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1 REPRODUCTIBILITÉ INTRA/INTER- INDIVIDUELLE DES MESURES DU COEFFICIENT APPARENT DE DIFFUSION (ADC) SUR LES MASSES PELVIENNES N.GOOSSENS, C.PORTEFAIX, F.VITRY, P.FORNES, C.MARCUS, C.HOEFFEL. CHU REIMS JFR 2009

2 INTRODUCTION DIFFUSION : Étudie les mouvements microscopiques des molécules d eau dans les tissus. Approche fonctionnelle Paramètre mesurable : ADC Utilisée en routine pour le diagnostic précoce d AVC Développement de l imagerie de diffusion extra-cérébrale plus récent : foie, pelvis, corps entier Différenciation tissu tumoral / non tumoral Évaluation thérapeutique Prédiction de l efficacité des traitements

3 OBJECTIFS Évaluer la reproductibilité intra et inter- observateur des mesures d ADC sur des masses tumorales pelviennes. Évaluer l impact de l injection de gadolinium sur la reproductibilité des mesures du coefficient d ADC.

4 DIFFUSION PELVIENNE Données récentes: intérêt de l ADC dans l évaluation des tumeurs pelviennes gynécologiques, prostatiques, colorectales. EN ROUTINE >>> Implique une REPRODUCTIBILITE des coefficients de diffusion. ROI (mm2) Dépend de la Taille et localisation de la ROI

5 Matériel et méthodes

6 Population Critère d inclusion : Suspicion de pathologie pelvienne tumorale sur trois mois 26 patients t consécutifs inclus prospectivement t 20 patients (14 femmes / 6 hommes) retenus, porteurs d une tumeur pelvienne ont bénéficié IRM. Porteurs de 21 tumeurs pelviennes (11 colorectales, 9 gynécologiques, 1 vésicale) Âge moyen : 58,9 ans ( ans) Confirmation anatomo-pathologique du diagnostic dans tous les cas (pièce opératoire ou biopsie)

7 Sexe Age Pathologie Pat.1 F 81 Adénocarcinome rectal Pat.2 M 66 Adénocarcinome rectal Pat.3 F 69 Adénocarcinome rectal Pat.4 F 69 Adénocarcinome rectal Pat.5 M 52 Adénocarcinome rectal Pat.6 F 70 Adénocarcinome rectal 11 Pat.7 M 76 Adénocarcinome rectal Pat.8 M 67 Adénocarcinome rectal Pat.9 F 80 Adénocarcinome rectal Pat.10 F 59 Adénocarcinome rectal Pat.11 M 64 Tumeur stromale rectale Pat.12 F 40 Carcinome épidermoïde du col utérin Pat.13 F 73 Carcinome épidermoïde du col utérin 11 tumeurs rectales Pat.14 F 71 Adénocarcinome du corps utérin Pat.15 F 77 Adénocarcinome du corps utérin Pat.16 F 69 Adénocarcinome du corps utérin Pat. 17 F 67 Adénocarcinome du corps utérin Pat.18 F 73 Adénocarcinome du corps utérin Pat.19 F 58 Sarcome utérin Pat. 20 F 68 Carcinome épidermoïde de la vulve Pat. 21 M 83 carcinome vésical 9 tumeurs gynéco. 1 vésicale

8 TECHNIQUE IRM IRM 3 Tesla (Philips Médical Systems, best, The Netherlands). Antenne corps ( imagerie parallèle SENSE ) Pas de préparation particulière. Protocole: Sagittal TSE T2 (TR/TE, 5128/96ms); DIF1: 1ère séquence de diffusion (b = 0 et 1000 s/mm²) ); Axiale et coronale TSE T2 ; DIF2 ; Axiale EG T1 après injection de gadolinium et saturation de graisse ( TR/TE, 5,5/2,8ms) ; DIF3.

9 Paramètre des séquences DIFFUSION: SE-EPIEPI Direction, axiale b, 0 et 1000 s/mm² TR/TE/TI, 4963/62/260ms Matrice, 124X101 Nombres de coupes, 25 Epaisseur de coupe/gap, 5mm/0mm Champ de vue, mm Temps d acquisition, 5minutes

10 ANALYSE DES IMAGES D après les 3 séquences de diffusion, 3 cartographies ADC ont été construites. Sur chacune de ces trois cartographies, 2 ROIs de taille différente ( 50 et 100 mm²) ont été dessinées: Au niveau des masses pelviennes Au niveau des organes pelviens (muscles grands fessiers droits, prostates et utérus a priori sains ). Taille et localisation des ROIs constantes sur toutes les cartographies : «copier/coller». Par 2 observateurs Les mesures sur les masses pelviennes ont été répétées à 4 semaines d intervalle (sur les mêmes cartographies sans avoir accès aux mesures initiales)

11 ANALYSE DES IMAGES DIF1 DIF2 DIF3

12 Analyse statistique 1 Impact de l injection du gadolinium Méthode statistique: Test t de Student. caractère significatif ifi : p< 0, Comparaison des coefficients d ADC sur les masses pelviennes : Entre DIF1 et DIF3 Entre DIF2 et DIF3 Entre DIF1 et DIF2 Pour des ROIs de 50 et 100mm²

13 Analyse statistique 2: Reproductibilité intra-observateur Méthode statistique: Bland et Altman. Différence acceptable entre 2 ADC : 0,2 x 10-3 mm²/sec. Comparaison des coefficients d ADC: Mesurés entre DIF1 et DIF2 sur 3 groupes : - masses pelviennes - prostates et utérus sains - muscles fessiers Réévalués à 4 semaines sur les masses pelviennes. Pour des ROI de 50 et 100mm mm²

14 Analyse statistique 3 Reproductibilité inter observateur Méthode statistique: Bland et Altman. Différence acceptable entre 2 ADC : 0,2 x 10-3 mm²/sec. Comparaison des coefficients d ADC sur les masses pelviennes entre les 2 observateurs Pour des ROIS de 50 et 100 mm².

15 RESULTATS ADC MOYEN ± ECART TYPE ( 10-³ mm²/s) : ROI 100mm² DIF1 DIF2 DIF3 Tumeurs rectales 1,103±0,462 1,14±0, ,687±O, O,637 Tumeurs gynéco 1, ±0,335 1, ±0,92 0, ±0,24 Tumeur vésicale 0,764 0,782 0,618

16 EFFET DU GADOLINIUM Taille des ROI 100 mm2 50mm2 Séquences de diffusion comparées DIF1/DIF2 DIF1/DIF3 DIF2/DIF3 DIF1/DIF2 DIF1/DIF3 DIF2/DIF3 P(significativité bilatérale) 0,187 0,007 0,002 0,291 0,032 0,004 GROUPE MASSES PELVIENNES J0 Observateur 1 J0 P< 0,05

17 EFFET DU GADOLINIUM Taille des ROI 100 mm2 50mm2 Séquences de diffusion comparées DIF1/DIF2 DIF1/DIF3 DIF2/DIF3 DIF1/DIF2 DIF1/DIF3 P(significativité bilatérale) 0,137 0,003 0,002 0,241 0,041 DIF2/DIF3 0,008 GROUPE MASSES PELVIENNES J0 P< 0,05 Observateur 2

18 RÉSULTATS : effet de l injection de gadolinium La valeur de l ADC diminue après injection de gadolinium. i Quelle que soit la taille des ROI : p < 0,05 pour les masses pelviennes évaluées à J0 et à 4 semaines, pour les 2 observateurs. Par contre: pas de différence significative entre les mesures d ADC des séquences DIF1 et DIF2.

19 RÉSULTATS : reproductibilité intra observateur entre DIF1 et DIF2 Bland et Altman Masses pelviennes

20 RÉSULTATS : reproductibilité intra observateur entre DIF1 et DIF2 muscles fessiers

21 RÉSULTATS : reproductibilité intra observateur entre DIF1 et DIF2

22 RÉSULTATS : reproductibilité des mesures d ADC avant injection de gadolinium Reproductibilité pour les ADC mesurés: Avec des ROI de 100 mm² Au sein des masses pelviennes Non reproductible sur les muscles fessiers: Organe «périphérique» Artéfacts de repliement et courants induits de Foucault

23 RÉSULTATS : reproductibilité intra- observateur des mesures d ADC à 4 semaines

24 RÉSULTATS : reproductibilité intra- observateur des mesures d ADC à 4 semaines exemple : masses pelviennes, DIF 1

25 RÉSULTATS : reproductibilité inter- observateur des mesures d ADC

26 RÉSULTATS : reproductibilité intra/inter-observateur des mesures d ADC Reproductibilité des ADC : Pour des ROI de 50 et 100 mm² Avant injection de gadolinium. Les mesures d ADC après injection de gadolinium ne sont pas reproductibles.

27 les limites Faible nombre de patients. Seule la valeur de b = 1000 s/mm² a été évaluée. Une seule séquence de diffusion a été réalisée après injection de gadolinium. Pas d étude sur des tailles de ROI adaptées aux dimensions lésionnelles.

28 CONCLUSION L injection de gadolinium entraîne une baisse significative des ADC. Reproductibilité statistiquement significative des ADC: Avant injection de gadolinium. Avec des ROI de 100 mm². Reproductibilité intra et inter observateur statistiquement significative des ADC pour des ROI de 50 et 100 mm².

29 CONCLUSION : pour la pratique quotidienne SÉQUENCE AVANT INJECTION DE GADOLINIUM

30 Bibliographie : Firat, Ahmet ; Sanli, Bayram ; Karakas, Hakki ; Erdem, Gulnur. The effect of intravenous gadolinium-dtpa on diffusion-weighted imaging. Neuroradiology, vol 48, n 7, July 2006, pp (6). 470(6). Chen G, Jespersen SN, Pedersen M, Pang Q, Horsman MR, Stodkidle-Jorgensen H. Intravenous administration of Gd-DTPA prior to DWI does not affect the apparent diffusion constant. Magn Reson Imaging Jun; 23(5): Chiu FY, Jao JC, Chen CY, Liu GC, Jaw TS, Chiou YY, Hsu FO, Hsu JS. Effect of intravenous gadolinium-dtpa on diffusion-weighted magnetic resonance images for evaluation of focal hepatic lesions. J Comput Assist Tomogr Mar-APR; 29(2): Kei Yamada, MD, PhD; Hiroshi Kubota, MS; Osamu Kizu, MD, PhD; Hisao Nakamura, MD; Osamu Kizu, MD, PhD; Hisao Nakamura, MD; Hirotoshi Ito, MD; Sachiko Yuen, MD; Masahiro Makino, MD, PhD; Marc Van Cauteren, PhD; Tsunehiko Nishimura, MD, PhD. Effect of Intravenous Gadolinium- DTPA on Diffusion-Weighted Images. Stroke. 2002;33: A Ogura, K. Hayakawa, T. Miyati, F. Maeda. The Effect of Susceptibility of Gadolinium Contrast Media on Diffusion-weighted Imaging and the Apparent Diffusion Coefficient. Acad Radiol Jul; 15(7): Kwee TC, Takahara T, Luijten PR, Nievelstein RA. ADC measurements of lymph nodes: Inter and intra-observer reproducibility study and overview of the literature. Eur J Radiol Apr 15. Adam X. Braithwaite, MD Brian M.Dale, PHD Daniel T. Boll, MD Elmar M. Merkle, MD. Short and midterm reproducibility of Apparent Diffusion Coefficient Measurements at 3.0-T Diffusion-weighting Imaging of the Abdomen. Radiology; vol 250: n 2 Feb Thomas C. Kwee, MD, Taro Takahara, MD, PhD, Dow-Mu Koh, MD, PhD, Rutger A.J Nievelstein, MD, PhD, and Peter R. Luijten, PhD. Comparison and reproducibility of ADC Measurements in breath hold, Respiratory Triggered, and free-breathing Diffusion-Weighted MR imaging of the liver. J. Magn. Reson. Imaging; 28: A Ozturk, A.D Sasson, J.A.D. Farrell, B.A Landman, A.C.B.S da Motta, A. Aralasmak, D.M.Yousem. Regional Differences in Diffusion Tensor Imaging Measurements: Assessment of Intrarater and interrater Variability. AJNR 29 Jun-Jul Jul Koh DM, Blackledge M, Collins DJ, Padhani AR, Wallace T, Wilton B, Taylor NJ, Stirling JJ, Sinha R, Walicke P, Leach MO, Judson I, Nathan P. Reproducibility and changes in the apparent diffusion coefficients of solid tumours with combrestatin A4 phosphate and bevacizumab in two centre phase 1 clinical trial. Eur Radiol Jun 23. BILGILI Y, UNAL B. Effect of region of interest on interobserver variance in apparent diffusion coefficient measures. AJNR Am J Neuroradiol 2004; 25: Ogura A, Hayakawa K, Miyati T, Maeda F. Effects of iodinated contrast agent on diffusion Weighted Magnetic Resonance Imaging. Acad Radiol Jun 19. Yoshikawa T, Kawamitsu H, Mitchell DG, Ohno Y, Ku Y, Seo Y, Fujii M, Sugimura K. ADC measurement of abdominal organs and lesions using parallel imaging technique. AJR Dec;187(6):

31 Anwar R. Padhani, Guoying Liu, Dow Mu-Koh, Thomas L. Chenevert, Harriet C. Thoeny, Taro Takahara, Andrew Dzick-Jurasz, Brian D. Ross, Marc Van Cauteren, David Collins, Dima A Hammoud, Gordon J. S. Rustin, Bachir Taouli, Peter L Choyke. Diffusion-Weighted Magnetic Resonance Imaging as a Cancer Biomarker: Consensus and Recommendations. Neoplasia 2009 Feb; 11: Tomohiro Namimoto, Kazuo Awai, Yumi Yanaga, Toshinori Hirai, Yasuyuki Yamashita. Role of diffusion-weighted imaging in the gynaecological diseases. Eur Radiol Mar; 19(3): Whittaker CS, Coady A, Culver L, Rustin G, Padwick M, Padhani AR. Diffusion-weighted MR imaging of female pelvic tumors: a pictural review. Radiographics May-Jun; 29(3): Takashi Koyama, Kaori Togashi. Functional MR Imaging of the Female Pelvis. J. Magn. Reson. Imaging 2007; 25: Kilickesmez 1112Kilickesmez O, Cimilli T, Inci E, Kayhan A, Bayramoglu S, Tasdelen N, Gurmer N. Diffusion- weighted MRI of urinary bladder and prostate cancers. Diagn Intern Radial Jun; 15(2): Zelohof B, Pickles M, Liney G, Gibbs P, Rodrigues G, Kraus S, Turnbull L. Correlation of diffusion-weighted magnetic resonance data with cellularity in prostate cancer. BJU Int Apr; 103(7): Jacobs MA, Ouwerkerk R, Petrowski K, Macura KJ. Diffusion-weighted imaging with apparent diffusion coefficient mapping and spectroscopy in prostate cancer. Top Magn Reson Imaging Dec; 19(6): Shinya S, Sasaki T, Nakagawa Y, Guiquing Z, Yamamoto F, Yamashita Y. The efficacy of diffusion-weighted imaging for the detection of colorectal cancer. Hepatogastroenterology Jan-Feb; 56(89): Thomassin-Naggara I, Darei E, Cuenod CA, Fournier L, Toussaint I, Marsault C, Bazot M. Contribution of diffusion-weighted Mr imaging for predicting benignity of complex adnexal masses. Eur Radiol Feb 13. Shinya Fujii, Suguru Kakite, Keisuke Nishihara, Yoshiko kanasaki, Tasuku harada, Junzo Kigawa, Toshio Kaminou, Toshide Ogawa. Diagnostic Accuracy of Diffusion-Weighted Imaging in differentiating Benign From Malignant ovarian Lesions. J. Magn. Reson. Imaging 2008; 28: Chen J, Zhang Y, Liang B, Yang Z. The utility of diffusion-weighted MR imaging in cervical cancer. Eur J Radiol May 11. Namimoto T, Yamashita Y, Awai K, Nakaura T, Yanaga Y, Hirai T, Saito T, Katabuchi H. Combined use of T2- weighted and diffusion-weighted 3T MR imaging for differentiating uterine sarcomas from benign leiomyomas. Eur Radiol Jun 6. Messiou C, Morgan VA, De Silva SS, Ind TE, Desouza NM. Diffusion weighted Imaging of the uterus: regional ADC variation with oral contraceptive usage and comparison with cervical cancer. Acta Radiol May 15:1-6. RUBESOVA E, GRELL AS, DE MAERTELAER V, METENS T, CHAO SL, LEMORT M. Quantitative diffusion imaging in breast cancer: a clinical prospective study. J Magn Reson Imaging 2006; 24:

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