IRM des écoulements de LCS et du sang dans les hypertensions intracrâniennes idiopathiques

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1 IRM des écoulements de LCS et du sang dans les hypertensions intracrâniennes idiopathiques C. Capel 1,2,3, C. Gondry-Jouet 2,4, R. Bouzerar 1,2, O. Balédent 1,2 1.Service de traitement d image, CHU AMIENS, FRANCE 2.BioFLOW Image, AMIENS, FRANCE 3.Service de Neurochirurgie, CHU AMIENS, FRANCE 4.Service de Radiologie, CHU AMIENS, FRANCE

2 Imageries des Hypertensions intracrâniennes (HTIC) Dilatation de la gaine des nerfs optiques (45% des HTIC) Nerfs optiques tortueux (40% des HTIC) Aplatissement de la partie postérieure de la sclère (80% des HTIC) Taille des ventricules normale ou ventricules fentes (100%) Aspect de selle turcique vide (70% des HTIC) Brodsky, Ophtalmology, 1998

3 Venographie par IRM et TOF Il existe une variabilité importante du système de drainage cérébral Stoquart-ElSankari et al, J Cereb Blood Flow Metab, 2009 Venographie par IRM Time of Flight Développement d un drainage veineux postérieur Aspect de sinus transverse collabé Farb, Neurology, 2003 Higgins et al, J Neurol Neurosur Psychiatry, 2004

4 Physiologie des écoulements crâniospinaux Bulk flow Les écoulements «lents» de LCS, ou «bulk flow», représentent le cheminement du LCS depuis son site de sécrétion vers son site de résorption. Les sites de sécrétion sont classiquement les plexus choroïdes mais d autres sites ont été décrits (capillaires, espaces sousarachnoidiens, épendyme ventriculaire). Le débit de sécrétion du LCS est d environ 500ml/24h chez un adulte sain pour un volume de LCS d environ 150ml. La résorption se fait préférentiellement au niveau des granulations sous-arachnoïdiennes et secondairement au niveau des villosités arachnoïdiennes au contact des veines épidurales, des gaines périneurales, des gaines périvasculaires et au niveau de l épendyme. Ce volume de LCS associé au volume de parenchyme et de sang établit la PIC moyenne. Johanson CE., et al, Cerebrospinal ffuid Research, 2008 Pollay M., Cerebrospinal Fluid Research, 2010 Johanson CE., et al, Methods Mol. Biol., 2011 D après Netter Le Bulk Flow était initialement décrit comme étant le cheminement du LCS depuis les plexus choroides vers les granulations sousarachnoidiennes. Cette conception n est plus d actualité car il existe de nombreux sites de sécrétion et de résorption.

5 Physiologie des écoulements crâniospinaux Ecoulements Pulsatiles On observe également un écoulement pulsatile du LCS synchronisé sur la fréquence cardiaque: La boite crânienne est rigide. À chaque systole, il existe une entrée de sang artériel augmentant le volume vasculaire intracrânien. Cette variation du volume vasculaire intracrânien est rapidement compensée par une chasse du LCS intracrânien vers les espaces sous-arachnoidiens rachidiens. Dans un troisième temps, on peut observer une chasse veineuse diminuant le volume vasculaire intracrânien et permettant un retour du LCS vers les espaces sousarachnoidiens intracrâniens. La variation de la PIC au cours du cycle cardiaque résulte directement des écoulements (sang, LCS) et de la compliance du système. Greitz D, et al., Neuroradiology, 1992 Henry-Feugeas, et al., Magn Reson Imaging, 1993 Baledent O, et al., Invest Radiol, 2001 Greitz D., Neurosurg Rev, 2004

6 IRM en contraste de phase Permet de quantifier les écoulements De sang artériel et veineux Du LCS des espaces sousarachnoidiens périmédullaires et intracrâniens Du LCS intraventriculaire Feinberg et Mark, Radiology, 1987 Balédent et al., Invest Radiol, 2001 Reconstruction 3D des débits de sang artériel et veineux cervicaux et des oscillations du LCS sousarachnoidien et intraventriculaire Fusion sur des séquences morphologiques à partir du logiciel élaboré au CHU d Amiens

7 Compartiments étudiés LCS C2C3 : 5 à 10 cm/sec Vasculaire C2C3 : 80 cm/sec Cliquer sur chaque image pour lancer la vidéo LCS cervical Vasculaire cervical

8 Compartiments étudiés LCS C2C3 : 5 à 10 cm/sec Vasculaire C2C3 : 80 cm/sec Carotide interne Veine jugulaire Artère vertébrale LCS cervical Vasculaire cervical

9 1 2 Analyse des flux de LCS LCS C2C3 : 5 à 10 cm/sec Convention: En positif: débit entrant dans la boite crânienne En négatif: débit sortant de la boite crânienne Chaque voxel caractérise une vitesse qui est mesurée sur 32 phases au cours du cycle cardiaque. Ces données ont été analysées via un logiciel du laboratoire de traitement d image. Ce logiciel (tidam.fr) permet d extraire une région d intérêt pour chaque compartiment étudié permettant le calcul d une courbe de débit à partir des 32 acquisitions au cours d un cycle cardiaque. Enzmann et al., Radiology, 1991 Greitz LCS et al., cervical Neuroradiol, 1992 Enzmann et al., Am J Neuroradiol, 1993 Alperin et al., Magn Reson Med, 1996 Balédent et al., Invest Radiol, 2001

10 Analyse des flux sanguins Vasculaire C2C3 Venc = 80 cm/sec Convention: En positif: débit entrant dans la boite crânienne En négatif: débit sortant de la boite crânienne Enzmann et al., Radiology, 1991 Greitz et al., Neuroradiol, 1992 Enzmann et al., Am J Neuroradiol, 1993 Alperin et al., Magn Reson Med, 1996 Balédent et al., Invest Radiol, Débit sanguin mesuré dans la veine jugulaire interne gauche Débit sanguin mesuré dans la carotide interne cervicale gauche

11 Flux vasculaires mesurés Débit de sang artériel Débit artérioveineux Débit de sang veineux Reconstruction des courbes de débit vasculaires représentées ici sur 2 cycles cardiaques. Les courbes de débit artériel cérébral sont calculées par la somme des artères carotides et des artères vertébrales. Les courbes de débit veineux sont calculées par la somme des veines jugulaires. Le débit artérioveineux est calculé à partir de la différence entre l entrée artérielle et la sortie veineuse. Le drainage veineux et l influx de sang artériel se font en opposition de phase mais avec un délai. Le débit artérioveineux n est donc pas constant engendrant une variation du volume vasculaire intracrânien. Enzmann et al., Radiology, 1991 Greitz et al., Neuroradiol, 1992 Enzmann et al., Am J Neuroradiol, 1993 Alperin et al., Magn Reson Med, 1996 Balédent et al., Invest Radiol, 2001

12 Interactions des compartiments liquidiens et vasculaires Débit de LCS mesuré en C2-C3 Débit artérioveineux Reconstruction des courbes de débit vasculaires représentées ici sur 2 cycles cardiaques. La variation du volume vasculaire est compensé pas une chasse précoce du LCS vers les espaces sous-arachnoidiens cervicaux. Le LCS intraventriculaire mesuré au niveau de l aqueduc du mésencéphale présente une plus petite pulsatilité (10% de la chasse vers les espaces cervicaux). Enzmann et al., Radiology, 1991 Greitz et al., Neuroradiol, 1992 Enzmann et al., Am J Neuroradiol, 1993 Alperin et al., Magn Reson Med, 1996 Balédent et al., Invest Radiol, 2001

13 Calcul du stroke volume Stroke volume = 400μL Le stroke volume, ou volume oscillatoire, représente le volume de liquide mobilisé dans un compartiment au cours du cycle cardiaque. Il est calculé par l intégration de la courbe de débit. Enzmann et al., Radiology, 1991 Greitz et al., Neuroradiol, 1992 Enzmann et al., Am J Neuroradiol, 1993 Alperin et al., Magn Reson Med, 1996 Balédent et al., Invest Radiol, 2001

14 Objectif Évaluer les interactions du LCS et du sang dans les hypertensions intracrâniennes

15 Matériels et Méthodes Groupe contrôle: 16 volontaires sains Age: 37±7 ans Patients IRM-CP Groupe HTIC: 13 patients Age: 31±11 ans Critères cliniques d HTIC: Syndrome d HTIC Céphalées et/ou troubles visuels Œdème papillaire bilatéral IRM: Pas de dilatation ventriculaire Pas de thrombose veineuse évidente PL: constitution normale du LCS Sussman et al, Adv Tech Stand Neurosurg, 1998

16 IRM en contraste de phase Signa HDx 3T GE Healthcare Séquence : Cinétique par contraste de phase (fast) Acquisition en mode : rétrospectif. Synchronisation cardiaque : par le capteur périphérique pléthysmographique au doigt. Les 2 coupes sont réalisées à hauteur du disque intervertébral C2C3 avec les paramètres suivants: FOV : 14 à 16 cm2. Partial FOV : 0,75. Matrice : 256 x 128 ou 256x256 Épaisseur de coupe 5 mm. Angle bascule 30. TE et TR : minimum. Facteur d Accélération (view per segment) : 2. Nex : 1 Nombre d images par cycle : maximum, 32. Temps d acquisition: 1 minute Seule la vitesse d encodage change entre vasculaire et LCS: LCS C2C3 : 5 à 10 cm/sec Vasculaire C2C3 : 80 cm/sec

17 Résultats Groupe contrôle Groupe HTIC p Débit artériel maximal (ml/min) 1166 ± ± 174 0,09 IP artériel 0,98 ± 0,24 1,24 ± 0,36 0,60 IR artériel 0,49 ± 0,10 0,57 ± 0,10 0,03 Débit maximal Index de pulsatilité (IP) et index de resistivité (IR). IP (Q max Q min) Qmean IR (V max V min) V max

18 Résultats Débit maximal Index de pulsatilité (IP) et index de resistivité (IR). (Q max Q min) (V max V min) IP IR Qmean V max Débit artériel maximal (ml/min) Groupe contrôle Groupe HTIC p 1166 ± ± 174 0,09 IP artériel 0,98 ± 0,24 1,24 ± 0,36 0,60 IR artériel 0,49 ± 0,10 0,57 ± 0,10 0,03 Débit veineux maximal (ml/min) 554 ± ± 201 0,25 IP veineux 0,54 ± 0,12 0,50 ± 0,20 0,50 IR veineux 0,38 ± 0,17 0,38 ± 0,14 0,91

19 Résultats Débit maximal Index de pulsatilité (IP) et index de resistivité (IR). (Q max Q min) (V max V min) IP IR Qmean V max Débit artériel maximal (ml/min) Groupe contrôle Groupe HTIC p 1166 ± ± 174 0,09 IP artériel 0,98 ± 0,24 1,24 ± 0,36 0,60 IR artériel 0,49 ± 0,10 0,57 ± 0,10 0,03 Débit veineux maximal (ml/min) 554 ± ± 201 0,25 IP veineux 0,54 ± 0,12 0,50 ± 0,20 0,50 IR veineux 0,38 ± 0,17 0,38 ± 0,14 0,91 Débit artérioveineux maximal (ml/min) Stroke volume artérioveineux (μl/cc) 286 ± ± 27 0, ± ± 265 0,007

20 Résultats Pulsatilité LCS cervical

21 Résultats Pulsatilité LCS cervical

22 Résultats Pulsatilité LCS cervical Contrôle: Qmax = 126,6 ± 24,8 ml/min HTIC: Qmax = 206,0 ± 50,0 ml/min Le débit maximal de LCS cervical du groupe HTIC est significativement supérieur à celui du groupe témoin. p = 0,04 Qmax: pic de débit de LCS Test statistique utilisé: Mann-Whitney

23 Résultats Pulsatilité LCS cervical Contrôle: SV = 0,43 ± 0,10 ml/cc HTIC: SV = 0,57 ± 0,19 ml/cc p = Le stroke volume de LCS cervical du groupe HTIC est significativement supérieur à celui du groupe témoin. SV : stroke volume Test statistique utilisé: Mann-Whitney

24 Discussion Pendant l expansion vasculaire systolique Modifications des interactions artérioveineuses Pas d altération détectable de l entrée artérielle Pas d altération détectable de la chasse veineuse

25 Augmentation du débit artérioveineux Suppositions: Entrée artérielle et sortie veineuse sont des sinusoïdes en opposition de phase. Avec un petit délai de la chasse veineuse On mesure le débit artérioveineux Balédent, Investigative Radiology, 2004

26 Augmentation du débit artérioveineux Si on applique un discret déphasage de la sortie veineuse Balédent, Investigative Radiology, 2004

27 Augmentation du débit artérioveineux Si on applique un discret shift de la sortie veineuse Cela entraine une augmentation: du débit maximal ET du stroke volume Balédent, Investigative Radiology, 2004

28 Conclusion Sur cette petite population d'htic, Les flux artériels et veineux ne sont pas significativement anormaux alors que les oscillations du LCS vers le canal rachidien sont augmentées. Même si aucune modification significative des débit artériels et veineux n'a été retrouvées, nous avons montré qu'un petit déphasage de la sortie veineuse peut entrainer une augmentation de la pulsatilité artérioveineuse et donc de l'expansion cérébrale au cours du cycle cardiaque. Augmentation qui se traduirait par une augmentation de la chasse du LCS intracrânien et ou une augmentation de la pression intracrânienne. L'augmentation des oscillations du LCS au cours du cycle cardiaque accessibles par l'irm de flux est un élément diagnostic potentiel, rapide et complémentaire de l'irm conventionnel dans l'htic Contrôle HTIC

29 IRM des écoulements de LCS et du sang dans les hypertensions intracrâniennes idiopathiques C. Capel 1,2,3, C. Gondry-Jouet 2,4, R. Bouzerar 1,2, O. Balédent 1,2 1.Service de traitement d image, AMIENS, FRANCE 2.BioFLOW Image, AMIENS, FRANCE 3.Service de Neurochirurgie, AMIENS, FRANCE 4.Service de Radiologie, AMIENS, France

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