Rappels sur la pénombre ischémique

Maxime Gauberti, PhDINSERM U1237 – PhINDService de radiologie – CHU de Caen

Journée de l’AVC – 20.06.2019

Baseline

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion Infarctus

H0 H3 H6 H24H1

Pénombre ischémique : la théorie

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion

Baseline H0 H3 H6 H24H1

Infarctus

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion

Infarctus

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion

Infarctus

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion

Infarctus

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion

Infarctus

0 ml.min-1.100g-1

50 ml.min-1.100g-1

Perfusion Viabilité

Instant = T

Cœur ischémique

Pénombre ischémique

Oligémie bénigne

Symptomatique

Oligémie bénigne

Infarctus

Pénombre20 -

Darby et al., Stroke 1999

Patient 1

Patient 2

Patient 3

Patient 4

Petit cœurGrande pénombre

Moyen cœurMoyenne pénombre

Gros cœurPénombre inexistante

Petit cœurPénombre inexistante

Intérêt de la reperfusion ?

Reperfusé Non reperfusé

« slow progressor »

« fast progressor »

Pénombre ischémique : de la théorie à la pratique

Patient 2 Patient 4

Pour vérifier l’éligibilité à un traitement de recanalisation, il faut évaluer la pénombre.

Pour cela, il faut une méthode qui permette de mesurer lecœur ischémique et la région hypoperfusée, sans prendreen compte l’oligémie bénigne.

En pratique, 3 méthodes disponibles :1. Probabiliste, basée sur le délai.2. Probabiliste, basée sur la taille du cœur et le déficit neurologique.3. Basée sur la mesure de la pénombre par imagerie de perfusion.

Pénombre ischémique : la pratique

« S’il s’est écoulé moins de 6 heures depuis le début des symptômes, il y a de la pénombre ischémique»

Critères de l’étude MR-CLEAN :

Stroke 2019

« S’il y a un mismatch important entre la taille du cœur ischémique et les déficits neurologiques, il y a de la pénombre ischémique»

Critères de l’étude DAWN :

mismatch clinico-radiologique = déficits – taille du cœur ischémique = pénombre.

Déficits ~= zone hypoperfusée sans la zone d’oligémie bénigne (car asymptomatique)

Mesure du cœur ischémique : IRM de diffusion (et scanner de perfusion)

H20H20

H20 H20

H20H20

H20 H20

Baseline Déplétion énergétique Mort cellulaire

A la phase aiguë : Il y a une restriction de la diffusion de l’eau (œdème cytotoxique) sans

modification du contenu en eau (pas d’œdème vasogénique). Il y a un hypersignal sur les séquences pondérées en diffusion sans hypersignal

sur les séquences pondérées T2 (pas d’anomalie en FLAIR).

Diffusion de l’eau

Comment voir l’œdème cytotoxique en IRM ?

When protons are in phase, their precession (an intrinsic property of atom with a magnetic moment in the presence of a magnetic field) generate a current in the coils.

S = o S = xy xy

The precession frequency is called the Larmorfrequency.

For example, in a field (Bo) of 1.5T, the resonance frequency of¹H would be (42.58 MHz/T) x (1.5T) = 63.87 MHz. At 3.0T theresonance frequency would be twice as fast, or 127.74 MHz.

+++--- Acquisition

+++--- +++ ---

+++ ---

+++--- +++--- +++ --- +++ ---

S = xy

𝐴𝐷𝐶 = −1

𝑏∗ ln(

𝑆𝑑𝑖𝑓𝑓𝑆𝑏0

𝑆𝑑𝑖𝑓𝑓 = 𝑆𝑏0 ∗𝑒−𝑏 ∗𝐴𝐷𝐶

b0 b1000 ADC

Purushotham et al., Int J Stroke 2015

Quel seuil d’ADC correspond au cœur ischémique ?

ADC ≤ 620 ×10−6 mm2/s

L’ADC est-il vraiment représentatif du cœur ischémique ?

Oui (dans 70% à 85% des cas)

Early DWI reversal occurred in about one third of patients after endovascular therapy; however, reversal was often transient and was not associated with a significant volume of tissue salvage or favorable clinical outcome.

Yoo et al., Stroke 2019 ; Inoue et al., Stroke 2014

Pour cela, il faut une méthode qui permette de mesurer le cœur ischémiqueet la région hypoperfusée, sans prendre en compte l’oligémie bénigne.

Critères des études DEFUSE-3 et EXTEND :

Pénombre = la région hypoperfusée – le cœur ischémique

ADC < 620 mm2/sTmax > 6sIRM ou scanner de perfusion

= a paramagnetic substance

= Proton dephasing due to the presence of gadolinium Drop in the signal intensityChange in the signal phase

𝐶 𝑡 = −1

𝑘 ∗𝑇𝐸∗ ln(

𝑆(𝑡)

CBF = CBV / MTT

TTP (Time to peak)

Central volume principle

Il faut normaliser par rapport au bolus arrivant dans l’artère.

* ? =Fonction de perfusion du tissu

Problème : ces paramètres sont semi-quantitatifs. Il existerait donc un seuil différentpour chaque patient pour définir la pénombre, qui changerait en fonction de la qualitéde l’injection du bolus, en cas de bas débit cardiaque, de FA par exemple…

Il faut normaliser par rapport au bolus arrivant dans l’artère.

Pour être (vraiment) complet…

Pour éviter les effets de volume partiel « diluant » la fonction d’entrée artérielle, onla normalise de telle sorte que le CBV calculé sur la fonction d’entrée artérielle(théoriquement 100% du voxel mais en pratique significativement moins) soit lemême que le CBV mesuré sur un sinus veineux (qui n’a pas ou peu d’effet de volumepartiel car beaucoup plus gros).

AIFcorrigée t = AIFmesurée t ∗𝐴𝑈𝐶𝑣𝑒𝑖𝑛𝑒𝑢𝑥

𝐴𝑈𝐶𝑎𝑟𝑡𝑒𝑟𝑖𝑒𝑙

Quel est le meilleur paramètre pour évaluer la zone hypoperfusée ?

Tmax > 6sZaro-Weber et al., Ann Neurol 2019

Définitions actuelles en imagerie :

- Cœur ischémique = ADC < 620 mm2/s- Pénombre = Tmax > 6s – ADC < 620 mm2/s

- Coeur ischémique = CBF < 30%- Pénombre = Tmax > 6s – CBF < 30%

Scanner =

Conclusion

La pénombre prédit le bénéfice d’une recanalisation. Elle doit donc être évaluée avant chaque traitement de reperfusion pour éviter les traitements futiles.

3 méthodes pour évaluer la pénombre :

Probabiliste, basée sur le délai.

Probabiliste, basée sur la taille du cœur et le déficit neurologique.

Basée sur la mesure de la pénombre par imagerie de perfusion.

< 4.5h = thrombolyse< 6h = thrombectomie

Gros déficit et petit cœur ischémique = grande pénombre

= MR-CLEAN

= DAWN

= DEFUSE 3 et EXTEND

Définitions actuelles en imagerie :

- Cœur ischémique = ADC < 620 mm2/s- Pénombre = Tmax > 6s – ADC < 620 mm2/s

- Coeur ischémique = CBF < 30%- Pénombre = Tmax > 6s – CBF < 30%

Scanner =

Le logiciel RAPID

Exemple

Femme de 86 ans, ~15 heures après le début des symptômes, NIHSS 20.

Délai > 6 heures mais < 16 heures et gros déficit, donc 2 approches possibles :- Mesurer la taille du cœur ischémique (critères DAWN)- Mesurer la pénombre (critères DEFUSE 3)

Exemple

Cœur ischémique trop gros, hors critères DAWN de thrombectomie (20 ml).

IRM de perfusion

Exemple

Dans les critères DEFUSE-3 :

Exemple

Baseline Après 1 passage Après 2 passages

Thrombectomie

Exemple

Scanner de contrôle à 24 heures

Merci de votre attention !

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