Présentation d un logiciel d analyse fonctionnelle en uro-irm

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1 Présentation d un logiciel d analyse fonctionnelle en uro-irm PH Vivier, M. Dolores, P. Zhang, P. Vannoorenberghe, I. Gardin, J.N. Dacher LITIS EA 4108 Faculté de Médecine et de Pharmacie de Rouen Service de Radiologie - CHU de Rouen

2 Sommaire Introduction Lancement du logiciel Evaluation de la fonction rénale séparée 1. cinétique de rehaussement 2. volumétrie rénale Evaluation de l excrétion 1. Interprétation morphologique des rénogrammes excrétoires 2. Temps de demi-décroissance (T1/2) 3. Signal résiduel normalisé 4. Calcul d un intervalle de temps : temps de transit rénal Recalage Enregistrement d une vidéo Rapport PDF Annexe : Protocole d acquisition d une uro-irm fonctionnelle Références

3 Introduction Sommaire

4 Le logiciel présenté est issu d une collaboration entre médecins, physiciens, et informaticiens rouennais, travaillant au sein de l équipe EA 4108 du LITIS*. Il permet d effectuer une analyse fonctionnelle d images d uro-irm dynamique. * Laboratoire d'informatique, de Traitement de l'information et des Systèmes

5 Accessibilité Dans une volonté d ouverture, le logiciel est téléchargeable gratuitement, sur le site du NIH* : Le programme ImageJ, ainsi que le plug-in dénommé «MR Urography» doivent être téléchargés et installés sur un ordinateur personnel (PC ou Mac). Les examens sont traités à partir des CD-Rom des patients. Pour cela, chaque série d images doit être exportée séparément dans un fichier. * National Institutes of Health

6 Pour quels patients? Tous les patients suspects d obstruction urinaire chronique Rappel : L obstruction est généralement définie [1] comme une pathologie entravant l écoulement des urines et qui détériorera la fonction du rein atteint en l absence de traitement L évaluation des hydronéphroses pédiatriques est dans notre centre l indication la plus fréquente

7 Analyse fonctionnelle 2 éléments fonctionnels peuvent être étudiés : la fonction rénale (glomérulaire) séparée l excrétion

8 Lancement du logiciel Sommaire

9 ImageJ Sélection du plugin MR Urography version 4

10 Analyse droite-gauche standard Analyse polaire supérieure et inférieure d une duplication urétérale

11 Choix des paramètres étudiés (par défaut : tous)

12 Evaluation de la fonction rénale séparée Sommaire

13 Fonction rénale séparée Définition : pourcentage de contribution de chaque rein à la fonction rénale globale. Normalement, chaque rein = 50 ± 10% Méthode de Rohrschneider [2,3] : Etude de la cinétique de rehaussement des reins : après injection de gadolinium acquisition dynamique T1 pendant 15 min. + Pondération des résultats de chaque rein par son volume (classiquement : estimation des volumes par une mesure des aires rénales sur une des coupes de l acquisition dynamique)

14 Fonction rénale séparée Méthode de Rohrschneider : 2 éléments nécessaires Séquence dynamique : 1 coupe coronale oblique est répétée au cours du temps après injection

15 Evaluation de la fonction rénale séparée 1 cinétique de rehaussement

16 Une région d intérêt excluant les cavités est tracée manuellement Ouverture de la séquence dynamique

17 Obtention d un rénogramme parenchymateux

18 La même opération est effectuée pour l autre rein

19 Pour travailler la partie informative (initiale) de la courbe, l échelle de temps est modifiée

20 2 points sur la portion glomérulaire de la courbe sont sélectionnés, permettant de délimiter une aire sous la courbe

21 Côté controlatéral : Par défaut les temps d évaluation sont les mêmes

22 Ratios D/G des aires sous la courbe Pente entre les 2 points sélectionnés Résultats

23 Evaluation de la fonction rénale séparée 2 volumétrie rénale

24 Segmentation des reins Le calcul des volumes rénaux est effectué : par un algorithme de segmentation 3D semi-automatique basé sur les fonctions de croyances dont la fiabilité a été évaluée* *Poster JFR 2007, section Recherche en Imagerie : Evaluation d'un algorithme de segmentation 3D basé sur les fonctions de croyance pour le calcul des volumes rénaux en IRM.

25

26 Sélection de la première image où apparaît le rein

27 Sélection de la dernière image où apparaît le rein

28 Un rectangle doit être tracé pour délimiter une zone de travail

29 Visualisation des images segmentées avec possibilité de correction manuelle

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31 La même opération est réitérée pour le rein controlatéral

32 Volumes (ml) Ratio des volumes Résultats

33 Résultat final : Ratio D/G des fonctions rénales séparées

34 Evaluation de l excrétion Sommaire

35 Rappel L appréciation du drainage des cavités rénales est complexe, et doit rester prudente aussi bien en scintigraphie qu en IRM. Plusieurs facteurs modifient sensiblement l aspect des rénogrammes excrétoires et doivent être pris en compte pour l interprétation : Fonction rénale séparée*, et son évolution +++ Importance de l hydronéphrose («effet réservoir») Réplétion vésicale (obstacle à l écoulement des urines) Acquisition uniquement en décubitus (pas d effet de la gravité) * La définition de l obstruction est basée sur l altération de la fonction

36 Evaluation de l excrétion 1. Interprétation morphologique des rénogrammes excrétoires

37 Interprétation morphologique des rénogrammes excrétoires SIGNAL obstruction G stase P vidange normale TEMPS L interprétation est dérivée de celle introduite par O Reilly [4] en scintigraphie. Elle est cependant adaptée à l IRM car contrairement à la scintigraphie, le signal (relatif) ne revient pas à son niveau de base dans les min.

38 Interprétation morphologique des rénogrammes excrétoires Une courbe de vidange normale reflète toujours la réalité. En revanche, une courbe d allure obstructive n est pas toujours associée à une obstruction.

39 Ouverture d une pile d images dynamiques

40 Contourage manuel d une région d intérêt incluant le parenchyme rénal et ses cavités

41

42 Obtention d un rénogramme excrétoire : signal relatif du rein et de ses cavités au cours du temps après injection de gadolinium

43 La même opération est répétée du côté controlatéral

44 Résultat : rénogrammes excrétoires

45 Excrétion 2. Temps de demi-décroissance (T1/2)

46 Temps de demi-décroissance (T1/2) Définition : intervalle séparant le point du rénogramme ayant l activité maximale du point correspondant à 50% de cette valeur Paramètre utilisé couramment en scintigraphie. Augmente en cas d obstruction. Mais son augmentation n est pas synonyme d obstruction.

47 T1/2 : adaptation à l IRM SIGNAL Rénogramme excrétoire 100% G 50% 0% P T1/2 TEMPS Contrairement à la scintigraphie, le signal relatif ne revient pas à sa valeur de base (0%) en fin d examen. Pour permettre un calcul du T1/2 comparable à celui de la scintigraphie : - La valeur 0% est attribuée au point P - La valeur 100% est attribuée au point G, comme en scintigraphie Remarque : Comme en scintigraphie, en cas de courbe d accumulation, et parfois de stase, le T1/2 ne peut être calculé.

48 Changement d échelle pour travailler plus facilement sur la partie initiale du rénogramme

49 Sélection du point P

50 Sélection du point G

51 Résultats calcul impossible à gauche

52 Excrétion 3. Signal résiduel normalisé (NORA)

53 NORA Définition : Normalized Residual Activity. L activité d un point tardif du rénogramme excrétoire est divisée (normalisée) par l activité d un point à un temps de référence (proche du pic maximal) x 100 Paramètre utilisé en Médecine Nucléaire pour évaluer l obstruction [5].

54 NORA en IRM S1 S2 G SIGNAL P P G T1 T1/2 Rénogramme excrétoire Vidange normale TEMPS TEMPS T2 T1 : temps de référence T2 : temps d évaluation NORA = S2/S1 x 100

55 NORA en IRM avantages et inconvénients Avantages: Indice pouvant toujours être calculé Prend en compte l effet de la fonction rénale sur la morphologie du rénogramme Inconvénients: Indice en cours d évaluation Les temps de référence (T1) (2-3 min) et les temps d évaluation (entre 10 et 20 min) ne sont pas clairement définis Nécessité d utilisation d abaques en fonction des temps

56 Exemple de calcul du signal résiduel à 15 min (NORA 15 )

57 Intervalle de temps séparant le début de la séquence et l injection de gadolinium Point évalué : 15 min (+1 min de séquence à blanc) Point de référence (pic glomérulaire)

58 Evaluation de l excrétion 4. Calcul d un intervalle de temps : temps de transit rénal (RTT) Sommaire

59 Temps de transit rénal (RTT) Définition : délai séparant : - l arrivée de produit de contraste dans le parenchyme rénal - de l arrivée du produit de contraste dans l uretère Jones et al [6] ont déterminé chez des enfants des valeurs seuil : RTT 245 s drainage normal RTT [ s] équivoque RTT > 490 s obstruction

60 Temps de transit rénal (RTT) Avantages : Simplicité Bonne reproductibilité Inconvénients : Ne prend pas en compte la fonction rénale, le volume des cavités.

61 Sélection d une image (T 75s )

62 Sélection d une image (T 175s )

63 Résultat : temps séparant les 2 images

64 Recalage Sommaire

65 Les flèches permettent de déplacer l image

66 Résultat du recalage

67 Enregistrement d une vidéo La séquence dynamique peut être animée et enregistrée Sommaire

68 La séquence dynamique peut être animée et sauvegardée en format vidéo

69 Rapport PDF Sommaire

70 Les champs «Indication» et le «Diagnostic» peuvent être complétés pour être intégrés au rapport PDF

71

72 Annexe Protocole d acquisition d une uro-irm fonctionnelle Sommaire

73 Protocole d acquisition d une uro-irm Repérage dans les 3 plans Acquisition «urographique» Séquence fortement pondérée T2 fat sat coronale oblique (balanced FFE, ou ES rapide) Acquisition dynamique EG T1 rapide 3D (ou à défaut 2D monocoupe) Positionnement coronal oblique dans l axe des reins Acquisition à blanc pendant 1 minute Puis pendant 15 minutes après injection de 0,05 mmol/kg de gadolinium ± Angio-IRM si syndrome de jonction Acquisition volumique des 2 reins Reprendre le temps tubulaire de la séquence dynamique 3D si coupes < 5 mm Sinon acquisition EG T1 coronale oblique, coupes < 5 mm Immédiatement après l angio-irm Sinon, après réinjection de 0,05 mmol/kg de gadolinium, au temps tubulaire

74 Références Sommaire

75 Références 1. Koff SA. Problematic ureteropelvic junction obstruction. J Urol 1987; 138: Rohrschneider WK, Becker K, Hoffend J, et al. Combined static-dynamic MR urography for the simultaneous evaluation of morphology and function in urinary tract obstruction. II. Findings in experimentally induced ureteric stenosis. Pediatr Radiol 2000; 30: Rohrschneider WK, Haufe S, Wiesel M, et al. Functional and morphologic evaluation of congenital urinary tract dilatation by using combined static-dynamic MR urography: findings in kidneys with a single collecting system. Radiology 2002; 224: O'Reilly PH. Standardization of the renogram technique for investigating the dilated upper urinary tract and assessing the results of surgery. BJU Int 2003; 91: Piepsz A, Kuyvenhoven JD, Tondeur M, Ham H. Normalized residual activity: usual values and robustness of the method. J Nucl Med 2002; 43: Jones RA, Perez-Brayfield MR, Kirsch AJ, Grattan-Smith JD. Renal transit time with MR urography in children. Radiology 2004; 233:41-50.

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