM avec séquences dynamiques

permet de manière équivalente à la

scintigraphie de porter le diagnostic d'ischémie

ostéomédullaire et d'apprécier son étendue.

Ostéochondrites primitives: forme débutante

Ostéochondrite de hanche droite à un stade débutant, chez un enfant de 9 ans.La sphéricité de l’épiphyse fémorale droite est conservée.Sur la séquence T1 avant injection (A), le noyau épiphysaire a conservé son signal graisseux

et aucun signe de nécrose n’est décelable. La séquence T1 avec injection (B) n’est pas plus informative pour le diagnostic.Seule la séquence dynamique avec soustraction (C) met en évidence l’absence de perfusion de l’épiphyse fémorale droite. Le défect de perfusion, en IRM, est corrélé au défect mesuréen scintigraphie osseuse (D).


� Dans la forme avancée, et nous réalisons

classiquement l’IRM au stade de fragmentation, la

hanche peut se revasculariser schématiquement de

2 façons :

� Par une branche de l'artère circonflexe postérieure, le

pronostic est alors favorable, cette reprise en charge

emprunte et revascularise le pilier postérolatéral puis

médial de la hanche.

� Un exemple de

revascularisation

par le pilier

postérolatéral : de

bon pronostic.

Ostéochondrite de hanche droite chez un enfant de 10 ans. La séquence dynamique après injection de chélate de gadolinium et après soustraction rend compte de l’hypoperfusion globale de la tête fémorale droite. A ce stade évolutif, il y a une revascularisation de la tête fémorale par le pilier postérolatéral de la hanche, apparaissant hypervascularisé (flèche). Revascularisation de bon pronostic.

Ostéochondrites primitivesExemple 1


� Dans l’autre cas, la revascularisation peut

se faire par néovascularisation provenant

des vaisseaux métaphysaires au travers de

la physe. On parle alors de

revascularisation basale transphysaire.

� Ce mode de revascularisation est de

mauvais pronostic car se compliquant

d'épiphysiodèse.

Ostéochondrites primitivesExemple 2

Ostéochondrite de hanche gauche au stade de fragmentation chez un enfant de 4 ans.

Sur les radiographies de face (A) et de profil en Lowenstein (B), le noyau d’ossification

fémoral gauche est plus petit et condensé. Le pilier latéral est collabé de 50 % de sa hauteur.

Il y a une bonne congruence osseuse tête/cotyle sans insuffisance de couverture osseuse.

La séquence en Echo de gradient T1 (C) montre une épiphyse déformée en coxa magna avec un cotyle cartilagineux d’adaptation donc plus large. Les séquences dynamiques montrent une hypoperfusion marquée de la tête fémorale gauche dans son ensemble (F, flèche blanche). La revascularisation se fait ici par voie basale transphysaire qui est un mode de revascularisation de mauvais pronostic (F, flèche noire) : on visualise l’hypervascularisationmétaphysaire sous-capitale, traversant la physe et revascularisant le pilier médial (F, tête de flèche).G-H : images paramétriques montrant la revascularisation par voie basale transphysaire et larevascularisation du pilier médial. Un pont d’épiphysiodèse secondaire est visualisé grâce à laséquence en T1 Echo de gradient (I, flèche blanche).

Ostéonécroses secondaires

� Le terrain de survenue est bien particulier (drépanocytose, corticothérapie, post-traumatique).

� Le diagnostic d'ischémie médullaire peut, comme dans les formes primitives être poséen IRM avec injection alors que les radiographies sont encore normales. L'étendue de la zone avasculaire a également une valeur pronostique.

Ostéonécroses secondaires

Ostéonécrose de hanche droite au stade aigu chez un enfant drépanocytaire âgé de 14 ans. La radiographie standard ne montre pas d’anomalie osseuse (A).

La séquence T2 montre, en plus de l’aspect en hyposignal diffus de la moelle osseuse lié à sa nature hyperplasique au cours de la drépanocytose, un oedème du noyau épiphysaire fémoral droit associé à un épanchement intra-articulaire (B). La séquence dynamique précoce (C) (t = 2 min) montre un défaut de perfusion de l’ensemble de la tête fémorale droite (flèche) et une revascularisation basicapitale (tête de flèche). Les images paramétriques tirées des séquences dynamiques sont informatives et montrent à la fois l’hypoperfusion globale de la tête fémorale ainsi que la revascularisation latérale qui se traduit par une hypervascularisation (D, volume sanguin régional, E, rehaussement maximal). E montre l’hypoperfusion de l’épiphyse fémorale supérieure droite. On peut également en tirer des courbes d’intensité de rehaussement en fonction du temps (F).

Luxation post-traumatique de la hanche gaucheUne intervention chirurgicale a permis de recentrer la tête fémorale gauche. L’IRM a été réalisée dans ce contexte pour rechercher une ostéonécrosesecondaire. Séquence dynamique après injection et soustraction (t = 2 min) (A,B). La tête fémorale gauche reste globalement vascularisée. Par contre, il persisteune zone centrale moins perfusée (B-C), comme en témoigne lacourbe intensité/temps.

Maladie de Blount

Maladie du Blount

� La maladie de Blount est une

déformation progressive de l’extrémité

proximale du tibia aboutissant à un tibia

vara.

� La radiographie standard apprécie

les conséquences osseuses de la

maladie, à savoir l’irrégularité et

l’affaissement du versant interne de la

métaphyse tibiale (flèche). Le noyau

d’ossification épiphysaire tibial supérieur

est de petite taille et irrégulier à sa partie

interne.

� Alors que la radiographie montre le

collapsus osseux, l’IRM est le seul

examen à permettre l’analyse

morphologique tridimensionnelle du

compartiment cartilagineux du plateau

tibial supérieur.

Maladie du Blount

Maladie du Blount

L’IRM aide au choix

de l’ intervention

chirurgicale

Absence de collapsus du

cartilage de croissance tibial: le

cartilage s’hypertrophie et

compense le collapsus osseux

Chirurgie de

relèvement du

plateau tibial interne

Collapsus du cartilage

de croissance tibial

interne

Ostéotomie de

valgisation

� La séquence dynamique évalue la

vascularisation du cartilage de

croissance tibial interne.

� La vascularisation peut être conservée

dans une forme peu sévère ou bien

compromise.

Maladie du Blount

Maladie du Blount: exemple 1

Maladie de Blountdu genou gauche chez une fillette de 3 ans

3D T1 FFE SPIR Dynamique



3D T1 FFE SPIR

Hypertrophie du cartilage de croissance interne : bonne compensation

Dynamique



3D T1 FFE SPIR


Dynamique

Vascularisationde la physepréservée

Collapsus osseux



3D T1 FFE SPIR


Dynamique

Rehaussement homogène du cartilage épiphysaire� vascularisation préservée

Collapsus osseux

3D T1 FFE SPIR tardif après Gado




Collapsus osseux

C’est donc une forme bénigne

Simple surveillance

sans intervention chirurgicale



3D T1 FFE SPIR

Collapsus osseux important




3D T1 FFE SPIR


3D T1 FFE SPIR

Hypertrophie compensatrice satisfaisante du

cartilage

Dynamique



3D T1 FFE SPIR


3D T1 FFE SPIR


cartilage

Dynamique

Défaut de vascularisation interne de la physe



3D T1 FFE SPIR


3D T1 FFE SPIR


cartilage

Dynamique

Rehaussement peu marqué du cartilage épiphysaire interne





Ostéotomie de valgisation

Epiphysiodèse

Epiphysiodèse

� L’Epiphysiodèse

� Se définit comme une fusion précoce d’un cartilage de croissance

� Elle est la complication d’une pathologie préexistante

� Décollement épiphysaire

� Ostéomyélite

� M. Legg-Perthes-Calvé, Maladie de Blount ...

Epiphysiodèse

� Epiphysiodèse

� D’abord un pont vasculaire vient traverser les

couches du cartilages de croissance.

� Ce pont s’ossifie secondairement et devient

accessible en radiographie

Epiphysiodèse : intérêt de l’IRM

IRM

Diagnostic

positif précoce

Quantification < 50 %

> 50 %

Chirurgie de desepiphysiodèsepossible

Chirurgie de désepiphysiodèsecompromise, épiphysiodèsecontrolatérale

Ostéomyélite de la métaphyse inférieure du radius chez un garçonde 11 ans. Les radiographies (A) montrent une plage d’ostéolysemétaphysaire du radius. La physe est irrégulière et il y a unesuspicion d’atteinte du cartilage de croissance et de l’épiphyse.

Epiphysiodèse : exemple

Les séquences 3D T1 Echo de gradient avec suppression du signal de la graisse aprèsinjection de gadolinium (B) confirment l’atteinte métaphysaire traversant la physe pouratteindre l’épiphyse (flèche). Il existe une atteinte du cartilage de croissance sous forme d’uneinterruption de l’hypersignal normal de la physe.C. La surface d’épiphysiodèse peut être quantifiée à partir d’un MIP épais passant par la physe. Ici la surface d’épiphysiodèse (en blanc) est égale à 15 % de la surface de la physe (enrouge).

Epiphysiodèse : exemple 3D T1 FFE SPIR tardif après Gado


Infections

Infections ostéoarticulaires

� Les métaphyses des os longs, richement vascularisées, sont des sites de prédilection.

� L'IRM remplace de plus en plus la scintigraphie : � Valeur localisatrice

� Précision anatomiques: extension épiphysaire, articulaire, au cartilage de croissance

� Recherche les complications: abcès, viabilitétissulaire (ischémie ?).

dynamique dynamique

IRM J0Ischémie fémorale droite

IRM J + 21 Hypervascularisationfémorale droite

Ostéoarthrite fémorale droite à staphylocoque chez un garçon de 12 ans• L'injection dynamique de gadolinium montre une ischémie de tête fémorale droite à J0• L'IRM de contrôle à J+21 après draînage chirurgical montre une revascularisation sur le versant « hypervascularisation ».

Exemple 1

Ostéomyélite subaiguë circonscrite de type abcès de Brodie en bouton de chemise métaphyso-épiphysaire.A. Séquence STIR montrant l’atteinte en hypersignal épiphysaire (tête de flèche) et métaphysaire (flèche). La séquence n’est pas adaptée à l’étude précise du cartilage de croissance.B. Séquence en densité de proton.C. Séquence 3D T1 Echo de gradient SPIR après injection de gadolinium.L’infection métaphysaire (flèche blanche) s’étend à l’épiphyse (tête de flèche blanche) en passant par la virole périchondrale (flèche noire). Il existe une interruption de la vascularisation normale du front de calcification provisionnel (étoile). L’absence d’atteinte du cartilage hypertrophique objectivée par le respect de la bande en hyposignal est dans ce cas un élément de meilleur pronostic. La virole périchondrale est soulevée par le processus infectieux. On note une atteinte modérée du cartilage épiphysaire. Elle se traduit par un hyposignal faible de l’épiphyse (tête de flèche blanche).

A B C

*

Exemple 2

Ostéomyélite chronique de la diaphyse fémorale d’un adolescent originaire d’Afrique (A). La séquence en T1 avec injection de chélate de gadolinium (B) montre, en pré-opératoire, l’étendue en hauteur de l’abcès centromédullaire, ainsi que le trajet des différentes fistules dans les tissus mous (C).

A B C

Rhumatismes inflammatoires


� L’arthrite juvénile idiopathique est une atteinte chronique

primitive de la synoviale avec un risque d’atteinte secondaire du

cartilage articulaire. L’IRM permet d’individualiser les différents

constituants de l’articulation atteinte et l’injection de chélate de

gadolinium est ici essentielle.

� Le pannus synovial est la structure clef dans la surveillance au long

cours de cette pathologie. Ce pannus est nettement plus vascularisé que

les autres structures articulaires comme le cartilage articulaire ou bien

encore l’épanchement.


A, B. Arthrite chronique juvénile atteignant la cheville d’un enfant de 6 ans. La séquence T1 après injection permet d’évaluer la réponse au traitement par infiltration corticoïde

Avant traitement (A), on détecte un épaississement important de la synoviale. Après plusieurs infiltrations (B), l’épaississement synovial a entièrement régressé, témoignant de la bonne réponse au traitement.

A B


La séquence dynamique permet d’identifier la nature des constituants de l’articulation:- prise de contraste de la synoviale- absence de prise de contraste d’un épanchement ou d’un cartilage articulaire.

Pathologie tumorale

Pathologie tumorale

� Intérêt de l’injection dynamique en

pathologie tumorale:

� Évaluation de l’efficacité thérapeutique

� Aide à l’identification de la nature

tumorale

� Ostéome ostéoïde

Tumeur d’Ewing

A (T2) et B (T1 Gado tardif). IRM préthérapeutique: Masse de l’aile iliaque droite.

C (T2) et D. E. (dynamique). Après cure de chimiothérapie, importante fonte de la lésion tumorale. Il

persiste un petit reliquat, dont la prise de contraste lente progressive est en faveur d'un

résidu non viable confirmé sur la pièce opératoire.

Exemple 1

Exemple 2 Caractérisation d'un ostéome ostéoïde

Récidive d'un ostéome ostéoïde traité chirurgicalement.

Le TDM est en faveur d'une récidive dont la morphologie est inhabituelle, car très étendue en hauteur.

L'IRM avec injection dynamique confirme la récidive, montrant un nidus dont le rehaussement est de typique d’un ostéome ostéoïde, artérialisé.

Artère

NidusNidus

TDM

Exemple 2 Caractérisation d'un ostéome ostéoïde

Le reformatage tiré de la séquence dynamique confirme qu'il s'agit d'une récidive très étendue en hauteur (20 mm). L’IRM a donc permis de planifier un traitement percutané par LASER relativement étendu en hauteur.

artère

Dynamique. 30 sec après injection. Reformatage coronal

nidus

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