Pr JM CONSTANS Neuroradiologie et IRM Pôle … · Etude de la microcirculation cérébrale ......
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JM Constans
Apport de l’IRM Fonctionnelle dans l’arrêt Cardiaque
Pr JM CONSTANS
Neuroradiologie et IRM Pôle Imagerie CHU d’Amiens
JM Constans 16 Jnées de réanimation de picardie
PLAN § I Intérêts théoriques des différentes
techniques d’IRM fonctionnelle § II Etudes préliminaires et Exemples
d’applications en SRM § III Difficultés, quelques perspectives et
discussion
JM Constans 16 Jnées de réanimation de picardie
PLAN § I Intérêts des différentes techniques
d’IRM fonctionnelle: ARM, perfusion, IRMf, Diffusion et surtout SRM
JM Constans 16 Jnées de réanimation de picardie
Techniques de 1er passage ou à l’équilibre (exploitation de ΔR2* ou ΔR1)
MACRO (cm IRM de
Perfusion
IRM
dynamique Techniques de 1er passage
+ plateau (exploitation de ΔR1)
Index de
Taille
des Vaisseaux Technique à l’équilibre (exploitation de ΔR2* et ΔR2)
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"! Hyperperfusion: néoangiogénèse ?
Signal
ligne de base premier passage
recirculation
Gadolinium bolus IV
à l’arrivée du bolus dans capillaires cérébraux différence de susceptibilité magnétique entre lit capillaire et parenchyme adjacent
gradients de champs magnétiques locaux
déphasage des spins
atténuation du signal
Etude de la microcirculation cérébrale
Acquisition très rapide de coupes après injection IV de Gado
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Temps
Tps
Signal
TTM!
TTM : Temps de transit moyen
VSCr!
VSC r : Volume sanguin relatif (aire sous la courbe)
DSCr!DSC r : Débit sanguin relatif (VSC/ TTM)
JM Constans
carte (droite) de ratio de VSC relatif (gauche) proportionnel à l aire sous la courbe pour évaluer la vascularisation après injection
intraveneuse de gadolinium et montrant une hyperperfusion (en rouge) et une hypoperfusion
(en bleu).
JM Constans 27/03/2013 16 Jnées de réanimation
de picardie 16 Jnées de réanimation de picardie
Evaluations futures de méthodes de perfusion
Perfusion
•! Marquage de spin ou Spin labelling - Premier passage •! Relaxométrie dynamique •! Index de taille de vaisseaux
Modélisation •! Evaluation variabilité – réserve
VC, VD (Diamox, CO2)
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Applications améliorées en étudiant le langage, l’ IRMf de repos et les délais
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Applications améliorées sur un 3T
§ Amélioration de l’étude des schémas d’ organisation cérébrale: Fraction d’ anisotropie, tenseurs de diffusion et tractographie
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IRM à 3.0T : Intérêts Théoriques: Déplacement Chimique
! Déplacement chimique (CS) : CS = ". B0 (1-#) # = constante d écran liée aux électrons périphériques
!! Gamme de déplacement chimique : $!CS = ". B0 (#1 - #2)
Déplacement chimique en Hz proportionnel à B0
Chemical shift (Hz)
1.5T
3.0T
0.0 200.0 400.0
0.0 200.0
JMC02-09
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§ L’aire sous le pic correspond au nombre de protons participant à la formation du signal et exprime donc la concentration du métabolite.
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1- SRM simple volume 1H
! Technique d’exploration du métabolisme cérébral réalisée au cours d’un examen d’IRM conventionnel
!! L’ IRM (anatomique) et la SRM (métabolique) sont complémentaires
!! Visualiser les différents métabolites, ainsi que leur concentration
IRM Spectroscopie par Résonance Magnétique
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Introduction
§ Echelle de taille du volume de mesure (de 1 cm3 à 27 cm3)
§ Echelle de concentrations de 0.5 mM à 100 mM
§ Influence du TE sur le nombre de résonances
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Qualité de l’acquisition § Exemples de sensibilité particulière à certains
paramètres et problèmes instrumentaux: qualité de localisation, bandes de saturation et homogénéité. Ceci est encore plus vrai pour des gros volumes et le CSI.
§ 0 bande de saturation 4 ou 6 bandes de saturation § Réglage automatique de l’homogénéité Réglage automatique +
manuel selon Y de l’homogénéité •
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Amélioration du Rapport signal/bruit presque doublé.
Probe-P Single Voxel Spectroscopy
1.5T 3.0T
8cc Voxel
0209
JMC0209
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Intérêts Théoriques: Amélioration de la résolution spatiale (compense l’augmentation de
LW due au T2*)
1.5T 3.0T8cc Voxel 4cc Voxel
Probe-P Single Voxel Spectroscopy
Maintains comparable SNR to 1.5T even when reducing voxel size.
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Métabolites détectables in vivo et utilisés en clinique
§ N-ACETYL-ASPARTATE
2.02 ppm
Pic dominant du spectre à l’état normal (5 à 15 mmol/Kg)
Marqueur de la densité et du fonctionnement neuronal
La partie gauche de son pic est « polluée » par le complexe glutamate/glutamine à
TE court, donc sa quantification est plus facile à 136 msec
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Métabolites détectables in vivo et utilisés en clinique
§ LACTATE § 1.33 ppm § Absent ou en concentration très faible à l’état normal (1
mmol/Kg) § Présent au cours des phénomènes de glycolyse
(métabolisme anaérobie) § Son pic varie en fonction du couplage de spin : - aspect en doublet (1.27 et 1.39 ppm) - positif à 30 ms, 272 msec ; négatif à 136 msec
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Résultats : segmentation IRM
Segmentation manuelle Etapes principales de segmentation
Segmentation, Classification et Fusion d’un oligodendrogliome
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DIFFICULTES
§ Allongement des T1 et diminution du contraste T1 § Et du contraste entre SB et SG § Artefacts de phase et dus aux vaisseaux dans la Fosse
Postérieure § Comment optimiser ces T1 § Racourcissement des T2 et T2* et Artefacts T2 et FLAIR § Pertes du au système § Effets de pénétration RF et Monitoring de la SAR § Diminuer l’exposition professionnelle aux champs
électromagnétiques (Dir Européenne) § Eviter les mouvements rapides qui peuvent entrainer des
courants induits et des vertiges
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Fig 3. Multivoxel spectra acquired 1 hour apart at 1.5T and 3T from the same region in the brain of a patient with MELAS, by using standard PRESS localization with
TE 144 ms and TE 288 ms.
An inverted lactate doublet is clearly visible at 1.5T, but not at 3T (arrows). Upright lactate peaks at TE 288 are seen equally well at both field strengths (arrows).
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Spectre, ligne de base et modélisation OK 0209
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PLAN § I Intérêts théoriques des différentes
techniques d’IRM fonctionnelle § II Etudes préliminaires et Exemples
d’applications en SRM § III Difficultés, quelques perspectives et
discussion
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Etude rétrospective et prospective préliminaires
§ ACR et SRM : items à rechercher § LE PATIENT (sur une quinzaine de patients à Caen avec Dr Daubin et Ellert) § NOM et PRENOM § Age au moment de l’arrêt et date de naissance § ATCD notables: neuro, cardiaques, rénaux, autres § § L’ARRET CARDIAQUE § Date de l’arrêt cardiaque § Cause : cardiaque, respiratoire, traumatique, inconnue, autre ? § Durée no-flow § Durée low-flow § Type d’arrêt cardiaque : asystolie, FV, dissociation électromécanique ? § Choquable ou non ? § Intra- ou extrahospitalier ? § Quantité d’adrénaline injectée
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Etudes préliminaires
§ LA REANIMATION • Drogues utilisées pour la sédation • Nutrition : produits utilisés • Lactatémie initiale • Lactatémie maximale • Hypothermie thérapeutique ? EPO ?
§ LES CRITERES PRONOSTIQUES NEGATIFS
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Etudes préliminaires: LES CRITERES PRONOSTIQUES NEGATIFS
• Entre J1 et J3 : NSE > 33 µg ? • A J3 : absence de réflexe cornéen ou
pupillaire ? • A J3 : score moteur de Glasgow ≤2 ?( pas de
réponse ou en extension à la douleur) • Présence de myoclonies ? • EEG au cours de la première semaine : dans
les 24 1ères H, plat, burst suppression ? • PES au cours de la 1ère semaine : absence
d’onde N 20 ?
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Etudes préliminaires: LA SRM
§ Date de la SRM et Délai avec l’ACR § La région explorée : Tronc cérébral, NLG, POG, HCG,
CPM, Rolando G et dans chaque région: • quantité de lactate ? • NAA/créatine • Lactatémie la plus récente • Sédation en cours • Nutrition en cours • Quantité totale d’adrénaline injectée • Amines en cours et vitesse • Bicarbonates sur le prélèvement le plus récent • pH sanguin • Glycémie • Glutaminémie et Hyperammoniémie éventuelle
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Etudes préliminaires
§ RESULTAT DES AUTRES IMAGERIES CEREBRALES REALISEES:
• CT scan • PET scan • IRM standard • Perfusion et DTI
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Etudes préliminaires
§ OUTCOME:
• GOS/CPC/ MMS et/ ou ADL • A la sortie de réanimation • A 3 mois • A 6 mois • A 1 an
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Etudes préliminaires
§ LIMITATION DES THERAPEUTIQUES ACTIVES: • Oui/non • La SRM a-t-elle été utile dans la décision
d’arrêter ou de poursuivre les soins ? • Délai entre la SRM et la LTA Analyses statistiques en cours (MANOVA et
multidimensionelles)
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Quelques exemples
§ Cas Mr L: § Origine non cardiaque _ rythme non
chocable _ temoin oui _ No Flow: 10 mn et LF (data manquante) _ pas de NSE _ hypothermie oui _pas de reflexes pupille ni cornéen _ glascow moteur 1 _ EEG malin _PE non fait _ CPC 5 moment SRM _ durée réa 7 j - dcd
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§ Cas Mr J: Non cardiaque § période No flow de 5 minutes, de low flow de 35
minutesUne période de no flow de 5 minutes, une période de low flow de 35 minutes
§ Pas de rythme chocable pas d’hypothermie thérapeutique § Pas de réflexe cornéen ni du pupillaire § Glasgow moteur à 1(pas de réponse à une stimulation
nosiceptive) § Pas de myoclonie - EEG de grade sévère : iso-électrique et
plat et par moment des burst supplémentaires correspondant à un état de mal anoxique
§ Niveau de sédation minimale § Onde N20 négative § NSE 704 (supérieure à 33) § Lactate supérieure à 10 mM/l § CPC 5 lors SRM § Patient décédé – durée réa 4j
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Quelques exemples
§ Mme M: Origine cardiaque _ temoins+ _ rythme chocable _ NF 5 et LF 40 _ pas de NSE _ pas d’hypothermie_ reflexes pupille et cornéen présents_ myoclonies oui _ EEG malin _ pas de N20 _ SRM faite à j9_ durée de sejour réa 79j _ CPC 4 jour de SRM, 4 à 1 mois et 5 à 3 mois et 6 mois
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Quelques exemples § Mr T: Arrêt non cardiaque CPC 3 § Devant témoin - Pas de no flow - Low flow uniquement de 7
minutes - pas d’hypothermie réflexe cornéen et pupillaire positif
§ Myoclonie anoxique § EEG de grade intermédiaire (dans la classification de
Simec ; les trois tracés EEG les plus péjoratifs ont été choisis)
§ Onde N20 positive § NSE 40 § Lactate 7,8 mM/l § Durée de réanimation 39 jours – SRM à J32 § CPC 2 à 3mois – CPC 1 à 1 an
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Cartographies paramétriques
ve Grade III
Grade IV
ktrans
échelle
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de picardie 16 Jnées de réanimation de picardie
Arterial Spin Labeling (ASL)
§ Méthode non invasive, répétable § Résolution spatiale, couverture encore faible et quantification en développement et évaluation à comparer
au premier passage § Préférence pour ASL pulsé :
• ASL continu optimisé à 3T : S/B +33% / PASL (Wang Radiology 2005) (Impulsions courtes, marquage modulable et diminution du SAR)
• Possibilité d’utiliser l’antenne multicanaux – Pas de changement d’antenne pendant examen – Utilisation de l’imagerie parallèle : diminution des distorsions
§ Essayer de prouver l’intérêt en recherche clinique à 3T • Dans des AVC sylviens ou ischémie globale avec bas débit • Espoirs dans d’autres pathologies notamment tumorales
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de picardie 16 Jnées de réanimation de picardie
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Agents de contraste à base d’oxyde de fer : (Suivi de la croissance tumorale)
Oxyde de fer. ½ vie plasmatique (4.5heures chez le rat) Méthode à l’ équilibre
cartesT2 avant ↔ après : ΔR2
cartes T2* avant ↔ après : ΔR2*
Boxerman J et al., 1995; Tropres I et al., 2004
Volume Sanguin (BV; %) ΔR2*
Index de taille des Vaisseaux (VSI; µm)
Dennie J., 1995; Tropres I et al., 2001; 2004
ΔR2* ΔR2
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PLAN § I Intérêts théoriques des différentes
techniques d’IRM fonctionnelle § II Exemple d’applications
préliminaires en SRM § III Difficultés et perspectives
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Intérêt du 13C
150 160 170 180 190 200 PPM
Pyruvate C1
Pyruvate C1 (hydrate)
Lactate C1
Alanine C1
Bicarbonate
H 2 N C 1 3 C
O
O H
H
C H 3
H 3 C C
O
1 3 C
O
O H
H 3 C C
O H
1 3 C
O
O H
H
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Spectroscopie 31P
ATP
Pi
PC R
Images courtesy of Beth Is rael Deaconess Hospital
Spectroscopie P31
MuscleC erveau
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Imagerie 23Na dans l’ AVC Imagerie 23Na dans l’AVC *
AVC non évolutif: C ourtesy of K eith Thulborn, UIC
a. b. c. d. e.
31hrs
77hrs
97hrs
T2 T2 DWI ADC TS C
L a concentration tis s ulaire en s odium cons titue une horlog emétabolique pour la viabilité tis s ulaire
– C TS < 45 mM… normal
– C TS < 55 mM… révers ible
– C TS > 68 mM… irrévers ible
WIP. Limited to investigation use only.
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Traceurs TEP
§ 11C Methionine § 18 F MISO § 18 FLT § FDG
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Morphologie conventionelle T1w T2w
Carte de Perfusion
Hypoxie
Etude d’hypoxie, nécrose et lactate chez l’homme
Diffusion
18F-FMISO
Glycolyse et lactate VS Nécrose et
lipides
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Conclusion : § Avantages:S/B,Flexibilité,Résolution
spectrale et spatiale,autres noyaux § Glu, Scyllo et taurine, GABA § Imagerie spectroscopique avec temps
moindre ou augmentation de la résolution spatiale
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JM Constans 16 Jnées de réanimation de picardie
Conclusion : § Les apports de l’ IRM fonctionelle pourront être
amélioriées par certaines optimisations, l’apprentissage sémiologique et l’ étude des relations entre paramètres d’imagerie, d’électrophysiologie, de biologie et clinique qui pourraient étendre l’application de l’ IRM Multimodale et de techniques avancées telles que l’ARM, l’IRMf, la perfusion, la diffusion et la SRM en recherche clinique et en diagnostique pour les arrêts cardiaques.
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