Spectroscopie par Résonance Magnétique en Neurologie

Caractérisation des tissus basée sur leur composition chimique et la concentration respective des différents composants Chaque molécule résonne à une fréquence différente Dans le cerveau, les acides aminés constituant les tissus normaux et pathologiques peuvent être reconnus et quantifiés

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Spectroscopie par Résonance Magnétique en NeurologieM. HermierService de Radiologie & IRMHôpital Neurologique - LyonPrincipeCaractérisation des tissus basée sur leur composition chimique et la concentration respective des différents composantsChaque molécule résonne à une fréquence différenteDans le cerveau, les acides aminés constituant les tissus normaux et pathologiques peuvent être reconnus et quantifiésIndicationsDiagnostiques: Recherche d’anomalies caractéristiques de concentration des composants chimiques des tissusPronostiques: Agressivité tumoraleRéversibilité de l’atteinte neuronaleSurveillance de l’efficacité des thérapeutiquesNoyaux utilisés en pratiqueProtonPhosphore 31PEtude du métabolisme énergétique (ATP)SodiumTypes d’acquisitionSpectroscopie monovoxelSpectroscopie multivoxelEn pratiqueSpectroscopie: séquences utilisées en routine dans les centres de neuroradiologieSuppression du signal de l’eauHomogénéisation du champEn pratiquePositionnement du volume d’intérêt Bandes de présaturationEviter effet de volume partiel avecLCR ventriculaireStructures osseusesMilon et al. Attention!Eviter les zones hémorragiques, la voûte, le LCR!Maladies métaboliques: voir avec le radiologue le choix de la zone à explorer (substance grise ou substance blanche)Toujours montrer le positionnement du voxelSi possible comparatif en zone saineMonovoxel ou multivoxel?Monovoxel: si lésion focaleTE courtTE longMultivoxel: anomalies diffusesCartographies des différents métabolitesEx: carto de NAAPermet de repérer les zones les plus pathologiques et positionner une étude monovoxelPrincipaux picsNAA (N-acétyl-aspartate)Myo-inositolCholineCréatineLactateDe droite à gaucheA TE court:(Lipides libres): 0,9 et 1,3 ppm(Lactate): 1,33 ppmNAA: 2 ppmglutamate/glutamineCr/phosphocreatine: 3 ppmCholine: 3,2 ppmmyo-inositol: 3,5 ppmInfluence du temps d’échoTE court (35ms): sensibilité élevée (détection d’un nombre élevé de métabolites)LipidesMyoinositolGlutamatesGABATE long (136 ms ou 270 ms): meilleure quantificationNAACrChoLactatesLipidesLe TE nécessaire à l’inversion des lactates varie selon les machines (Ex: 136 ms pour Siemens, 144 ms pour GE)(Galanaud D et al.)Signification des picsCréatine: bouge peu: référenceLipides libres: destruction de la myélineLactate: métabolisme anaérobie (nécrose, inflammation)NAA: intégrité neuronaleglutamate/glutamine: excitotoxicitéCholine: turn-over membranaireMyo-inositol: prolifération glialeInterprétationImportance du contexte cliniqueConfrontation spectroscopie/IRM morphologiqueEvolution de l’aspect des pics à TE court et TE longComparaison des différents pics à un pic de référence (créatine)InterprétationComparaison des spectres obtenus dans la lésion et dans le tissu sainL’aspect normal varie avec l’âge (myélinisation) (nouveau-né: choline élevée, NAA bas)Un certain nombre de patterns séméiologiques peut être décrit en pratiqueValeurs normales chez nouveau-néPrincipales applicationsTumeurs cérébrales+++Lésions de nature indéterminéeSclérose en plaquesLésions cérébrales liées au VIHAbcès cérébrauxEpilepsieAlzheimerAVCSouffrance cérébrale périnataleMaladies métaboliquesEncéphalopathie hépatiqueMaladies psychiatriquesComas traumatiques.Tumeurs cérébralesDistinction tumeur/lésion pseudotumoraleAbcès: aminoacides, succinateLésion intra/extra-axialeMéningiomes: pic d’alanineCaractérisation de l’agressivité tumoraleDistinction radionécrose/récidive tumoraleGalanaud et al. J Radiol 2006; 87: 822Métabolisme tumoralPositionner le voxel de préférence sur la partie charnue de la lésionAugmentation du ratio choline/créatine dans les tumeurs de haut grade et les métastasesSignes d’agressivité des gliomes:Augmentation du ratio choline/NAAPic de cholinePic de lactates, lipidesBaisse du NAATumeurs cérébralesGlioblastomeGliome de bas gradeAbcès: présence d’aminoacides, de succinateRadionécrose ou récidive?Dans les 2 cas: baisse du NAA, élévation des lipidesRécidive: élévation du ratio choline/créatineSclérose en plaquesIRM conventionnelle parfois limitée: présence de lésions dans la substance blanche d’apparence normaleSEP:Diminution du NAA (destruction neuronale)Augmentation du pic de choline d’allure parfois pseudotumorale (augmentation du turn-over membranaire)Sclérose en plaquesEpilepsieLatéralisation des anomaliesAlzheimer et MCITraumatismes craniensCopyright 2009 by the New York Academy of Sciences. All rights reserved. ??diteur New York Academy of Sciences.3Exploring Altered Consciousness States by Magnetic Resonance Imaging in Brain Injury.Lescot, Thomas; Galanaud, Damien; Puybasset, LouisAnnals of the New York Academy of Sciences. 1157(1):71-80, March 2009.DOI : 10.1111/j.1749-6632.2008.04120.xFigure 2. Pons multivoxel spectroscopy. The figure shows the spectra determined in different discrete brain locations in a healthy volunteer.Copyright 2009 by the New York Academy of Sciences. All rights reserved. ??diteur New York Academy of Sciences.8Exploring Altered Consciousness States by Magnetic Resonance Imaging in Brain Injury.Lescot, Thomas; Galanaud, Damien; Puybasset, LouisAnnals of the New York Academy of Sciences. 1157(1):71-80, March 2009.DOI : 10.1111/j.1749-6632.2008.04120.xFigure 7. Pons monovoxel spectroscopy profiles in a group of 38 traumatic brain injury (TBI) patients. (Adapted with permission from Carpentier et al.12) (A) Location of the voxel on the Sagittal T1-weighted acquisition. (B) Three different types of profiles were observed and matched with an increased clinical severity: normal spectrum profile; (C; Cho/Cr > NAA/Cr) increased choline (Cho) spectrum observed in all the GOS 3 patients; and (D) decreased NAA spectrum (NAA/Cr N-acetyl aspartate.)Maladies métaboliquesCanavan: augmentation du NAANiemann-Pick: lipidesPhénylcétonurie: phénylalanineDéficit en créatineDéficit en créatine avant et sous traitementEffet des traitementsLimitesImportance du positionnement de la ROISensibilité aux artefactsContamination par structures adjacentesArtefacts de mouvementsLésions hémorragiquesAbsence de spécificitéConclusionsMise en œuvre simpleUtilisé en routine dans certains centresUtile au diagnostic lésionnelModifie la prise en charge thérapeutique des tumeurs cérébralesIndissociable de l’IRM conventionnellePour en savoir plusAl-Okaili RN et al. Advanced MR imaging techniques in the diagnosis of intraaxial brain tumors in adults. Radiographics 2006; 26: S173-S189Galanaud D et al. Spectroscopie par résonance magnétique cérébrale. J Radiol 2007; 88: 483-96Galanaud D et al. Spectroscopie par résonance magnétique du proton. Quelles indications neurologiques en 2007? Rev Neurol 2007; 163: 287-303Grand S et al. Neurochirurgie 2005; 51: 299-308Le Bas JF et al. J Neuroradiol 1998; 25: 55-69Milon MP et al. Aspects pratiques de la spectroscopie monovoxel et de l’imagerie spectroscopique cérébrale en activité clinique. Feuillets de Radiologie 2005; 45: 251-62Rudkin TM, Arnold DL. Proton magnetic spectroscopy for the diagnosis and management of cerebral disorders. Arch Neurol 1999; 56: 919-26Vion-Dury J. Feuillets de Radiologie 2000; 40: 296-306ExemplesMaladies carentielles, métaboliques et toxiquesSouffrance cérébrale néonataleDans les 2 à 5 premiers jours de vie:Elévation de la cholineDiminution du NAAPic de lactate+/- élévation glutamate-glutamineValeur pronostique du ratio Lactate/NAASpectro TE long. A: normal. B: souffrance modérée. C: souffrance sévèreDéficit en thiamineRareCarence alimentaire (nourrisson alimenté seulement par lait de soja ou riz blanc)IRM: Lésions péri-aqueducales, noyaux gris centraux (noyaux caudés, lenticulaires, thalamus), corps mamillaires, tronc cérébral, lobes frontauxSpectroscopie: pic de lactate (région périaqueducale)Proton MRS image from the periaqueductal region (TR/TE = 1500/144). A, At presentation. Note the negative doublet of lactate. NAA/Cr ratio is reduced 1.11. B, Five weeks later, the lactate doublet is no longer seen. NAA peak is higher than before.Maladie de LeighLeigh Disease Leigh disease is a genetically heterogeneous mitochondrial disorder in which progressive neurodegeneration leads to respiratory failure and death in childhood. Patients have elevated levels of lactate in the CSF, serum, and urine. On T2-weighted images hyperintensity may be seen in the involved regions, most frequently the basal ganglia, diencephalon, brainstem, thalami, and dentate nuclei [14]. MR spectroscopy reveals a decreased level of N-acetyl aspartate with elevated choline and lactate levels [15]. Contrast enhancement is uncommon (Fig. 7A, 7B, 7C, 7D). In the acute phase, reduced diffusion may be seen. MELAS7 mois. Maladie de CanavanPatiente de 33 ans hospitalisée pour céphalées et altération de l’état général. Le scanner et l’IRM retrouvent de multiples lésions kystiques prenant le contraste en périphérie (A). En SRM, les seules espèces métaboliques présentes sont les lipides libres, profil fortement évocateur d’une toxoplasmose cérébrale. Le diagnostic a été confirmé par la découverte d’une séropositivité VIH méconnue et la régression des lésions sous traitement anti-toxoplasmique.Suspicion clinique de récidive chez des patients traités par radiochirurgie (gamma knife) pour une métastase de mélanome malin (A, C) et de cancer épidermoïde du poumon (B, D). Dans le premier cas (A, C), on ne retrouve plus de métabolites : il s’agit donc d’un profil de radionécrose (confirmée par l’évolution clinique et radiologique). Dans le second cas, il persiste un signal de choline élevé, associé à la présence de lactate, témoignant d’un contingent tumoral résiduel actif (confirmé à l’intervention neurochirurgicale).

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