Imagerie de Diffusion Corps Entier

Alain Luciani, Frederic Pigneur, Emmanuel Itti, Alain Rahmouni

CHU Henri Mondor, Université Paris Est Creteil

alain.luciani@hmn.aphp.fr

« Tout en un »

Imagerie Fonctionnelle

Couverture anatomique

Imagerie Diffusion Corps entier – WB-DWI

Comment je fais ?

Applications Cliniques

Antennes

DWI-MRI • Pré-requis technologiques et instrumentaux

Séquences

« Anatomique »

1. Plan

1. Sagittal

2. Coronal

3. Axial

2. Séquences

1. T1 WI

2. T2 avec suppression graisse

« Fonctionnelle »

1. Imagerie Diffusion Corps entier (WB-DWI-MRI)

• Directions des gradients ?

• Respiration ?

1. Imagerie dynamique après injection de pdc (WB- DCE-MRI)

• Timing

• Plans de coupes

Suppression Graisse Gestion artefacts de

mouvements

Pré-requis ? Impact clinique ?

Imagerie paramétrique ?

Comment je fais ?

IRM Corps entier

• Surface

• Body Coil

Acquisitions parallèles Résolution spatiale

Comment je fais ?

Antennes

Surface Antenne Corps

Comment je fais ?

Antennes

• Suppression graisse ?

FS STIR

Homogénéité Temps d’acquisition

Comment je fais ?

Séquences

• Respiration

– Libre + multiple Nex

– Gating : Ceinture (pressure sensor)

• Cycle respiratoire

• Fin d’expiration => Acquisition

– Trigger :

Comment je fais ?

Séquences

• Respiration : Impact sur WB – imaging ? – 10 volontaires

– DWI SE EPI sequence

– TE 76, b0 , 400s/mm2

– Respiration libre

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Variation intra-individuelle ADC ± 14%

• Seuil de signification > 27%

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Respiration : Impact sur WB-DWI ?

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

Mêm

es p

aram

ètre

s ;

Nex

=2

• Nombre de gradients de diffusion ?

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Choix des valeurs de b ?

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Choix des valeurs de b ?

– b 0, 500, 1000 s/mm2

– Modèle animal CCl4

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Principes de la diffusion

Composante perfusive

Diffusion moléculaire

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Principes de la diffusion

BS b

S 0exp bD .F f .exp( b(D D*)) (1 f ).exp( bD)

Diffusion moléculaire

Microcirculation Composante

perfusive

b<100s/mm2 : composante perfusive non négligeable b>100s/mm2: composante perfusive négligeable

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• Application clinique Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• IVIM – Intra Voxel Incoherent Motion - DWI

– Multiple b values

– Extraction of pure molecular diffusion

– Extraction of perfusion related diffusion

20

Liver lesion Characterization: can we go further ?

21 Experience Henri Mondor – Chiaradia et al.

JFR 2011

Liver lesion Characterization: can we go further ?

• Cyst: Increased D , f = 0; Pure molecular diffusion.

• Angioma : ADC reflects both diffusion and perfusion

CYST

HEMANGIOMA

Experience Henri Mondor – Chiaradia et al.

JFR 2011

Liver lesion Characterization: can we go further ?

• Choix du facteur b

Koh DM et al. AJR 2007;188:1622-1635

b = 50 s/mm2

b = 0 s/mm2

• T2 WI • Limite effet « perfusion » • Filtre vitesse

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

• 1.5 T ou 3 T ?

– Temps d’acquisition

– Artefacts

Diffusion Weighted Whole Body MRI

Comment je fais ?

Séquences

1. Antennes 2. Imagerie parallèle 3. Gating respiratoire 4. Suppression graisse 5. Injection ? 6. DWI imaging :

1. TR/TE 2. Direction de gradients 3. Epaisseur de coupe / Gap 4. Choix des valeurs de b

Messages Clés

Comment je fais ?

Séquences

Temps d’acquisition : 20 – 45’

1. Whole Body Scout View

2. Sagittal T1 SE

3. Coronal T2 TSE FS / STIR (2 à 3 Steps)

(HASTE / Transverse TSE - > Lung)

4. DWI : Transverse DWI : 50,400,800s/mm2; TE=76ms

5. Transverse 2D EG T1 FS / Dixon / Water excitation 5mm

Example de protocole WB-DWI

Données de la littérature : Abondante mais hétérogène ! Instrumentation et type de tumeurs

• Staging tumeur primitive : débattu -> Instrumentation – Antoch et al. JAMA 2003; 98 patients ; various Primary; Accuracy PET-CT (80%) > WB-MRI (52%)

– Yi et al. Radiology 2008; 165 patients; NSCLC; Accuracy T staging WB MRI (86%) > PET-CT (82%)

• Screening et détection tumorale – Fischer et al. Eur Radiol 2011; 21:246-255

– 68 patients staging of malignant Tumor by PET-CT (Ref Standard)

– Concomitant WB-MRI (T2 + DWI b =0 / b= 700s/mm2)

– Accuracy overall 82% reaching 91% for liver mets

• Métastases osseuses

– Mélanome : Laurent et al. Eur J Radiol 2009; Epub • Se IRM (DWI) = 82 % vs. 72% PET-CT

• Sp IRM (DWI) = 97% vs. 92% PET-CT

– Cancer Prostate : R Venkitaraman et al. J Med Imaging Rad Oncology 2009;53:530-533 • 39 patients

• MRI > 99mTc

– Cancer poumon (NSCLC): Takenaka et al. J. Magn. Reson. Imaging 2009;30:298-30 • 209 patients

• MRI (DWI) > 99mTc and PET-CT

…………….

• Hematologic Malignancies

Applications cliniques

• Takahara et al Radiat Med. 2004

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

• Protocol

– Philips Achieva®

– Surface coil

– Free breathing

– SS SE EPI 8612/78ms

– b= 0 – 1000s/mm2

– + STIR T2 / T1

• Staging comparé avec TDM

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

• Meilleure Se / TDM

– Moelle osseuse

– Atteinte extra digestive

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

1.5T Henri Mondor

Surface Coils (76 elements)

• SNR

• Parallel acq; facteur 2

Gating respiratoire

• TR = Cycle respiratoire

• ADC maps

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

Detection – Staging ganglionnaire

CT

ADC b800 b50

PET PET/CT

• 94% des ggs détectés en WB-DWI-MRI et TEP TDM

• 89% des aires ggs positives en TEP TDM ont diffusion restreinte

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

• Résolution spatiale en WB-DWI =gg ou masse ?

b50 b800 ADC

Detection – Staging Ganglionnaire

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

Atteinte profonde

b50 b800

T2WI

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

b800

b800

ADC

Atteinte profonde

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

b50

b50

b800 ADC

b800 ADC

• 23 y/o patient DLBCL Mediastin

• 4 cycles de CT : Masse résiduelle 8x1cm (CRu) mais TEP TDM négatif => CR

• Pas de diffusion restreinte

Applications cliniques

WB-DWI-MRI et Lymphome

Messages

• Instrumentation

• Instrumentation

• Instrumentation

1

2

3

Applications cliniques

• Pas encore définies ….

• Standardisation ?

• Sélectionner études cliniques adaptées….