IRM fonctionnelle

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IRM fonctionnelle

Radiothérapie encéphalique de haute précision

aidée par

l’ IRM fonctionnelle: vers un nouveau concept ?

F Dhermain 1 , D Ducreux 2 , F Bidault 3 , B Pehlivan 1 , F Parker 4

T Roujeau 5 , A Beaudré 1 , R Sigal 3 , C Haie-Meder 1 , J Bourhis 1

(1) Département de Radiothérapie-Radiophysique (3) Service d’ Imagerie médicale

Institut Gustave Roussy, Villejuif

(2) Service de Neuroradiologie Pr Lasjaunias, CHU de Bicêtre, Le Kremlin-Bicêtre

(4) Service de Neurochirurgie, CHU de Bicêtre, Le Kremlin-Bicêtre

(5) Service de Neurochirurgie, Hôpital Sainte Anne, Paris


Introduction

• Après biopsie et / ou exérèse, la Radiothérapie de Haute précision

(RHP) est le traitement habituellement proposé aux patients

adultes porteurs de Gliomes cérébraux primitifs, de Grade OMS 2

« défavorables » ou de Grade 3 – 4.

• Les doses recommandées (de 50 à 60 Gy) sont limitées par la

nette augmentation des toxicités neurologiques tardives au delà

de ce seuil, en particulier si les volumes irradiés sont importants.

• La 1ère cause d’ échec restant dans 90% des cas d’ ordre local,

il faut se demander comment améliorer le contrôle tumoral sans

ajouter de toxicité neurologique cliniquement détectable ?


Introduction

(suite)

Le modèle des Gliomes de Grade 2 - 3 possède plusieurs intérêts :

(1) le pronostic de ces patients est « intermédiaire »: leur Survie

médiane allant de 4 à 10 ans, les longs survivants justifiant

l’ effort de réduction des toxicités neurologiques tardives.

(2) leur évolutivité moins rapide que celle des Gliomes de Grade 4

(Glioblastomes) permet de programmer sans urgence une IRM.

(3) dans ces gliomes de fort volume, des zones de grade plus élevé

coexistent au sein de zones moins actives: doit-on les irradier,

sans distinction, aux mêmes doses et comment les visualiser ?


Justificatifs

• Comme le Neurochirurgien peut en bénéficier avant une exérèse

quand il l’ envisage « aussi radicale que possible »,

• le Radiothérapeute peut disposer, avant sa RHP, en complément

de l’ IRM morphologique (IRMm) en T1 +/- Gado, T2 / FLAIR,

des images d’ IRM fonctionnelle (IRMf) avec séquences :

1

de perfusion, 2 de tenseur de diffusion (DTI), 3 d ’ activation,

• Dans le but de préciser au mieux et respectivement :

1

les zones plus actives du gliome, 2 son extension microscopique,

3

ses rapports avec les aires impliquées dans les fonctions de la

mémoire et du langage, parfois atteintes chez les longs survivants


Objectifs

• Evaluer la faisabilité de l’ IRM f en pratique clinique.

• Déterminer les apports potentiels respectifs des différentes

séquences de l’ IRM f en fonction des situations cliniques:

exérèse radicale, partielle, biopsie, gliome de bas / de haut grade.

• Envisager l’ Intégration « Multi-modalité » des Images

morphologiques (TDM / IRM m) et des images fonctionnelles,

puis de l’ ensemble avec les logiciels de calcul de dose pour la

planification Dosimétrique de la Radiothérapie.


Matériel & Méthodes

• Adultes porteurs de Gliome cérébral primitif prouvé, uni-focal,

de siège sus-tentoriel, grade OMS 2 « défavorables » ou grade 3.

• Critères « défavorables » de l’ EORTC : âge de 40 ans et plus,

taille de 6 cm et plus, déficit focal, hypertension intra-crânienne,

déficit neuro-cognitif, progression IRM, crises comitiales

invalidantes résistant à une bi-thérapie.

• Délai entre biopsie/ exérèse et TDM-IRM: entre 4 et 6 semaines.

• Examens TDM / IRM m - IRM f groupés sur 1 seule semaine.


Matériel & Méthodes (suite)

Scanner (TDM) « radiothérapie »

1 / Injection sauf contre-indication.

2 / Mise en place du patient.

Le patient a un masque de contention personnalisé, avec cale adaptée.

Sur le masque sont dessinées * la ligne médiane (laser sagittal) et

* 1 croix correspondant à l’ iso-centre prévisionnel: hauteur table + « z ».

Fil radio-opaque sur la ligne médiane, 1 bille sur chaque croix latérale.

On aligne le masque / au laser sagittal et aux lasers latéraux.

3 / Réalisation de l’ examen

Zéro de la table sur la croix du masque avec l’ iso-centre prévisionnel.

Mode RADIO de Face et de Profil, coupes axiales.

Epaisseur 3 mm, jointives tous les 3 mm, une passant par la croix latérale.

PITCH = 1 / SFOV = large / DFOV = 35 cm / Matrice = 512 x 512


Matériel & Méthodes (3)

IRM morphologique « radiothérapie » 1.5 T GE

1 / Injection d’ emblée, injection de 0.2 ml/ kg de gadolinium

2 / Mise en place du patient.

• Patient aligné dans l’ antenne tête sans son masque de contention, il repose sur

une cale appuie-tête adaptée. L’ angle de reid est celui du TDM « radiothérapie ».

3 / Réalisation de l’ examen IRM m : 3 séquences

ZERO de la table à l’ isocentre prévu déterminé lors de la confection du masque.

• Séquence 1 : injectée, coupes SAGITTALES « de repérage » du haut du crâne

juqu’ à C3. Acquisition : mode SE T1, épaisseur 5 mm, tous les 2.5 mm.

• Séquence 2 : injectée, coupes AXIALES jointives, dans la région d’ intérêt

couvrant tout le volume tumoral. Acquisition: mode SE T2, coupes jointives de 3

mm, tous les 0 mm. Champ : 24 cm / matrice : 256 x 256 / NEX = 1 / TR = 4000

• Séquence 3 : injectée utilisée par le logiciel de fusion d’ image, coupes

AXIALES sur un volume débordant la région d’ intérêt. ZERO inchangé.

• Acquisition: mode FSPGR 3D T1, coupes de 3 mm, champ : 24 cm / 256 x 256


Matériel & Méthodes (4)

IRM fonctionnelle 1.5 T Siemens

Position de la tête la plus proche possible de celle du TDM « radiothérapie »

1 / Repérage (Sagittal EG T1)

2 / Axial SE T1 28 coupes de 5 mm de l’encéphale, 256 x 256, FOV 240 mm

3 / Séquences fonctionnelles: EPIBOLD, 30 coupes de 4 mm sur l’encéphale,

128 x 128, FOV 240, 42 phases, TR 5000 (langage), TE 60, Flip Angle 90°.

Paradigmes en bloc: Fluence verbale catégorielle : recherche mentale de verbes

commençant par une lettre donnée, parmi un pool de lettres sélectionnées (P, R, S)

• Ecoute d’une histoire sans mémorisation, contrastant avec les phases de repos (bruit).

Mots répétés mentalement (Citron, Clef, Ballon) en opposition avec des phases de

repos (calcul mental). Alternance des phases : 7 époques (pour chaque fonction).

4 / Tenseur de Diffusion: 1 acquisition (b=0 et 25 b=1000) en epi2 dans le cadre de la

séquence Tenseur de diffusion, 30 coupes axiales de 4 mm, 128 x 128, FOV 280 mm.

5 / Perfusion : 15 cc de Gado bolus poussés par 15 cc de Sérum Physiologique.

EPI SE T2, 20 coupes de 5 mm, 128 x 128, TR 2000, 50 phases, FOV 240 mm.

6 / Séquence 3D T1 : 160 x 1 mm, FOV 240 mm, 256 x 256.


Résultats

• De Novembre 2004 à Juillet 2005: 10 pts consécutifs inclus.

La séquence IRM f a allongé de 30 minutes environ l’ IRM.

• Tous les pts ont pu avoir TDM + IRM m + IRM f … mais

2 patients / 10 n’ ont pas eu la séquence « tracking » (DTI)

pour raisons techniques + 1 patient a saigné en intra-tumoral.

• Pour 9 pts / 10, l’ IRM f a été évaluée « contributive »

sur au moins 1 séquence, en complément des TDM et IRM m

• Pour 5 d’ entre eux, l’ IRM f a été jugée très contributive.


IRM f : Contribution pour les 10 patients


Apport des différentes Séquences

1

Perfusion

Contribution très intéressante dans les :

• Gliomes de Grade 3 en résection partielle

• Gliomes de Grade 2 en place, volumineux et hétérogènes

Elle aide à mieux visualiser la maladie « plus active »

Elle peut modifier la délinéation du GTV et du CTV

• GTV = Gross Tumor Volume = Volume Macroscopique

• CTV = Clinical Target Volume = Volume « Microscopique »


Femme de 55 ans, Gliome Grade 3, réséqué partiel.

Flèche Jaune: l’ extension gliale visible

est limitée à l ’ Hypersignal en TI gado

IRM m T1 Gado

Flèche Blanche: zone hyper-perfusée,

rouge, plus étendue en arrière/ IRM m

IRM f Perfusion


Femme de 58 ans, Gliome de Grade 2, biopsiée.

L ’ extension gliale « visible » ne

touche pas la capsule externe Gauche

IRM m T 2

Zones hyper-perfusées (rouge & vert)

dont 1 capsulaire, non visible en IRM m

IRM f Perfusion


Homme 48 ans, Gliome Grade 2 biopsié, progression lente

Vaste zone en Hypersignal, calcifications Sur cette coupe, aucune zone focale en

en Hyposignal, contour glial mal défini. Hyper-perfusion, zone normo-perfusée

IRM m FLAIR

IRM f Perfusion


Même patient, Gliome de Grade 2, coupe sus-jacente

Aucun hypersignal, malgré une discrète

déviation du Ventricule Lat Droit :

extension microscopique ?

IRM m FLAIR

Zone focale Hyper-perfusée Insulolenticulaire

Dte, non visible en FLAIR

IRM f Perfusion


Femme 36 ans, Gliome de Gr. 2 évoluant vers le Gr. 3

Exérèse Sub-totale, résidu discret

en postérieur, contours mal définis

IRM m FLAIR

Aucune zone hyper-perfusée.

Pas de contribution utile de l ’ IRM f

IRM f Perfusion


Apport des différentes Séquences

2

Tenseur de Diffusion avec Tractographie

Contribution intéressante dans :

• Les Gliomes de Grade 2 de fort volume (plus de 6 cm).

• Les Gliomes de Grade 3 après résection partielle.

• Visualisant indirectement l ’ infiltration gliale « minimale » ,

non visible en IRM m, même en T2 / FLAIR, en relation

avec la déformation liée à la compression / dissociation de

fibres de la substance blanche par les amas tumoraux.


Homme 48 ans, Gliome Grade 2 biopsié progressant en 10 ans

Hypersignal modéré, contours flous

Flèche: infiltration microscopique ?

IRM m FLAIR

Orientation des fibres de substance

blanche modifiée au delà de

l ’ Hypersignal en IRM m FLAIR

IRM f DTI


Femme 58 ans, Gliome Grade 2, évolution lente.

Hypersignal bien visible en T2

Flèche: infiltration microscopique ?

IRM m T2

En Bleu : fibres dissociées

En Rouge: fibres comprimées

IRM m T1 Gado + IRM f Tracking

Extension microscopique ?


Apport des différentes Séquences

3

Activation avec Paradigmes du Langage et de la Mémoire

Contribution potentielle

pour diminuer la toxicité neurologique tardive de l ’ irradiation

• Pour les patients les plus jeunes, les Gliomes de Grade 2.

• Pts avec de Longues Survies médianes attendues (plus de 5 ans)

=> La RHP avec Modulation d ’ Intensité ou la Protonthérapie

peuvent éviter très précisément ces régions fonctionnelles,

tout en assurant une couverture optimale du Volume Tumoral


Homme 48 ans, Gliome Grade 2 en progression sur 10 ans

Irradiation « au plus près » du

Volume Tumoral défini par

l ’ hypersignal en IRM T2

IRM m T2

Aires impliquées dans le Langage

et la Mémoire immédiate bien visualisées

IRM m T1 Gado

+ IRM f d ’ Activation

Radiothérapie de Conformation

avec Modulation d ’ Intensité

Isodose 95%


Discussion

D’ autres techniques d’ Imagerie Fonctionnelle existent.

• La Spectroscopie MR : véritable examen « métabolique », elle

n’ est pratiquée en mode Multivoxel que par quelques équipes

au niveau mondial et requiert des puissances de calcul telles que

l’ analyse est souvent limitée à une partie du Volume tumoral.

La taille du Voxel est de 1 cm 3 , résolution spatiale médiocre.

• La TEP utilisant la Méthionine marquée au C -11 a suscité

plusieurs publications récentes et encourageantes. Elle a une

résolution spatiale structurellement limitée, supérieure à 3 mm.

Elle est coûteuse en investissement et en consommable.

De plus, elle nécessite l’ existence d’ un cyclotron à proximité.


Conclusion

• En complément de la TDM et de l’ IRM m ,

• L’ IRM f apporte des données vraiment nouvelles

pouvant modifier à terme la planification en radiothérapie

de haute précision des Gliomes cérébraux primitifs.

• Elle bénéficie d’ une excellente faisabilité, se compare

favorablement aux autres techniques Fonctionnelles :

TEP à la Méthionine, Spectroscopie-MR.

• Elle ne nécessite aucune injection de produit Radioactif.


Conclusion

(suite)

Cependant, des progrès doivent être obtenus dans :

La Validation des Protocoles d’ acquisition (tracking).

La Quantification des données, permettant ainsi

Le Recalage des Images de l ’ IRM f vers l ’ IRM m

La Corrélation des Images avec l ’ évolution clinique

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