JFR 2004

Animation
clic !
001205
Tenseur de diffusion : tractographie pratique de la
substance blanche du tronc cérébral chez des sujets
sains et porteurs de lésions tumorales
S Rodrigo 1 , C Oppenheim 1 , Y Cointepas 2 , A Duval 1 ,
B Devaux 3 , F-X Roux 3 , J-F Meder 1 , D Frédy 1
1 Département d’Imagerie Morphologique et Fonctionnelle,
CH Ste-Anne, Paris
2 Service Hospitalier Frédéric Joliot, CEA, Orsay
3 Service de Neurochirurgie, CH Ste-Anne, Paris
JFR 2004

Objectifs
Une méthode de tractographie des faisceaux de substance blanche analysables en
tenseur de diffusion est évaluée à l‘étage du tronc cérébral sur une population de sujets
témoins et porteurs de lésions expansives.
Matériels et méthodes
Douze témoins et 5 cas de processus expansifs du tronc (kyste post-radique,
dysembryoplasie neuroépithéliale, oligodendrogliome, métastase, gliome) ont été
étudiés en tenseur de diffusion (25 directions, 2 excitation, durée : 8 min, Épaisseur de
coupe 5 mm, jointives, 20 coupes, matrice = 128², FOV = 24 cm, b = 0-700 s/mm2).
L'analyse des données utilise le logiciel « Brainvisa/Anatomist » (SHFJ - Orsay, CEA -
http://brainvisa.info ) : correction des distorsions, calcul des cartes paramétriques et
tractographie des faisceaux cérébelleux et pyramidal avec l'algorithme FACT. La
validation qualitative est faite par comparaison à un atlas de référence anatomique.
Résultats
Pour chaque sujet une seule région d’intérêt est suffisante pour chaque faisceau. Pour
les cas de lésions expansives l‘étude de l'effet de masse est constant ; la tractographie
au sein de la lésion est possible. Dans les deux groupes, l'effet de susceptibilité
magnétique empêche une tractographie continue du trajet pyramidal (n = 4).
Conclusion
La tractographie des faisceaux pyramidaux et cérébelleux est possible en routine
clinique et fournit des informations anatomiques inaccessibles par les séquences
conventionnelles.

Tenseur de diffusion : pour l’ensemble des sujets l'analyse des données utilise le logiciel «
Brainvisa/Anatomist » 1 (SHFJ - Orsay, CEA - http://brainvisa.info ) : correction des distorsions,
calcul des cartes paramétriques 2,3,4 et tractographie des faisceaux cérébelleux et pyramidal
avec l'algorithme FACT 5 .
Carte de diffusivité moyenne Carte d’anisotropie fractionnée Carte RGB
Carte de diffusivité moyenne : les mouvements de diffusion sont d’autant plus important que la
couleur du pixel est proche du rouge. Carte d’anisotropie fractionnée : la diffusion est d’autant
plus restreinte dans une direction donnée de l’espace que le pixel est proche du blanc. Carte
RGB : la direction principale de diffusion est parallèle à l’axe supéro-inférieur si le pixel est
proche du BLEU, à l’axe droite-gauche pour le ROUGE et antéro-postérieur pour le VERT.

Tractographie des faisceaux de substance blanche 6 : pour l’ensemble des sujets une région
d’intérêt (ROI) a été placé pour chaque faisceau : faisceau cortico-spinal et pédoncules
cérébelleux moyens, supérieurs et inférieurs à droite et à gauche.
Carte RGB – coupe axiale à l’étage du bulbe : positionnement des ROI
(flèches) pour la tractographie des pédoncules cérébelleux inférieurs.

Carte RGB – coupe axiale à l’étage du pont : positionnement des ROI
(flèches) pour la tractographie des pédoncules cérébelleux moyens.

Carte RGB – coupe axiale à l’étage de la partie haute du pont :
positionnement des ROI (flèches) pour la tractographie des pédoncules
cérébelleux supérieurs.

Carte RGB – coupe axiale à l’étage du pont : positionnement des ROI
(flèches) pour la tractographie des deux faisceaux cortico-spinaux.

Tractographie des faisceaux de substance blanche : pour l’ensemble des ROI, les paramètres
suivants ont été appliqué pour la tractographie :
seuil d’anisotropie fractionnée à 0.2 (élimination de la substance grise),
seuil angulaire de 45° (contrainte anatomique),
32 points de départ par pixels,
interpolation des données : 1/2 de la résolution dans le plan (x, y).
Fenêtre de l’algorithme de
tractographie de
« Brainvisa/Anatomist »
( http://brainvisa.info ).
A la suite de chaque ligne
un commentaire est placé
dans le champ
correspondant.

TEMOINS :
Une seule ROI est suffisante pour obtenir un échantillon représentatif des faisceaux étudiés. Le temps de
traitement des données n’excède pas 10 minutes (hors traitements automatiques de correction des
distortions et de calculs des cartes paramétriques).
Coupe coronale pondération T1 : recalage de la tractographie du faisceau
cortico-spinal droit (rouge) avec l’image anatomique haute résolution.

Coupe sagittale pondération T1 : recalage de la tractographie du pédoncule
cérébelleux inférieur droit (bleu) avec l’imagerie anatomique.

Coupe sagittale pondération T1 : recalage de la tractographie du pédoncule
cérébelleux supérieur droit (vert) avec l’imagerie anatomique.

Coupe axiale pondération T1 : recalage de la tractographie des pédoncules
cérébelleux moyens (jaune) avec l’imagerie anatomique.

PATIENTS :

Bibliographie :
1. Cointepas, Y., et al., BrainVISA: software platform for visualization and
analysis of multi-modality brain data. Neuroimage, 2001. 13(6): p. S98.
2. Pierpaoli, C., P. Jezzard, et al. (1996). "Diffusion tensor MR imaging of
the human brain." Radiology 201: 637-648.
3. Le Bihan D, Mangin J, Poupon C, et al. Diffusion Tensor Imaging:
Concepts and Applications. J Magn Reson Imaging 2001; 13:534-546.
4. Mangin, J., et al., Distortion correction and robust tensor estimation for
MR diffusion imaging. Medical Image Analysis, 2002. 6: p. 191-198.
5. Mori S, Crain BJ, Chacko VP, van Zijl PC. Three-dimensional tracking
of axonal projections in the brain by magnetic resonance imaging. Ann Neurol
1999; 45:265-269
6. Stieltjes, B., et al., Diffusion tensor imaging and axonal tracking in the
human brainstem. Neuroimage, 2001. 14(3): p. 723-35.