DiffusionDiffusion

Dr Béatrice CarsinDr Béatrice CarsinLes journées de Neuro-sciences cliniques Les journées de Neuro-sciences cliniques Planguenoual, le 3 septembre 2005Planguenoual, le 3 septembre 2005

Imagerie de diffusionImagerie de diffusion

imagerie « indépendante » des T1, imagerie « indépendante » des T1, T2, T2*, RhoT2, T2*, Rho

dépendante de la mobilité des dépendante de la mobilité des molécules d’eaumolécules d’eau

HH22OO

HH22OO

HH22OO

HH22OO

HH22OO

HH22OO

HH22OO

HH22OO

Liquide :Liquide : mouvements et heurts aléatoires des molécules d’eau H2O

libres, caractérisés par le coefficient de diffusion

- taille des molécules- viscosité- température

spin immobile : déphasage = spin immobile : déphasage = rephasagerephasage

spin mobile : mauvais rephasage, spin mobile : mauvais rephasage, atténuation du signalatténuation du signal

effet sur l’image :effet sur l’image :– diffusion élevée (LCS) : hyposignal diffusion élevée (LCS) : hyposignal

(mouvements aléatoires s’annulent)(mouvements aléatoires s’annulent)

– diffusion basse (ischémie) : diffusion basse (ischémie) : hypersignal (diminution de la hypersignal (diminution de la mobilité moléculaire)mobilité moléculaire)

dans les tissus biologiques : dans les tissus biologiques : présence de compartiments, d’où la présence de compartiments, d’où la notion de notion de coefficient de diffusion coefficient de diffusion apparent ou ADCapparent ou ADC

T2 : T2 : bb=0=0 bb=1000 s/mm=1000 s/mm22 ADCADC

=e-b.ADC

S = Signal mesuréS0= Signal sans gradient de diffusionADC = coefficient de diffusionb = 2G22( - /3)

SS0

exemple :exemple :– mobilité accentuée (eau extra-cellulaire de

l’œdème vasogénique) : hyposignal en diffusion ADC ↑

– Mobilité restreinte (milieu de densité protéique ou cellulaire élevée, œdème cytotoxique) :

hypersignal en diffusion ADC ↓

œdème vasogéniqueœdème vasogéniquelyse celluleslyse cellules

eau extracellulaireeau extracellulaire

mouvementsmouvements

à b 1000 : signal variableà b 1000 : signal variable

ADCADC

mouvementsmouvements

à b 1000 : signal élevéà b 1000 : signal élevé

ADCADC

eau intracellulaireeau intracellulaireœdème cytotoxiqueœdème cytotoxiquedensité cellulaire fortedensité cellulaire forte

liquide riche en protidesliquide riche en protides

détermination d’un index d’anisotropie détermination d’un index d’anisotropie de diffusionde diffusion– applications de gradients dans 3 directions applications de gradients dans 3 directions

– fournit une information sur le milieufournit une information sur le milieu– un IAD nul représente un milieu isotropeun IAD nul représente un milieu isotrope

tenseur de diffusiontenseur de diffusion– détermine les axes principaux de diffusiondétermine les axes principaux de diffusion– calcule les ADC le long de ces axescalcule les ADC le long de ces axes

notion d’anisotropie de diffusion = notion d’anisotropie de diffusion = sens privilégié de diffusionsens privilégié de diffusion– dans la SG : diffusion isotrope de l’eaudans la SG : diffusion isotrope de l’eau– dans la SB : diffusion anisotrope le long dans la SB : diffusion anisotrope le long

des fibres de myélinedes fibres de myéline

possibilité d’obtention de possibilité d’obtention de « cartographie » des fibres nerveuses« cartographie » des fibres nerveuses– tractographie = représentation 3D tractographie = représentation 3D

possiblepossible

la pondération en diffusion dépend de la pondération en diffusion dépend de b : + b élevé, + pondération élevéeb : + b élevé, + pondération élevée– en recherche, on peut varier le b, maisen recherche, on peut varier le b, mais

en routine cliniqueen routine clinique– b = 1000 s/mmb = 1000 s/mm22

sur la console :sur la console :– 1ère image / b = 0 (pas d’activation des 1ère image / b = 0 (pas d’activation des

gradients de diffusion) ; 2ème image / b = gradients de diffusion) ; 2ème image / b = 1000 = image pondérée en diffusion1000 = image pondérée en diffusion

– diffusion diminuée = hypersignaldiffusion diminuée = hypersignal pb : persistance d’une pondération T2; pb : persistance d’une pondération T2;

donc attention tout hypersignal ne donc attention tout hypersignal ne signifie pas diminution de l ’ADCsignifie pas diminution de l ’ADC

donc en cas d’hypersignal : cartographie donc en cas d’hypersignal : cartographie ADC +++ADC +++

Génération d’une cartographie ADC

post-traitementintégré

image ADCb=1000 s/mm2

Applications cliniquesApplications cliniques

essentiellement encéphaliquesessentiellement encéphaliques– AVC +++AVC +++– masses kystiquesmasses kystiques– pathologies de la SB….pathologies de la SB….

rachis : tassements vertébrauxrachis : tassements vertébraux ……

Homme, 55 ans, troubles de la Homme, 55 ans, troubles de la conscienceconscience

TDM précoce considéré comme normalTDM précoce considéré comme normal IRM < 6HIRM < 6H

H 2.5

J1

AVCAVC

intérêt si AVC vu rapidement (< 3-6 h)intérêt si AVC vu rapidement (< 3-6 h)

réalisée en quelques dizaines de réalisée en quelques dizaines de secondessecondes

plus précoce que les séquences plus précoce que les séquences classiques (Flair)classiques (Flair)

Pb : AITPb : AIT

complément obligé : imagerie de complément obligé : imagerie de perfusionperfusion– pb de la zone de pénombrepb de la zone de pénombre– récupérable par ttt médicalrécupérable par ttt médical– normale en diffusion (pas de différence normale en diffusion (pas de différence

entre œdème cellulaire à capillaire entre œdème cellulaire à capillaire perméable ou à capillaire thrombosé), perméable ou à capillaire thrombosé), anormale en perfusionanormale en perfusion

Perfusion / Diffusion : Perfusion / Diffusion : mismatchmismatch

Perfusion Diffusion

signal évolue avec un retour à la Nlesignal évolue avec un retour à la Nle– > 6-15j : iso / hypersignal en diffusion, ADC > 6-15j : iso / hypersignal en diffusion, ADC

élevéélevé– chronique : hyposignal en diffusion, ADC élevéchronique : hyposignal en diffusion, ADC élevé

permet donc de différencier AVC aigü et permet donc de différencier AVC aigü et chroniquechronique

permet de soupçonner une lésion tumorale permet de soupçonner une lésion tumorale avec un mode de découverte aigüavec un mode de découverte aigü

Comment dater l’AIC ?Comment dater l’AIC ?

ADC

tempstemps

J2J2 [>J [>J 66]]

Diffusion

AVC ischémique aiguAVC ischémique aigu

Lésion astrocytaireLésion astrocytaire

Bilan IRM < 6H

Thrombophlébite

La diffusion différencie ischémie artérielle et veineuse

ADCDiffusion

Mais pas toujours …

phase hyperaigue (oxyHb) : 0-3hphase hyperaigue (oxyHb) : 0-3h– hypersignal en diffusionhypersignal en diffusion– ADC basADC bas

phase aigue (désoxyHb) : 4h-3 jphase aigue (désoxyHb) : 4h-3 j– hyporsignal avec couronne en hypersignal en diffusionhyporsignal avec couronne en hypersignal en diffusion– ADC basADC bas

phase subaigue précoce (métHb intraC) : 4-7jphase subaigue précoce (métHb intraC) : 4-7j phase subaigue tardive (métHb extraC): 1-4semphase subaigue tardive (métHb extraC): 1-4sem phase chronique (hémosidérine) :phase chronique (hémosidérine) :

– hyposignal diffusionhyposignal diffusion– ADC basADC bas

Pb en urgence de l’hémorragiePb en urgence de l’hémorragie

– signes qui doivent alerter :signes qui doivent alerter : hypersignal franc, hétérogène en T2 hypersignal franc, hétérogène en T2

FLAIRFLAIR– habituellement Nx en cas d’ischémie habituellement Nx en cas d’ischémie

hyperaiguehyperaigue liseré hypointense T2*liseré hypointense T2*

– difficile de faire la différence AVC difficile de faire la différence AVC artériel ou veineux en DH des artériel ou veineux en DH des éléments / thrombus, territoire, sangéléments / thrombus, territoire, sang

Hématome hyperaigu

Hématome aigu

Homme, 60 ansHomme, 60 ans Céphalées, vomissementsCéphalées, vomissements

Abcès

Tumeur nécrosée

Tumeur hémorragique

Mais pas toujoursMais pas toujours

Et pas tous les abcès : toxoPEt pas tous les abcès : toxoP

Femme, 40 ansFemme, 40 ans Bilan TDM pour céphalées chroniques : Bilan TDM pour céphalées chroniques :

Sd de masse kystique fosse postSd de masse kystique fosse post

Kyste épidermoïd

e

Kyste arachnoïdie

n

Garçon, 6 ansGarçon, 6 ans Bilan d’HTICBilan d’HTIC

Gliomatose, différents stades

le CDA des portions nécrosées est élevéle CDA des portions nécrosées est élevé le CDA des zones à forte cellularité est + le CDA des zones à forte cellularité est +

faible que celui des zones à faible cellularitéfaible que celui des zones à faible cellularité– Ex lymphome, DNE…Ex lymphome, DNE…

Pas de distinction ht et bas gradePas de distinction ht et bas grade Pas de distinction infiltration-œdèmePas de distinction infiltration-œdème

Intérêt réponse TttIntérêt réponse Ttt Pas de distinction radionécrose-récidivePas de distinction radionécrose-récidive

Homme, 75 ansHomme, 75 ans Démence progressiveDémence progressive

Creutzfeldt-JakobCreutzfeldt-Jakob

Diffusion + sensibleDiffusion + sensible– Striatum, thalamus, cortexStriatum, thalamus, cortex– ADC de valeur variableADC de valeur variable

Femme 40 ans, troubles Femme 40 ans, troubles mnésiques, désorientation mnésiques, désorientation temporelle modérée.temporelle modérée.

b1000

Encéphalite limbique

ADC élevé / ADC encéphalite ADC élevé / ADC encéphalite herpétiqueherpétique

Prise de contraste +/-, mais pas en Prise de contraste +/-, mais pas en méningéméningé

Encéphalite herpétique

La diffusion (ADC) diminue La diffusion (ADC) diminue sisi

Les cellules gonflentLes cellules gonflent– Œdème intracellulaire (ischémie)Œdème intracellulaire (ischémie)– Ballonisation (Creutzfeldt-Jakob)Ballonisation (Creutzfeldt-Jakob)

HypercellularitéHypercellularité– Certaines tumeursCertaines tumeurs

La viscosité augmenteLa viscosité augmente– AbcèsAbcès

Acidité augmenteAcidité augmente Température diminueTempérature diminue Hématome aiguHématome aigu

La diffusion (ADC) La diffusion (ADC) augmente siaugmente si

Eau extracellulaireEau extracellulaire

Destruction tissulaireDestruction tissulaire– GlioseGliose– DémyélinisationDémyélinisation

Contenu liquidienContenu liquidien– Kyste arachnoïdienKyste arachnoïdien– Nécrose tumoraleNécrose tumorale

Pièges et problèmes posésPièges et problèmes posés

résolution spatiale faiblerésolution spatiale faible imagerie en écho planar : nécessité de imagerie en écho planar : nécessité de

bons gradientsbons gradients artéfacts de susceptibilité magnétiqueartéfacts de susceptibilité magnétique grande sensibilité aux inhomogénéités grande sensibilité aux inhomogénéités

de champ magnétiquede champ magnétique donc :donc :

– difficile en fosse postérieuredifficile en fosse postérieure– distorsion d’imagesdistorsion d’images