Apport de l’IRM de diffusion

en pathologie rénale

C. Roy A. Matau, G Bierry

Radiologie B CHU de Strasbourg

PLAN

• TECHNIQUE ET PARTICULARITES DU REIN

• ASPECT NORMAL

• APPLICATION EN PATHOLOGIE

PLAN

• TECHNIQUE ET PARTICULARITES DU REIN

• ASPECT NORMAL

• APPLICATION EN PATHOLOGIE

L’intensité du signal en diffusion est le reflet :

- des mouvements moléculaires au sein des espaces intra et extracellulaires (température, barrières biologiques, cellularité, ect…)

- de paramètres extérieurs : perfusion, susceptiblilté magnétique, mouvements externes (battements artériels, mouvements respiratoires et du tube digestif)

TECHNIQUE ET PARTICULARITES DU REIN

Particularités REIN

• Débit sanguin très élevé• Imagerie T2 pour l’interprétation • Plusieurs compartiments de petite taille (cortex et pyramides)• Artéfacts mouvements

Particularités REIN• Débit sanguin très élevé

Valeur du gradient de diffusion b

– b faible : la valeur de la diffusion enregistrée (ADC ) est élevée (diffusion vraie + facteurs non liés à la diffusion : perfusion, mouvements)

Rein : diffusion eau intracellulaire + flux urinaire des tubules + flux sanguin . La perfusion capillaire est beaucoup plus rapide que la diffusion de l’eau et la perte de l’intensité du signal survient plus de la perfusion que de la diffusion de l’eau.

– b > 800 sec/mm2 ⇗ b : ⇗ diffusion ⇘ perfusion ⇘ p T2)

⇘ S/B

Dans notre pratique b = 1000 sec/mm2 (à 3 T)

Particularités REIN

• Pondération T2

La séquence DWI reste pondérée en T2, signal = diffusion + effet T2

Cartographie ADC Analyse quantitative calcul ADC (b=0 et b= 1000)

plus la valeur de b max est élevée, plus l’image sera pondérée en diffusion

On obtient pour chaque niveau de coupe:

b 0b 0

b 1000

ADC

CARTE ADC• carte représentant les valeurs moyennes du coefficient de

diffusion apparent (ADC), chaque voxel étant exprimé en mm2/sec

• calculée de façon automatique• permet de s’affranchir des effets de rémanence « T2

shine/dark through »• les valeurs de l’ADC seront obtenues en plaçant le ROI sur

la carte

IMAGE b 1000• très pondérée en diffusion ( b

= 1 000 s/mm2)

IMAGE b 0

• sans gradient de diffusion (b= 0 s/mm2) • pondérée en T2

Particularités REIN• Plusieurs compartiments de petite taille (le cortex et les pyramides)

seul organe abdominal anisotropique

avec une direction radiale correspondant à la configuration

anatomique des tubules de la médullaire

cortex isotropique

Fukuda et al. J Magn Reson Imaging 2000 ; 11: 156-160

Particularités REIN

Les valeurs de l’ADC varient selon la direction d’encodage

Fukuda et al. J Magn Reson Imaging 2000 ; 11: 156-160

Temps d’acquisition long par rapport à une séquence pour un tissu à diffusion isotropique apnée impossible

L’encodage doit être simultané dans les 3 directions

Particularités REIN

• Artéfacts mouvements

– SATURATION GRAISSE

– Antispasmodique (Glucagen R)

– Gating respiratoire echo navigateur

SATURATION SPECTRALE (Stejskal et Tanner -1965)

+ résolution spatiale satisfaisante+ temps d’acquisition court- suppression inhomogène de la graisse -nombreux artefacts provenant du tube digestifMalgré les artefacts l’étude du rein est satisfaisante.

FatSat

• réduit les artéfacts de déplacement chimique • réalisée soit par saturation spectrale soit par inversion récupération (STIR)• ces deux types de séquences sont acquises dans le plan axial en 2D• des projections MIP et des reformations MPR sont possibles

Nous privilégions la séquence avec saturation spectrale de la graisse.

SATURATION DE LA GRAISSE

INVERSION RECUPERATION (STIR) DWIBS (Diffusion Weighted whole body Imaging with background Body Suppression Signal 2D) (Takahara T et all -2004))

+ suppression de la graisse plus homogène + plus sensible aux lésions à contenu liquidien+ résolution en contraste supérieure- plus faible résolution spatiale- temps d’acquisition plus long

DWIBS

b 1000

ADC

Suppression inhomogène graisse

DWI SATURATION SPECTRALE

Temps d’acquisition 3-5 min

Antenne phased array 32 éléments Acquisition 2D axiale en respiration libreFOV=25-30 cmSéquence 2D TSE single shot EPI • TR/TE : 7000/55• facteur EPI 41• saturation de la graisse (FatSat ou SPIR)• épaisseur coupe : 5mm 32 coupes• facteur b : 0 et 1000 sec/mm2

PARAMETRES TECHNIQUES IRM 3 TESLAEXEMPLE

b 0

b 1000

ADC

Echo navigateur b 1000

ADC

ADCb 1000

b 1000 10 – 15 min

PLAN

• TECHNIQUE ET PARTICULARITES DU REIN

• ASPECT NORMAL

• APPLICATION EN PATHOLOGIE

ADC supérieure à celle des autres organes abdominaux • débit sanguin très élevé• plus fort contenu en eau

ASPECT NORMAL

Rein 1,79 x 10-3 mm2/s Foie 1,05 x 10-3mm2/s Rate 0,93 x 10-3 mm2/s Kim et al

ADC

ADC très variables dans la littérature(séquences/ b variables, position ROI)

ASPECT NORMAL

b=1000

ADC =1,8 - 3,5 x ADC =1,8 - 3,5 x 10-3 10-3 mm2/smm2/s

L’effet de l’hydratation n’est pas établi et contradictoire.

L’âge entraîne une chute de la valeur de l’ADC. (glomérulosclérose)

Différentiation cortico médullaireDifférentiation cortico médullaire50% des cas50% des cas

ADCb 1000

ASPECT NORMAL

Corticale 2.0x10–3 mm2/sMédullaire 1.8x10–3 mm2/s(ADC moyen IRM 3T b 1000)

Thoeny et al, 2007 EurRadiol 17: 1385

PLAN

• TECHNIQUE ET PARTICULARITES DU REIN

• ASPECT NORMAL

• APPLICATION EN PATHOLOGIE

Applications

• Tumeurs• Nephropathies , Insuffisance rénale• Dilatation, Obstruction• Collection

Détection et caractérisation des masses

Evaluation de modifications tissulaires diffuses

Applications

• Tumeurs• Nephropathies , Insuffisance rénale• Infection• Dilatation, Obstruction

Détection et caractérisation des masses

Evaluation de modifications tissulaires diffuses

lésions de petite tailleDETECTIONDETECTION

b 1000 ADC

Une fois repérée en diffusion, la lésion est plus facilement retrouvée sur les autres séquences (ici T1 post-gado et T2) Anapath: tumeur papillaire

Mr Winter….Suivi post néphrectomie D

Mr Bouss…EOA papillaire post op (tumorectomie)

b 1000

DWIBS

ADC

CARACTERISATIONCARACTERISATION

Tumeurs malignesforte densité cellulaire + certain degré d’intégrité des membranes cellulaires

forte restriction de la diffusion

ADC moyen=1,7 + 0,2 10-3 mm2/s Manetti et al Radiol med (2008)

Taouli B, et al. Renal lesions :Characterization with Diffusion-weighted Imaging versus Contrast-enhanced MR Imaging. Radiology 2009 ; 251: 398- 407.

DIFFUSION Se 86% Spe 80%•ADC ≤1.92 x10 ³ mm2/sec•masses à contenu graisseux exclues

T1 GADO Se 100% Spe 89%

DIFFUSION+T1 GADO Spe 96%

Épithélioma à cellules conventionnelles rénal droit. Aspect typique Hyposignal hétérogène sur la carte ADC avec un ADC bas (1,6x10¯³ mm²/s).

T1 Gado

T2 ADC

b 1000b 0 ADC

(Épithélioma papillaire)Signal homogène, augmenté en diffusion (b1000). Hyposignal en ADC confirmant la chute de l’ADC par rapport au parenchyme sain.

ADC tu papillaire 1.12 x 10¯³ mm2/sec ADC tu non papillaire 1.62 x 10¯³ mm2/sec Taouli et al.

ADC=1,7x10-3 mm2/sADC=1,7x10-3 mm2/s(tumeur en totalité)(tumeur en totalité)

ADC =1,3 x 10-3mm2/sADC =1,3 x 10-3mm2/s(composante tissulaire) (composante tissulaire)

ADC =2,6 x 10-3mm2/s ADC =2,6 x 10-3mm2/s (composante kystique)(composante kystique)

ADC =1,3 x 10-3mm2/sADC =1,3 x 10-3mm2/s(composante tissulaire) (composante tissulaire)

ADC

IL FAUT TENIR COMPTE DE CHAQUE COMPOSANTE DETECTABLE

Les tumeurs malignes solides homogènes ont un ADC plus faible que les masses hétérogènes.

La portion kystique et/ou nécrotico-hémorragique augmente la valeur moyenne de l’ADC.

Mr Gust….EOA cellules claires

b 1000 ADC

ADC =2,5 x 10-3mm2/s ADC =2,5 x 10-3mm2/s ADC =1,3 x10-3mm2/s ADC =1,3 x10-3mm2/s

Les carcinomes kystiques ont une valeur d’ADC nettement supérieure à cause de leur contenu liquidien. (Taouli)

Epithelioma kystique. ADC dans la portion kystique : valeur proche de celle des kystes simples ADC de la partie tissulaire : chute (valeur proche des tumeurs solides)

ADCADCT1 Gado

ADC 1,07x10-3 mm2/sADC 1,07x10-3 mm2/s

Mais un ADC bas n’est pas toujours synonyme de lésion maligne (ADC ≤1.92 x10 ³ mm2/sec Se 86% et Spe 80% ).(Exérèse chirurgicale : Angiomyolipome à faible contenu graisseux).

BENIN/MALIN ?

T1 Gado

ADCADC

T1 Gado

b 1000T2

ADC bas car forte cellularitécontenu variable : cellules musculaires lisses + tissu graisseux + stroma

b 1000

b 0

ADC

T1T2

L’ADC des masses à contenu graisseux est superposables à celui des tumeurs solides malignes.

ANGIOMYOLIPOME

ADC = (1.46 ± 0.09) × 10−3 mm2/s ADC = (1.46 ± 0.09) × 10−3 mm2/s (Squillaci et al.,2004)

ONCOCYTOME

ADC significativement plus élevée que celle des épithéliomas non kystiques (structure microscopique acinaire ou trabéculaire dans un stroma vasculaire oedémateux expliquant l ’ADC plus élevé)

ADC oncocytome=1.91 x10-3 sec/mm2 TAOULI et al.

EPITHELIOMA SOLIDE versus ONCOCYTOME Se 90% Spe 83%

Augmente la sensibilité des séquences classiques dans la détection des adénopathies,

grâce à son meilleur contraste

Tumeur rénale gauche. Adénopathie centimétrique suspecte du hile rénal gauche

(même signal et chute ADC que la masse tumorale rénale)

STAGING TUMORAL

b 1000b 1000

ADCADC

b 1000b 1000

La valeur moyenne rapportée est inférieure à celle des masses parenchymateuses

T1 Gado

T2T2

Tumeur urothéliale dans les cavités gauches. Hypersignal en diffusion b 1000 (mieux visible après inversion des gris) et en hyposignal en ADC.

TUMEURS UROTHELIALES

ADC= 1,4 + 0,2 10-3mm2/s ( Manenti)

TUMEURS RENALES

DIFFUSION : QUEL INTERET ? • facilite la détection des petites lésions (meilleur contraste en diffusion)

• outil de caractérisation tumorale (contre-indications Gd)• augmente la spécificité des séquence classiques • rôle dans le staging tumoral• différenciation entre les sténoses bénignes/malignes des voies urinaires

PIEGES

• certaines tumeurs bénignes ont un ADC bas, comme les tumeurs malignes (cas particulier de l’angiomyolipome)

• les hématomes ont un ADC variable en fonction de l’ancienneté du saignement

Applications

• Tumeurs• Nephropathies , Insuffisance rénale• Infection• Dilatation, Obstruction

Détection et caractérisation des masses

Evaluation de modifications tissulaires diffuses

b 1000

IRC Modérée

ADC1.966

INSUFFISANCE RENALE

Chute de l’ADC en cas d’insuffisance rénale aiguë ou chronique

Pas de differentiation cortico médullaire

Applications

• Tumeurs• Nephropathies , Insuffisance rénale• Infection• Dilatation, Obstruction

Détection et caractérisation des masses

Evaluation de modifications tissulaires diffuses

DIFFUSION : QUEL INTERET ?

• très sensible dans la détection des foyers de pyelonéphrite

l’inflammation réduit la diffusion foyers hyperintenses en diffusion et en hyposignal sur la carte ADC

mieux visibles en diffusion qu’en p T2 sensibilité comparable aux séquences p T1 Gd (Cova et al., 2004, Verswijvel et al.,2002)

PATHOLOGIE INFECTIEUSE

b 1000 ADC

IR modérée récente Douleurs lombaires violentesSyndrome inflammatoire Leucocyturie

b 1000

adc

IR modérée récente leucocyturie

DIFFUSION : QUEL INTERET ?

• très sensible dans la détection des foyers de pyelonéphrite

• permet le diagnostic différentiel

pyonephrose vs hydronéphrose masse nécrosée vs abcès

baisse de l’ADC en cas de pyonéphrose et abcès augmentation de l’ADC en cas de zones nécrotiques et kystiques

PATHOLOGIE INFECTIEUSE

PIEGErestriction de la diffusion en cas d’hémorragie (hypersignal en diffusion b 1000 et hyposignal en ADC)

Pyélonephrite sur obstacle sans pyonephrose

adc

b 1000

- utilisable en routine clinique : séquence robuste ; courte

- très sensible pour la détection des petites masses rénales - améliore la caractérisation tissulaire de l’IRM - une bonne alternative dans le bilan de masses rénales (contre indications à l’injection de gadolinium)

- très sensible pour les foyers de pyélonéphrite

A INCLURE DANS LES PROTOCOLES D’EXAMENS

IRM de DIFFUSION RENALE IRM de DIFFUSION RENALE