IMAGERIE DE DIFFUSION ET PATHOLOGIE ORL

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1 IMAGERIE DE DIFFUSION ET PATHOLOGIE ORL Bonnet F¹, Labrousse M², Mérol JC², Chays A², Marcus C¹, Hoeffel C¹ 1 Pôle imagerie, Hôpital Robert Debré, CHU Reims 2 Pôle tête et cou, Hôpital Robert Debré, CHU Reims

2 Sommaire Rappels sur la diffusion Protocole des séquences Diffusion et imagerie ORL normale Diffusion et détection des lésions Diffusion et caractérisation des lésions Diffusion et suivi sous traitement des cancers ORL Diffusion et caractérisation des ganglions Message à retenir et QCM Nous présenterons les différentes pathologies sous forme de dossiers cliniques

3 Rappels sur la diffusion

4 L imagerie de diffusion s intéresse aux micromouvements (aléatoires, de type browniens) des molécules d eau à l intérieur des voxels, principalement de l eau extracellulaire. Les différences de mobilité des molécules d eau influencent le contraste des images. Des gradients de diffusion, symétriques par rapport à l impulsion RF de 180 de rephasage, sont ajoutés dans la phase préparatoire d une séquence d imagerie (le plus souvent de type SE-EPI pondérée T2) Chronogramme de la séquence

5 Les spins des molécules d eau immobiles entre l application des deux gradients sont déphasés par le premier gradient et rephasés par le second. Ils reviennent donc à leur état initial car les deux gradients de champ magnétique opposé se compensent ; il n y a pas de perte de signal. Molécules d eau immobiles : HYPERSIGNAL Les spins des molécules d eau qui se sont déplacés entre les deux applications de gradient ne sont pas rephasés par le deuxième gradient et ne retrouvent pas leur état initial car les valeurs différentes de champ magnétique ne se compensent pas ; il y a une perte de signal Molécules d eau mobiles : HYPOSIGNAL

6 Analyse quantitative : le coefficient de diffusion apparent (ADC) L ADC est un reflet quantitatif de cette diffusion dans l espace extracellulaire et donc indirectement de la cellularité tissulaire. Le calcul de l ADC est nécessaire pour s affranchir de l effet T2 et permet de définir s il existe une authentique restriction de la diffusion. Dans un tissu hypercellulaire l espace extra cellulaire est réduit, il y a une restriction de la diffusion et donc une diminution de l ADC. A l inverse, lors d une expansion de l espace extra cellulaire liquide ou de l altération des membranes cellulaires la diffusion est libre et il y a une augmentation de l ADC.

7 Les protocoles d IRM Nos examens sont réalisés avec une machine SIEMENS MAGNETOM Avanto 1,5T. Les séquences de diffusion sont associées à des séquences classiques T1, T2 (généralement sans saturation de la graisse), et après injection de chélates de Gadolinium avec saturation de la graisse. Souvent le bilan est complété par une fusion des images de diffusion avec les images d une séquence anatomique. Pour le bilan post opératoire des oreilles moyennes nous utilisons une séquence TSE single shot plus adaptée à cette région que la séquence EPI. Pour la région cervico faciale nous utilisons une séquence SE-EPI.

8 Bilan post opératoire de l oreille moyenne Antenne crâne 32 canaux Séquence T2 Haste diffusion Facteur b : b=0, b=1000 Plan : coronal Taille du voxel :1,5 mm x 1,1 mm x 3 mm Temps d acquisition 3,42 mn Rapport S/B = 1 FOV 220 Épaisseur de coupe 3,00 mm TR 2000 ms TE 109 ms Nombre d excitations : 10 Angle de bascule 150 deg Absence de saturation de la graisse

9 Région cervico faciale Antenne crâne 8 canaux Séquence axiale EPI 2D diffusion Facteur b : b=0 b=500 b=1000 Plan axial Taille du voxel : 1,9 mm x 1,9 mm x 3 mm Temps d acquisition 4,02 mn Rapport S/B = 1 FOV 280 Épaisseur de coupe 3,00 mm TR 7800 ms TE 70 ms TI 160 ms Nombre d excitations : 4 Saturation de la graisse par inversion récupération et fat sat

10 Diffusion et imagerie ORL normale A b1000 il peut exister de façon physiologique un hypersignal relatif des cornets dans les fosses nasales (flèche blanche) des glandes salivaires parotides et sub mandibulaires (flèche courbe) Les ganglions banaux sont détectés en hypersignal b1000 fusion b1000

11 Diffusion et détection tumorale

12 Surveillance du cholestéatome opéré La recherche de récidive de cholestéatome est une recherche courante en imagerie ORL. Au scanner, la cavité opératoire est souvent comblée, et il est nécessaire de préciser s il s agit uniquement de tissu fibroinflammatoire, ou s il existe un cholestéatome dans celui-ci. Il peut aussi y avoir du matériel de comblement chirurgical. Longtemps ces patients ont dû subir un 2ème look chirurgical. Puis l IRM a bien montré son efficacité grâce au temps tardif (environ 45mn) après injection de chélates de Gadolinium. Mais cette imagerie est très longue. L imagerie de diffusion est intéressante car à b1000 le cholestéatome est en hypersignal alors que le tissu fibro-inflammatoire est en hyposignal. Il y a une restriction de la diffusion dans le cholestéatome et il n y en a pas dans le granulome à cholestérine ou dans le tissu fibro-inflammatoire. Seules deux entités ont un hypersignal en diffusion : un abcès (le diagnostic est clinique) et du cérumen dans le conduit auditif externe.

13 Dossier 1 Patiente âgée de 20 ans opérée il y a 5 ans d un cholestéatome congénital attico-atrial gauche, il y a 3 ans ablation d une perle de résidu de cholestéatome avec reconstruction de la chaîne ossiculaire. Depuis 1 an elle présente une grosse inflammation de l oreille moyenne : bilan à la recherche d une récidive. T1 Gadolinium 45 mn En T1 : comblement de l oreille moyenne par du matériel en isosignal hétérogène (flèche blanche) Au temps tardif après injection de chélates de Gadolinium la récidive ne se rehausse pas ( flèche courbe), elle est enchâssée dans du tissu fibro-inflammatoire qui se rehausse fortement (flèche noire).

14 Séquence de diffusion T2 Haste coronale : Le cholestéatome attical gauche est en hypersignal (flèche) car il a une restriction de la diffusion. Le tissu fibro-inflammatoire en hyposignal n est pas vu. b1000 la séquence après injection de Gadolinium n a pas une meilleure sensibilité ni une meilleure spécificité que la séquence de diffusion non EPI. La séquence de diffusion permettrait de faire le diagnostic de récidive de cholestéatome sans faire le temps tardif après injection de chélates de Gadolinium.

15 Dossier 2 Patient âgé de 33 ans, opéré à 4 reprises d un cholestéatome congénital. Lors de la dernière intervention : ablation d un résiduel de cholestéatome par voie trans-labyrinthique suivie d une exclusion d oreille, bilan de surveillance systématique TDM : vaste cavité d évidemment comblée (flèches blanches) TDM coupe axiale TDM coupe coronale

16 IRM : en T1 et T2 le matériel de comblement de la cavité d évidement est hétérogène avec des formations nodulaires multiples en hypo, iso et hypersignal T1 T2 CISS En diffusion : présence d un nodule en hypersignal (flèche blanche), situé dans la région atticale au sein du matériel de comblement, affirmant la récidive b1000

17 La fusion des images de diffusion avec les images d une séquence anatomique permet d affiner la localisation de la récidive (flèches), elle correspond bien à un nodule non rehaussé au temps tardif après injection de gadolinium b1000 Fusion coronal Fusion axial Gadolinium 45mn

18 Région cervico faciale Le but de l IRM est d évaluer les tumeurs, de dépister les ganglions et adénopathies, avant d effectuer une surveillance post thérapeutique. L examen est fréquemment artéfacté : artéfacts de mouvement : Les patients sont souvent dyspnéiques avec toux, (BPCO) Ils ont des difficultés à garder le décubitus (gêne respiratoire) il faut bien demander au patient de ne pas avaler pendant les séquences et de ne pas bouger la langue Artéfacts de type métallique dus au matériel de traitement dentaire L anatomie de cette région est complexe. Il s agit d examens souvent difficiles à interpréter.

19 Dossier 3 Femme âgée de 47 ans consultant pour de volumineuses adénomégalies cervicales gauches. Cliniquement elle a une ulcération du sillon amygdaloglosse gauche débordant sur la base de langue : carcinome épidermoïde, peu différencié. IRM : Confirme la tumeur de la base de langue. Montre les adénopathies homolatérales (flèche noire). Visualise une extension à la vallécule gauche en isosignal T1, T2 blade, rehaussement après injection de chélates de Gadolinium (flèche blanche). T1 T2 Gadolinium

20 Séquence de diffusion à b 1000 : hypersignal des adénomégalies homolatérales (flèche blanche) et de l extension valléculaire (flèche noire) mais avec ici une mauvaise visualisation des repères anatomiques; la fusion des images de diffusion avec celles d une séquence anatomique T2 axiale améliore la détection de la pathologie, sa localisation, et son extension. B=1000 fusion

21 La comparaison de l image frontale T2 avec une fusion des images de diffusion avec cette séquence T2 améliore la détection de l extension loco-régionale à la vallécule (flèches) T2 Fusion

22 La séquence de diffusion améliore la détection des ganglions : La masse ganglionnaire homolatérale est aisément visible sur toutes les séquences (flèche noire). Mais l attention est attirée sur la séquence de diffusion par un petit ganglion controlatéral (flèche blanche). Il est difficilement individualisable de la glande submandibulaire sur les séquences classiques mais la fusion le localise précisément permettant une relecture orientée des séquences traditionnelles et une surveillance ultérieure. B=1000 fusion

23 Dossier 4 Un homme âgé de 76 ans, aux antécédents de glossectomie partielle droite, a une récidive des douleurs avec des difficultés majeures à l alimentation : Carcinome épidermoïde du bord libre droit de la langue. IRM : Franc hypersignal de diffusion de l hémilangue restante dépassant la ligne médiane (flèches blanches). La séquence de diffusion aide à l analyse de la tumeur car on est gêné par les artéfacts d origine dentaire et les antécédents chirurgicaux. Les repères anatomiques sont mal visibles sur cette séquence, mais la fusion avec une séquence anatomique permet une meilleure corrélation. fusion b1000 T1

24 Dossier 5 Une femme âgée de 89 ans présente un carcinome épidermoïde du bord libre gauche de la langue. IRM : la lésion est en hyposignal T1, isosignal T2, elle affleure la ligne médiane. Elle a un hypersignal franc en diffusion, un ADC bas. En diffusion elle ne dépasse pas la ligne médiane confirmant l absence d extension controlatérale. T1 T2 b 1000 ADC fusion

25 Dossier 6 Ce patient âgé de 62 ans,vient pour le bilan d un carcinome épidermoïde de l oropharynx droit IRM : En T1 : Volumineuse tumeur (flèches blanches) étendue à la fosse infra temporale, au muscle ptérygoïdien médial et au muscle masséter. En diffusion : la tumeur est en hypersignal (flèches blanches) ainsi que l extension au muscle ptérygoïdien médial. L ADC est bas au niveau tumoral (flèche noire). b 1000 ADC T1 fusion

26 La tumeur était bien visible sur toutes les séquences traditionnelles mais la diffusion fait une meilleure détection de l extension au plancher buccal (flèches blanches), et elle confirme l absence d extension mandibulaire. T2 b1000

27 Dossier 7 Patient âgé de 52 ans ayant une lésion de la région oropharyngée inter maxillaire droite (région rétromolaire) : carcinome épidermoïde polymorphe peu différencié à différencié kératinisant IRM : La tumeur est en isosignal T2, a un franc hypersignal en diffusion et un ADC bas (flèches blanches). À noter l hypersignal modéré en diffusion du muscle masseter avec un ADC élevé (flèche noire) évoquant plutôt des phénomènes inflammatoires associés. T2 fusion b 1000 ADC

28 Diffusion et caractérisation des pathologies ORL En diffusion le cholestéatome (flèche courbe) a un hypersignal caractéristique (restriction de diffusion) T2 b1000 En diffusion le tissu fibro-inflammatoire (flèche blanche) est en hyposignal T2 b1000

29 Dossier 7 : tumeur parotidienne Cette patiente âgée de 40 ans a une masse rénitente de 2 cm, non-fixée, indolore, située dans le lobe superficiel et moyen de la parotide gauche. IRM : la tumeur est en hyposignal T1, hypersignal T2 et a un franc hypersignal en diffusion à b1000 (flèches blanches) b1000 T1 T2

30 Courbe dynamique de la prise de contraste : Répétition toutes les 10 secondes d une pile de coupes centrée sur la tumeur, depuis le temps 0 jusqu au temps 3,25 mn de l injection du produit de contraste. Positionnement d une ROI sur la région d intérêt pour obtenir une courbe du rehaussement du signal dans le temps. Courbe de type A : pic > 120 sec, pas de Wash out (H. Yabuuchi, Radiology 2008)

31 En diffusion la tumeur a un hypersignal franc, le coefficient ADC est élevé ³ 10 ( 1,7. mm²/sec). L association d un coefficient ADC élevé à une courbe de prise de contraste de type A et aux caractéristiques du signal dans les séquences classiques fait porter le diagnostic d adénome pléomorphe. Anatomopathologie : formation nodulaire blanchâtre indurée de consistance ferme chondroïde de 2,5 x 2 x 1,5 cm dont l'étude des coupes à congélation met en évidence un adénome pléomorphe.

32 Dossier 8 tumeur parotidienne Ce patient de 56 ans est pris en charge pour une lésion parotidienne droite d'évolution rapide avec paralysie faciale et douleurs. IRM : nodule partiellement mal délimité du lobe profond (flèches blanches) de la parotide en hyposignal T2, T1. En diffusion à b1000 il est en hypersignal, il n y a pas d adénomégalie. T2 b1000 T1

33 Le coefficient ADC est bas mesuré ³ 10 à 0,8. mm²/sec La courbe dynamique de rehaussement de signal après injection de gadolinium est de type C : pic précoce < 120 sec Wash out ratio < 30 % ADC bas associé à une courbe de type C : on évoque avant tout une pathologie maligne (H. Yabuuchi, Radiology 2008) Anatomopathologie : carcinome muco-épidermoïde de haut grade

34 Diffusion et suivi sous traitement des cancers ORL

35 Dossier 9 Une femme âgée de 54 ans présente une exophtalmie gauche depuis 3 mois, des épistaxis et une anosmie depuis 4 mois : à la biopsie il s agit d un mélanome malin ethmoïdal avec importante extension locorégionale. Il est traité par chirurgie puis radiothérapie. Surveillance par IRM. IRM initiale préthérapeutique : T2 B1000 fusion En diffusion : la tumeur est en hypersignal à b=1000, Les repères anatomiques sont mal vus sur cette séquence, la fusion avec la séquence anatomique frontale T2 améliore la localisation de l hypersignal tumoral

36 Contrôle post chirurgical : en diffusion il persiste du matériel tumoral en hypersignal en ethmoïdal gauche avec une extension orbitaire. Localisation précise de celui-ci pour suivi ultérieur par la fusion avec la séquence frontale T2 (flèches blanches) b1000 T2 fusion Après radiothérapie il ne persiste qu un petit reliquat tumoral en hypersignal en ethmoïdal et en coulée le long du plancher orbitaire (flèches blanches) b1000 T2 fusion

37 Dossier 10 Patient âgé de 71 ans présentant un carcinome épidermoïde de l'oropharynx droit dont le point de départ est la base de langue remontant sur la loge amygdalienne. IRM : le bilan initial visualise un franc hypersignal tumoral en diffusion à b1000 (flèches blanches). fusion b1000 T2

38 Contrôle par IRM après traitement par radio-chimiothérapie : au sein des remaniements de signal et de morphologie post thérapeutiques, en particulier un hypersignal T1 et T2 de l hémilangue droite, il est difficile d affirmer l absence de résidu tumoral en imagerie classique. La disparition de l hypersignal tumoral en diffusion aide au diagnostic. fusion T2 b1000 fusion T2

39 Diffusion et caractérisation ganglionnaire La séquence de diffusion SE-EPI permet la détection des métastases ganglionnaires des cancers ORL. Il serait particulièrement intéressant de détecter les métastases ganglionnaires infra centimétriques. Mais les ganglions banaux sont également détectés. La caractérisation tumorale reste difficile même avec l aide de la ³ 1x10 mesure du coefficient ADC. Un ADC bas inférieur à mm²/sec est fréquemment corrélé à un envahissement métastatique mais les valeurs varient selon les protocoles et les machines. Les séquences de diffusion avec mesure de l ADC avant, pendant et après un traitement par radio-chimiothérapie seraient plus intéressantes.

40 Dossier 11 Carcinome épidermoïde moyennement différencié, infiltrant de la zone de jonction gauche chez un homme de 78 ans Un ganglion retropharyngé (flèche blanche) non accessible à l examen clinique est détecté par la diffusion, la fusion en précise le siège, il était difficilement vu sur les séquences classiques. b1000 T1 fusion

41 Dossier 12 Ce patient âgé de 64 ans présente un carcinome épidermoïde infiltrant du sillon glosso-amygdalien droit (flèches blanche). La tumeur est en isosignal T1, hypersignal en diffusion avec un ADC abaissé. fusion ADC T2 b1000

42 Il existe de volumineuses adénomégalies bilatérales (flèches blanches) en hypersignal en diffusion. Elles ont un hyposignal en ADC mesuré ³ 10 à 1,03. mm²/sec L une est plus nécrotique à droite (flèche noire) son coefficient ADC est plus élevé ³ 10 à 1,7. mm²/sec b1000 T2 b1000 ADC

43 La séquence de diffusion à b1000 détecte aussi de nombreux ganglions ne mesurant que quelques millimètres (flèches blanches). Ils sont visibles sur la séquence T2 mais leur repérage est plus aisé en diffusion. Il est impossible de dire s ils sont métastatiques tant par leur signal en diffusion que par la mesure du coefficient ADC (difficultés de positionnement de la ROI et mesure non fiable). b1000 T2 b1000

44 Message à retenir Pour le dépistage des lésions résiduelles ou récurrentes de cholestéatome l IRM avec une séquence de diffusion est l examen à pratiquer. La séquence EPI n est pas utilisable et doit être remplacée par la séquence non EPI. La séquence non EPI permettrait de se dispenser du temps tardif après injection de chélates de gadolinium, elle est plus sensible et plus spécifique.

45 Pour la pathologie tumorale cervico-faciale l IRM avec séquence de diffusion Permet la détection tumorale et facilite le bilan loco-régional Permet la détection ganglionnaire mais la caractérisation n est pas encore validée Améliore la surveillance post thérapeutique

46 QCM 1 Ce patient a un carcinome épidermoïde peu différencié de la langue en hypersignal à b1000 (flèche blanche). Sur la même coupe on détecte un ganglion controlatéral (flèche noire) du secteur II a : 1- Ce ganglion est bénin 2- Ce ganglion est tumoral 3- On ne peut pas conclure quant à la bénignité ou à la malignité

47 Ce patient a un carcinome épidermoïde peu différencié de la langue en hypersignal à b1000 (flèche blanche). Sur la même coupe on détecte un ganglion controlatéral (flèche noire) du secteur IIa : 1- Ce ganglion est bénin 2- Ce ganglion est tumoral 3- On ne peut pas conclure quant à la bénignité ou à la malignité

48 QCM 2 Dans le bilan de surveillance des cholestéatomes opérés, une séquence de diffusion EPI permet de ne pas faire un temps tardif après injection de chélates de gadolinium. 1 oui 2 non

49 Dans le bilan de surveillance des cholestéatomes opérés, une séquence de diffusion EPI permet de ne pas faire un temps tardif après injection de chélates de gadolinium. 1 oui 2 non

50 QCM 3 Quelles propositions sont exactes? 1 En séquence de diffusion sur le b 1000 les tumeurs malignes de la langue et de l oropharynx paraissent en hypersignal 2 - La petite taille des ganglions cervicaux est un facteur limitant de la fiabilité de la mesure ADC 3 - La seule mesure de l ADC permet d affirmer la malignité d une tumeur parotidienne 4 l évaluation de la réponse tumorale au traitement radio- chimiothérapie pourrait être facilitée par les séquences de diffusion

51 QCM 3 Quelles propositions sont exactes? 1 En séquence de diffusion sur le b 1000 les tumeurs malignes de la langue et de l oropharynx paraissent en hypersignal 2 - La petite taille des ganglions cervicaux est un facteur limitant de la fiabilité de la mesure ADC 3 - La seule mesure de l ADC permet d affirmer la malignité d une tumeur parotidienne 4 l évaluation de la réponse tumorale au traitement radio- chimiothérapie pourrait être facilitée par les séquences de diffusion

52 Références 1 - Middle ear cholesteatoma : non-echo-planar diffusionweighted MR imaging versus delayed gadolinium-enhanced T1- weighted MR imaging value in detection. De Foer B, Vercruysse JP, Bernaerts A, Meersschaert J,Kenis C, Pouillon M, De Beuckeleer L, Michiels J, Bogaerts K, Deckers F, Somers T, Hermans R, Offeciers E, Casselman JW. Radiology Jun;255(3) Parotide gland tumors : can addition of-diffusion-weighted MR imaging to dynamic contrast-enhanced MR imaging improve diagnosticaccuracy in characterization? Yabuuchi H, Matsuo Y, Kamitani, Setoguchi T, Okafuji T, Soeda H, Sakai S, Hatakenata M, Nakashima T, Oda Y, Honda H. Radiology Dec;249(3):

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