Repérage IRMdes noyaux sous-thalamiques

dans le cadre du traitementde la maladie de Parkinsonde la maladie de Parkinson

N. Ech-Cherif El Kettani (1), M. Fikri (1), N. El Fatemi (2), M. Rahmani (3), MR. El Hassani (1), N. Chakir (1), M. Alaoui-Faris (3), F. Bellakhdar (2), M. Jiddane (1).

(1) Service de Neuroradiologie. Hôpital des Spécialités. CHU Ibn Sina. Rabat. Maroc.(2) Service de Neurochirurgie. Hôpital Ibn Sina. CHU Ibn Sina. Rabat. Maroc.

(3) Service de Neurologie. Hôpital des Spécialités. CHU Ibn Sina. Rabat. Maroc.

• Le noyau sous-thalamique (NST) est une structure encéphalique profonde, hyperactive dans la maladie de Parkinson. Sa stimulation dans les formes avancées de la maladie est une méthode thérapeutique récente qui a fait ses preuves (1).

INTRODUCTION :

• L’IRM constitue la technique de choix du repérage pré-thérapeutique de ce noyau, dont le volume ne dépasse pas 30 mm³.

• Un repérage très précis est donc seul garant de l’efficacité de ce traitement, d’où la nécessité d’utiliser les repères anatomiques appropriés sur des séquences IRM adaptées (2).

• Ce travail est le fruit d’une collaboration multidisciplinairerécente impliquant neuroradiologues, neurophysiologistes, neurologues et neurochirurgiens du CHU Ibn Sina de Rabat (Maroc).

• Sur une IRM de 1,5 Tesla, avec une matrice carrée de 256x256, nous réalisons sous cadre stéréotaxique :

MATÉRIELS ET MÉTHODES :

• Sur une IRM de 1,5 Tesla, avec une matrice carrée de 256x256, nous réalisons sous cadre stéréotaxique :– des coupes fines de 2 mm coronales en SpT2 SE jointives :

• 1er écho (TR= 4760 ms, TE= 102 ms) • 2ème écho (TR= 4760 ms, TE= 22,7 ms)

– des coupes de 1 mm en 3D en SpT1 SGPRT (TR= 8,8 ms, TE= 4 ms), avant et après injection de produit de contraste paramagnétique.

• Une TDM encéphalique est réalisée systématiquement en pré et en post-opératoire (J+1).

• Le repérage du NST est réalisé de la manière suivante :– La coupe sagittale médiane (figure 1) :

RÉSULTATS :

• Repérage de la ligne bi-commisurale qui relie la commissure antérieure (CA) et la commissure postérieure (CP).

• A partir du point médio-commissural, nous effectuons des mesures qui permettent d’obtenir les coordonnées du NST : en effet, il siège :

– 5mm en bas,– 1-2mm en arrière,– et 9-12mm en dehors du point médio-commissural.

Figure 1 : ligne bi-commisurale CA-CP.

– Sur la coupe coronale T2 passant par la partie antérieure des noyaux rouges (figure 2) :

• le NST est bien limité, grossièrement ovalaire, et en hyposignal.

1

hyposignal.

• il siège immédiatement en dehors de la partie antérieure du noyau rouge et en dedans de la capsule interne.

Noyaux sous-thalamiques

Figure 2 : noyaux rouges et noyaux sous-thalamiques

• Implantation et stimulation :– Grâce aux repères trouvés et aux calculs obtenus par fusion

des images IRM-TDM, une électrode comprenant 5 micro-électrodes est progressivement descendue par le neurochirurgien à travers les structures cérébrales, jusqu’au NST.

– Un contrôle per-opératoire régulier par amplificateur de brillance est réalisé pendant le geste opératoire, permettant de suivre la progression de l’électrode.

– De plus, chaque patient est évalué neurophysiologiquement et neurologiquement de façon concomitante au bloc opératoire.

• Suivi et évolution :– Il n’y a pas eu de complications post-opératoires chez les

patients traités.– La fusion de la TDM post-opératoire et de l’imagerie pré-

opératoire a confirmé le bon emplacement des électrodesdans les deux NST.

– Cliniquement, les patients traités se sont améliorés de façon significative, avec nette réduction des signes parkinsoniens (recul de 2 mois).

1- L’origine du problème :• Le traitement médical de la maladie de Parkinson

permet durant les 5 premières années une amélioration des signes cliniques parkinsoniens, notamment moteurs (akinésie, rigidité).

DISCUSSION :

• Cependant, il se heurte inévitablement à l’apparition de fluctuations motrices et de dyskinésies résistantes aux médicaments anti-parkinsoniens, avec un handicap clinique majeur.

=> Ceci a motivé l’introduction d’un nouveau moyen thérapeutique : la stimulation des noyaux gris centraux, particulièrement celle du NST (1).

Boucle cortico-thalamo-corticale des ganglions de la base :Les ganglions de la base sont inclus dans une boucle cortico-thalamo-corticale.

Lorsque les neurones dopaminergiques dégénèrent, le réseau est fortement perturbé.(Nouvelles 2005;2:127-8.)

2- Pourquoi le NST ?

• Le NST correspond à une structure anatomique qui siège sous le thalamus, et qui fait partie des noyaux gris centraux.

• Il possède une action inhibitrice sur la motricité. Cette inhibition est accentuée dans la maladie de Parkinson du

• Il possède une action inhibitrice sur la motricité. Cette inhibition est accentuée dans la maladie de Parkinson du fait d’une hyperactivité de ce noyau.

• C’est cette hyperactivité qui est corrigée par la stimulation : elle a pour effet d’inhiber le NST, rétablissant une sortie normale des influx des noyaux gris centraux et donc une amélioration de la motricité (1).

Propagation des effets de la stimulation aux structures cibles :Activité en bouffées de potentiels d’action, engendrée par la stimulation à

haute fréquence dans les neurones du NST (calibrage 20 mV, 5 s).(Nouvelles 2005;2:127-8.)

3- Critères de sélection des patients :

• L’efficacité de cette technique tient au bon choix du patient.

• Les critères de sélection regroupent :– les patients très dopa-sensibles (+++),– les patients très dopa-sensibles (+++),– les patients généralement âgés de moins de 70 ans,– l’existence d’une répercussion motrice significative sur la vie

quotidienne (fluctuations et dyskinésies) en dépit d’un traitement médical optimal,

– l’absence de troubles cognitifs et/ou psychiatriques (3,4).

4- Le neuroradiologue face au challenge : le repérage IRM du NST :

• Les protocoles d’imagerie varient d’un centre à un autre, mais ils ont tous le même but : optimiser le repérage du NST.

– Si certains utilisent la ventriculographie,– Si certains utilisent la ventriculographie,– d’autres équipes, comme la nôtre qui possède une IRM 1,5T,

utilisent la fusion des images IRM et TDM.– Quelques centres dotés d’une IRM 3T ont recours à l’IRM seule

(2,3).

• Avant la réalisation de cet examen, il sera indispensable d’expliquer au patient les étapes du déroulement de l’IRM ainsi que ses objectifs.

– En effet, le repérage du NST impose la mise en place d’un cadre stéréotaxique par le neurochirurgien au moment de la réalisation de l’IRM (2).

– La qualité des séquences obtenues sera conditionnée par la – La qualité des séquences obtenues sera conditionnée par la coopération du patient qui devra rester immobile avec une bonne fixation de sa tête à la table d’examen.

– Dans certains cas, notamment en cas d’importants tremblements de repos, l’immobilisation complète du patient grâce à une sédation adaptée sera nécessaire : en effet, le repérage exact d’un aussi petit noyau (30 mm³) ne pourra pas se faire sur des images floues.

• Sur la console d’IRM, les différentes séquences devront être réalisées par le neuroradiologue.

• Leur utilisation combinée permettra d’optimiser le repérage du NST, après avoir définit un certain nombre de repères anatomiques, qui sont confrontés à ceux de l’Atlas de Tarailach :

– Les coupes sagittales médianes en SpT1,– Les coupes coronales en SpT2 (1er et 2ème écho).– Les coupes coronales en SpT2 (1er et 2ème écho).

NB :* Nous noterons d’emblée que la matrice doit toujours être carrée, mais que la valeur du TR et du TE varie d’un appareil IRM à un autre.* Ainsi, chaque centre déterminera puis optimisera ses propres paramètres au fur et à mesure des premiers essais, avant de les standardiser pour ce protocole de repérage du NST.

• Les coupes sagittales médianes en SpT1 :

– permettent de localiser les commissures antérieureet postérieure, et définissent ainsi la ligne bi-commissurale CA-CP (commissure antérieure -commissure postérieure).

– résultats : le NST se situe ainsi à :– résultats : le NST se situe ainsi à :• 5mm en bas,• 1-2mm en arrière• et 9-12mm en dehors du point médio-commissural (2).

– Une étude récente réalisée en post-mortem par den Dunnen et Staal (5) explique que le NST peut avoir des variations de contour et de taille selon l’âge des individus, contrairement à la distance CA-CP qui est constante quelque soit l’âge.

• Les coupes coronales en SpT2 (1er,2è écho) :

– doivent être parfaitement symétriques,

– localisent aisément les deux noyaux rouges ainsi que la substancia nigra.

– résultats :– résultats :• Le NST est situé :

– immédiatement en dehors de la partie antérieure du noyau rouge

– et en dedans de la capsule interne.• Il est :

– grossièrement ovalaire,– bien limité,– en hyposignal T2 (2).

• La réalisation de séquences supplémentairesa été décrite dans la littérature :– inversion-récupération (6)– écho de gradient : il se justifie par sa sensibilité ferro-

magnétique accrue (7).

• Les séquences SpT1 injectées :– permettent de bien visualiser les vaisseaux.– sont demandées par les neurochirurgiens afin d’éviter

l’implantation des électrodes dans le trajet d’un vaisseau.

• Une fois le repérage IRM terminé, ces images sont fusionnées avec celles de la TDM encéphalique préalablement réalisée, et traitées en un seul temps dans un logiciel dédié (2).

• De façon concomitante, le patient est conduit au bloc opératoire, où il sera mis en condition pour commencer l’intervention.

5- Le neurochirugien-neurophysiologue-neurologue face au défit : placement des électrodes dans le NST :

• Intervention de neurochirurgie stéréotaxique:– une électrode est implantée successivement et

symétriquement dans chaque NST (double voie d’abord frontale haute).

– sous triple contrôle (3) :• électro-physiologique : sur les enregistrements électro-

physiologiques, la présence de nombreux « spikes » traduit que l’électrode se trouve bien dans le NST,

• clinique neurologique : le neurologue évalue :– le degré de rigidité au niveau des poignets– et l’amélioration après stimulation par chaque électrode,

• radiologique : radiographies standard de profil.

• Durée de l’intervention : plus de 6 heures :– Elle nécessite une anesthésie locale ou générale.– Anesthésie par infusion de propofan : recommandée du fait de

sa réversibilité à tout moment participation du patient à son contrôle clinique durant l’intervention.

• Enfin, l’électrode est reliée le jour même ou quelques jours plus tard à un boîtier sous-claviculaire (pace-maker) délivrant une stimulation électrique réglable. Cette stimulation électrique est réversible, ce qui permet d’optimiser le rapport entre les effets bénéfiques et secondaires éventuels du traitement (1,8).

6- Imagerie post-opératoire : fusion des images :

• Le contrôle post-opératoire est nécessaire, et devra vérifier le bon emplacement des électrodes. Ceci implique donc une fusion des images pré et post-opératoires (2,3).

• Deux cas peuvent se présenter :– IRM post-opératoire si le boîtier (métallique) n’est pas encore placé, et

fusion avec les images IRM pré-opératoires.– Sinon, TDM post-opératoire, et fusion avec les images TDM-IRM pré-

opératoires : ce fut le cas de notre expérience.

• L’imagerie post-opératoire recherchera également d’éventuelles complications du geste d’implantation, qui surviennent dans 1 à 3 % des cas, à type d’hémorragie ou d’infection (4).

7- Le post-op :En post-opératoire, le patient possède 2 électrodes implantées :

• Ces électrodes sont reliées au boîtier (sous-claviculaire).• La programmation de leurs paramètres électriques s’effectue à

l’aide d’un programmeur.• Ces paramètres peuvent être modifiés en fonction de la réponse

clinique du patient à la stimulation.

8- Résultats cliniques et effets secondaires possibles de la stimulation :• Le plus souvent, une nette régression des signes cliniques est

constatée, avec une satisfaction notable du patient.• Mais une surveillance à long terme est nécessaire, à la recherche

de certains effets secondaires de la stimulation qui sont parfois enregistrés : aggravation paradoxale des troubles de la marche et de la parole (1,4).

• La stimulation du NST est une technique de pointe qui a révolutionné le traitement de la maladie de Parkinson avancée.

• Elle nécessite une approche multi-disciplinaire comportant au moins : un neuroradiologue, un neurochirurgien, un neurologue et un neurophysiologue,

CONCLUSION :

comportant au moins : un neuroradiologue, un neurochirurgien, un neurologue et un neurophysiologue, l’ensemble permettant une sélection, un repérage, une intervention et un suivi adéquat des patients atteints.

• La part de responsabilité du neuroradiologue est présente dès le départ, puisque le repérage à l’IRM du NST n’admet pas d’à peu près. Ceci implique une parfaite connaissance des bases anatomiques de la région, ainsi que de l’utilisation des séquences adaptées.

RÉFÉRENCES :1- Berney A, Vingerhoest F. Stimulation cérébrale profonde dans la maladie de Parkinson : effets moteurs et comportementaux. Schweiz Arch Neurol Psychiatr 2004;155:399-406.2- Slavin KV, Thulborn KR, Wess C, Nersesyan H. Direct visualization of the human subthalamic nucleus with 3T MR imaging. AJNR 2006;27:80-4.3- Hamid NA, Mitchell RD, Mocroft P, Westby GWM, Milner J, Pall H. Targeting the subthalamic nuceus for deep brain stimulation : technical approach and fusion of pre and post-operative MR images to define accuracy of lead placement. J Neurol Neurosurg Psychiatry 2005;76:409-14.Psychiatry 2005;76:409-14.4- Rodriguez-Oroz MC, Obezo JA, Lang AE, Houeto JL, Pollak P, Rehncrona S, and al. Bilateral deep brain stimulation in Parkinson’s disease : a multicentre study with 4 years follow-up. Brain 2005;128:2240-9.5- den Dunnen WFA, Staal MJ. Anatomical alterations of the subthalamic nucleus in relation to age : a post-mortem study. Mov Disord 2005;20:893-8.6- Ishimori T, Nakani S, Mori Y, Seo R, Togami T, Masada T, and al. Pre-operative identification of subthalamic nucleus for deep brain stimulation using three-dimensional phase sensitive Inversion Recovery technique. Magn Reson Med Sci 2007;6:225-9.7- Elolf E, Bockermann V, Gringel T, Knauth M, Dechent P, Helms G. Improved visibility of the subthalamic nucleus on high-resolution stereotactic MR imaging by added susceptibility (T2*) contrast using multiple gradient echoes. AJNR 2007;28:1083-94.8- Benabid AL, Koudsie A, Benazzouz A et al. Imaging of sub-thalamic nucleus and ventralis intermedius of the thalamus. Mov Disord 2002;17(suppl 3):S123-9.