ETUDE DE LA MICROCIRCULATION EN IRM AU COURS DU TRAITEMENT NEOADJUVANT DU CANCERS DU SEIN

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1 ETUDE DE LA MICROCIRCULATION EN IRM AU COURS DU TRAITEMENT NEOADJUVANT DU CANCERS DU SEIN Cédric de Bazelaire, Clément Brunon, Cécile Farges Nathalie Siauve, Olivier Clément, Eric de Kerviler, Charles André Cuénod Radiologie diagnostique et interventionnelle Hôpital Saint-Louis Paris

2 1. Introduction IRM fonctionnelle du sein et chimiothérapie néoadjuvante

3 Traitement néoadjuvant du cancer du sein L IRM est le meilleur examen pour l évaluer l efficacité des traitements néoadjuvants du cancer du sein 1. Néanmoins, l IRM sous-estime les tumeurs résiduelles dans 30% environ. Certains traitements (Taxanes) ont un effet anti vasculaire plus important que l effet cytotoxique. La disparition du rehaussement précède la disparition des cellules tumorales Radiology 2007; 244:

4 Objectifs de l étude Principal Caractériser la microcirculation tumorale à l aide des cinétiques de rehaussement obtenues avec un protocole d IRM mammaire clinique. En corrélant la réponse thérapeutique évaluée à l aide des paramètres microcirculatoires à la réponse histologique. Secondaire Evaluer l impact de la fonction d entrée artérielle sur les paramètres microcirculatoires. En comparant les paramètres microcirculatoires obtenus avec une fonction d entrée mesurée aux paramètres obtenus avec une fonction d entrée estimée. 4

5 2. Matériel et Méthode IRM fonctionnelle du sein et chimiothérapie néoadjuvante

6 Déroulement de l étude Patientes 35 patientes avec un cancer du sein localement avancé à l inclusion (durée 1 an) Chimiothérapie néoadjuvante (durée 4 mois) Antracycline, Cyclophosphamide et Docetaxel IRM Avant traitement Avant la chirurgie Chirurgie 24 patientes ont été opérées après les 2 IRM Histologie Les patientes ont été classées selon la classification de Sataloff 6

7 Caractéristiques de la Cohorte 7

8 IRM Protocol «IRM sein» standard Utilisation d une antenne sein dédiée Séquence 3D T2 Fat Sat Séquence 3D T1 dynamique 8 séries de 120 coupes Bolus de 20 ml de Dotarem injecté à 2 ml/s 8

9 Statistique Les AIF mesurées et calculées ont été comparées par la technique de Bland-Altman Évaluation de la réponse à la chimiothérapie Les modifications de la tailles et des paramètres fonctionnels obtenus avec une AIF calculée et mesurée ont été comparées aux données de l histologie en utilisant des test non paramétriques (teste de Mann-Whitney et Kruskal-Wallis). Des courbes de ROC ont été calculées pour déterminer si la technique d obtention de l AIF modifiait la précision diagnostique des paramètres fonctionnels. 9

10 3. Modélisation IRM fonctionnelle du sein et chimiothérapie néoadjuvante

11 Modélisation Modèle 2 paramètres ont été calculés a partir du modèle de Tofts La perméabilité capillaire : K trans La fraction volumique interstitielle : V e Deux fonctions d entrée (AIF) Pour chaque patiente les paramètres ont été calculés à l aide de deux fonctions d entrée AIF Mesurée : par une ROI centrée sur l artère mammaire interne AIF estimée : par une fonction bi exponentielle décroissante² ROI centrée sur l artère mammaire interne droite (5 à 10 pixels) Physiol Chem Phys Med NMR 1984; 16:

12 Technique d acquisition En imagerie, l analyse de la microcirculation se base sur l étude des rehaussements artériels et tumoraux. En pratique une région d intérêt est placée sur la tumeur à explorer et sur une artère afférente. Ensuite on modélise la microcirculation en séparant la le rehaussement lié au remplissage des capillaires et le rehaussement liée au remplissage du tissu interstitiel. 12

13 Après injection on observe 1. Le rehaussement artériel 2. Le rehaussement capillaire 3. Le rehaussement interstitiel 4. Le retour veineux Temps 13

14 K trans A partir du rehaussement tumoral on peut déduire 1. Perfusion 2. Volume sanguin 3. Perméabilité 4. Volume interstitiel F V p V e Temps 14

15 Résolution temporelle Si on échantillonne bien la courbe de rehaussement tumorale Temps On peut alors calculer tous les paramètres : Perfusion Volume sanguin Perméabilité Volume interstitiel 15

16 Résolution temporelle Si on échantillonne mal le début de la courbe de rehaussement tumorale Temps On ne peut plus calculer tous les paramètres : Perfusion Volume sanguin Perméabilité Volume interstitiel 16

17 Résolution temporelle Il faut une résolution temporelle de l ordre de la seconde pour échantillonner le premier passage du bolus (premier pic). Temps Ce premier passage est indispensable pour calculer : Perfusion Volume sanguin 17

18 Résolution temporelle Avec une résolution temporelle supérieur à la seconde, il n est plus possible d échantillonner correctement le premier passage. Temps On ne peut plus calculer tous les paramètres : Perfusion Volume sanguin Perméabilité Volume interstitiel 18

19 Spécificités du sein L IRM dynamique du sein requière L analyse de grands volumes Par acquisition 3D Une haute résolution spatiale Pour l étude morphologique Analyse microcirculatoire limitée (modèle de Tofts) Perméabilité Volume interstitiel 19

20 4. Résultats IRM fonctionnelle du sein et chimiothérapie néoadjuvante

21 Histologie obtenue après chirurgie Grade de Sataloff (N=24) : Réponse complète : Réponse > 50% : Réponse < 50% 21

22 Limite de confiance (95%) Différence entre les AIFs mesurées et estimées Biais La comparaison des AIFs calculées aux AIFs mesurées montre que le calcul de l AIF est responsable d une surestimation des petites AIFs et d une sousestimation des grandes (test de Bland- Altman). Limite de confiance (95%) Cette erreur systématique est retrouvée pour K trans avec surestimation des petites valeurs et sousestimation des grandes valeurs alors que V e est globalement discrètement surestimé (+2% ± 38). 22

23 Réponse clinique En utilisant comme limite, une diminution de 50%, les performances diagnostiques de l examen clinique sont médiocres : Sensibilité = 86% Spécificité = 14% L examen clinique ne permet pas de prédire la réponse histologique (Mann-Whitney U test, P=0,5350 ) 23

24 Réponse IRM morphologique Avec une diminution de 50% de la taille tumorale (selon les critères OMS) les sensibilités et spécificités sont insuffisantes. Sensibilité = 80% Spécificité = 30% L IRM morphologique ne permet pas de prédire la réponse histologique (Mann-Whitney U test, P=0.4244) 24

25 Réponse fonctionnelle après chimiothérapie 25

26 Evolution de V e sous traitement* Groupe A : -89% Groupe B : -81% Groupe C+D : - 52% *valeurs calculées avec AIF mesurée 26

27 Evolution de K trans sous traitement* Groupe A : -91% Groupe B : -92% Groupe C+D : - 23% *valeurs calculées avec AIF mesurée 27

28 Pas de réponse Patiente de 47 ans avec un carcinome lobulaire infiltrant. Diminution de V e de 59% avec AIF mesurée Diminution de V e de 50% avec AIF calculée Diminution de la taille de 100% A,B,C : IRM avant traitement D,E,F : IRM après traitement A,D : IRM morphologique B,E : V e avec AIF mesurée C,F : V e avec AIF calculée 28

29 Réponse partielle Patiente de 45 ans avec un carcinome canalaire infiltrant de grade III. Diminution de V e de 72% avec AIF mesurée Diminution de V e de 67% avec AIF calculée Diminution de la taille de 90% A,B,C : IRM avant traitement D,E,F : IRM après traitement A,D : IRM morphologique B,E : V e avec AIF mesurée C,F : V e avec AIF calculée 29

30 Réponse complète Patiente de 35 ans avec un carcicome canalaire infiltrant de Grade III. Diminution de K trans de 98% avec AIF mesurée Diminution de K trans de 23% avec AIF calculée Diminution de la taille de 100% A,B,C : IRM avant traitement D,E,F : IRM après traitement A,D : IRM morphologique B,E : K trans avec AIF mesurée C,F : K trans avec AIF calculée 30

31 Identification des répondeurs avec V e Une Réduction de -85% de V e obtenu avec une AIF mesurée permet d identifier 10/11 patientes non répondeurs (groupe C+D) avec une sensibilité de 90%, mais exclue 6/13 patientes répondeurs (spécificité 54%; Aire sous la courbe ROC 0,83). Avec une AIF calculée, V e est moins performant (sensibilité 84%; spécificité 23%; aire sous la courbe ROC 0,74). Cependant les courbes ROC ne sont pas statistiquement différente (Delong-Delong test, P=0,3216). 31

32 Identification des répondeurs avec K trans Une Réduction de -90% de K trans obtenu avec une AIF mesurée permet d identifier 10/11 patientes non répondeurs (groupe C+D) avec une sensibilité de 91%, mais exclue 5/13 patientes répondeurs (spécificité 61%; Aire sous la courbe ROC 0,80). Avec une AIF calculée, K trans est moins performant (sensibilité 55%; spécificité 46%; aire sous la courbe ROC 0,48). Cependant les courbes ROC ne sont pas statistiquement différente (Delong-Delong test, P=0, 1475). 32

33 5. Conclusion IRM fonctionnelle du sein et chimiothérapie néoadjuvante

34 Conclusion Il est possible de calculer des paramètres microcirculatoires avec des cinétiques de rehaussement obtenues en basses résolution temporelle Cette étude reste limitée à la perméabilité et à la fraction volumique interstitielle Les paramètres K trans et V e obtenus avec une AIF mesurée sont plus discriminant Les diminutions de K trans et V e permettent de distinguer les trois groupes de réponses (A, B et C+D) Les diminutions de K trans et V e permettent de distinguer les répondeurs (A+B) et les non répondeurs (C+D) La diminution de V e permet de distinguer les réponses complètes (A) des autres réponses (B+C+D) Avec AIF calculée Pas de différence significative entre les groupes 34