Intérêt de la mesure du T2 en IRM prostatique multiparamétrique à 3T

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1 Intérêt de la mesure du T2 en IRM prostatique multiparamétrique à 3T Au Hoang Dinh, Rémi Souchon, Flavie Bratan, Florence Mège-Lechevallier, Christelle Melodelima, Olivier Rouvière Service d imagerie urinaire et vasculaire Hôpital E. Herriot - Lyon

2 1. Introduction

3 Il devient indispensable de disposer d une cartographie des foyers tumoraux intraprostatiques Une telle cartographie, si elle était précise, permettrait: De décider ou non de la pertinence de réaliser une biopsie Lorsqu une biopsie est décidée, de ne réaliser que des prélèvements dirigés, et d éliminer les biopsies «au hasard» De mieux discuter la prise en charge thérapeutique en ayant une idée précise du volume tumoral Eventuellement, de réaliser des traitements focaux rationnels en ne détruisant que les foyers tumoraux (par exemple, par ultrasons focalisés, cryothérapie, laser ou curiethérapie)

4 A ce jour l IRM multiparamétrique est la méthode d imagerie qui fournit les cartographies les plus précises En fonction du lecteur, elle peut en effet identifier et localiser correctement (1) : Quasiment tous les cancers Gleason 8-9, quel que soit leur volume % des cancers Gleason 7 de plus de 0.5cc % des cancers Gleason 7 de moins de 0.5 cc 78% des cancers Gleason 6 de plus de 2 cc % des cancers Gleason 6 de cc (1) Bratan F et al. Eur Radiol 2013; 23:2019

5 Cependant l IRM multiparamétrique garde des points faibles Son interprétation, qui combine les résultats de plusieurs séquences reste subjective Jusqu à 40-75% des lésions focales visibles en IRM sont bénignes, et pas toujours reconnues comme telles (1,2) La distinction entre cancers agressifs et cancers indolents reste difficile et subjective (1) Bratan F et al. Eur Radiol 2013; 23:2019 (2) Rouvière O et al. Eur Radiol 2012; 22:1149

6 Il serait donc intéressant de disposer de données IRM Qui permettent de distinguer: Cancers et lésions bénignes Cancers agressifs et indolents Qui soient objectives (si possible quantitatives) et indépendantes du lecteur Qui soient robustes d une machine à l autre et indépendantes du constructeur et des réglages de l appareil Le but de notre étude est d évaluer si la mesure du T2 répond à ces critères

7 2. Mesure du T2: rappels

8 Temps de relaxation T2 Le temps de relaxation T2 est le temps permettant d observer une perte de 63% de l aimentation transversale (Mxy) obtenue après impulsion radiofréquence Cette perte d aimentation est due à un déphasage progressif des spins Source d images: C.Curtet La relaxation RMN (2)

9 Comment mesure-t-on le T2? Le T2 ne peut pas être mesuré directement sur les images pondérées en T2 Pour le mesurer, il faut une séquence FSE avec de multiples échos La décroissance du signal au fil des échos permet de calculer le T2, voxel par voxel. Source d image:

10 3. Rationnel et hypothèses de l étude

11 Valeur du T2 et cellularité On sait que les liquides ont un T2 long et les macromolécules un T2 court Les tissus glandulaires présentant de nombreux canaux remplis de liquide ont un T2 long Les espaces très cellulaires (comme les cancers) ou les espaces riches en stroma (comme l hyperplasie stromale bénigne) ont un T2 court

12 Les espaces glandulaires prostatiques, riches en liquide, doivent avoir un T2 long Les cancers sont plus cellulaires et devraient avoir un T2 plus court Source d image: Tabesh A et al. IEEE 2007; 26(10): Les cancers agressifs sont encore plus cellulaires et devraient avoir un T2 encore plus court

13 Revue de littérature Quelques études ont évalué le T2 des tissus prostatiques normaux et pathologiques Elles ont montré Que le T2 de la zone périphérique normale est significativement supérieur à celui du cancer à 1.5T (1, 2) Que le T2 du cancer est corrélé à la densité cellulaire à 3 T. Le T2 a tendance à diminuer quand le score de Gleason augmente (3) (1) Roebuck JR et al. Magn Reson Imaging 2009; 27(4): (2) Langer DL et al. J Magn Reson Imaging 2009; 30(2): (3) Gibbs P et al. Invest Radiol. 2009; 44(9):

14 Rationnel de l étude Cependant, l important, d un point de vue pratique, est de savoir si la mesure du T2 est capable de discriminer tissu bénin, cancer peu agressif et cancer agressif au sein des lésions suspectes en IRM multiparamétrique

15 Buts de l étude Evaluer les T2 moyens des tissus prostatiques normaux et pathologiques à 3T Evaluer, dans une population de lésions considérées comme suspectes, la capacité de la valeur du T2 de distinguer 1. Les cancers des lésions bénignes (i.e., [cancers agressifs et non agressifs] versus [tissus bénins]) 2. les cancers agressifs des autres anomalies (i.e., [cancers agressifs] versus [cancers non agressifs et tissus bénins])

16 4. Matériel et méthodes

17 Base CLARA-P (CorréLations AnatomoRAdiologiques en IRM de Prostate) Standardisation des IRM prostatiques depuis septembre 2008 aux Hospices Civils de Lyon Protocole comprenant obligatoirement une séquence pondérée en T2, une séquence de diffusion, une séquence dynamique une séquence multi-écho (sur les IRM 3T) Toutes les coupes axiales ont même épaisseur (3 mm) et même positionnement pour permettre une comparaison directe Tout patient ayant eu une IRM multiparamétrique prostatique puis une prostatectomie aux HCL et ayant donné son accord est inclus dans la base de données

18 Base CLARA-P (CorréLations AnatomoRAdiologiques en IRM de Prostate) Pour tout patient inclus Pièce de prostatectomie traitée selon la méthode de Stanford Grandes coupes tous les 3 mm (= épaisseur des coupes IRM) Tous les foyers tumoraux sont dessinés par le même anatomopathologiste PIN Cancer Gleason 7 Relecture en aveugle de l IRM multiparamétrique par deux radiologues Contourage de toute lésion suspecte Confrontation radio-pathologique par les deux radiologues et l anatomopathologiste Bénin Malin Définition de la nature de chaque cible notée par les radiologues

19 Définition des ROIs utilisées Pour la présente étude, un troisième radiologue A sélectionné toutes les ROIs dessinées sur les IRM des patients de la base imagés à 3T Les ROIs correspondant à des cancers sont appelées «ROIs malignes ZP» et «ROIs malignes ZT» suivant leur localisation dans la zone périphérique (ZP) ou la zone de transition (ZT) Les ROIs correspondant à des lésions considérées suspectes mais bénignes sont appelées «ROIs bénignes ZP» et «ROIs bénignes ZT» suivant leur localisation A contouré le reste de la ZP et de la ZT («ROI normale ZP» et «ROI normale ZT») A calculé le T2 de chaque ROI en utilisant les cartographie T2 fournies par la séquence multi-échos

20 ROIs disponibles Pour chaque patient, on dispose donc D une ROI normale ZP D une ROI normale ZT D un nombre variable de ROIs malignes et bénignes dans la ZP et la ZT Et d une valeur du T2 moyen pour chacune de ces ROIs

21 5. Résultats 1. Population d étude et protocoles d imagerie

22 Population d étude 83 patients ont été inclus 67 patients imagés sur une IRM 3T GE MR 750 (scanner 1) 16 patients imagés sur une IRM Philips 3T Achieva X series (scanner 2) Scanner 1 Scanner 2 n Age moyen 63.1 (49-74) 60.8 (50-66) Taux moyen de PSA (ng/ml) 8.26 ( ) (0.9-60)

23 Protocole d examen Scanners 1 2 Manufacturer, field strength General Electric Medical System, 3 T Philips Medical Systems, 3 T Model name Discovery MR750 Achieva 3 T Xseries Receive coil type 32-channel PPA coil 16-channel PPA + endorectal coil Sequence T2w Dw DCE T2 map T2w Dw DCE T2 map TR (ms) TE (ms) ,28, 41,55, ,50, 75,100,125 69,83, 97,110 FOV (mm) 220x x x x x x x x 180 Acquisition matrix 384x x x x x x x x 104 b- values (s/mm 2 ) 0, , 800, 2000 Noter que pour la cartographie T2, Le TR et les TE sont différents entre les deux constructeurs Flip angle (degrees) 90/ /180 90/ /180 Slice thickness (mm) Number of temporal acq Temporal resolution (s) 7 5

24 5. Résultats 2. Résultats obtenus sur le scanner 1

25 Nombre et types de ROIs Sur les 67 patients imagés sur le scanner 1, on disposait de: 67 ROIs normales ZP 67 ROIs normales ZT 99 ROIs malignes 84 dans la ZP, 15 dans la ZT 30 (22 ZP, 8 ZT) correspondant à des cancers Gleason 6 52 (46 ZP, 6 ZT) correspondant à des cancers Gleason 7 17 (16 ZP, 1 ZT) correspondant à des cancers Gleason 8 55 ROIs bénignes 50 dans la ZP, 5 dans la ZT 25 (toutes ZP) correspondant à des lésions de néoplasie intra-épithéliale (PIN) 12 (toutes ZP) correspondant à des lésions d atrophie glandulaire 1 (ZT) correspondant à un fibroadénome 17 (12 ZP, 4ZT) sans anomalie à l analyse histologique rétrospective

26 Valeurs de T2 moyennes ROIs ZP ROIs ZT Normales Bénignes Malignes Normales Bénignes Malignes n T2 (ms) 139±26 114±17 107±18 96 ±13 86±15 85±16 La valeur de T2 était significativement plus basse dans les ROIs malignes ZP Que dans les ROIs normales ZP (p= ) Que dans les ROIs bénignes ZP (p=0.02) La valeur de T2 était significativement plus basse dans les ROIs malignes ZT Que dans les ROIs normales ZT (p= ) La différence de T2 entre ROIs malignes et bénignes ZT n a pas été testée vu le faible nombre de ROIs bénignes ZT

27 Diagnostic de cancer dans la ZP Dans l ensemble des ROIs ZP (ROIs normales ZP, bénignes ZP et malignes ZP), l aire sous la courbe ROC pour la discrimination des cancers est de 0.76 ZP normales + ZP bénignes ZP malignes

28 Diagnostic de cancer dans les lésions suspectes de la ZP Parmi les ROIs de la ZP considérées comme suspectes (ROIs malignes et bénignes ZP), l aire sous la courbe ROC pour la discrimination des cancers est de 0.74 ZP bénignes ZP malignes

29 Valeur du T2 en fonction du score de Gleason dans la ZP GS=5 GS=6 GS=7 GS=8/9 n T2 (ms) ±23 105±16 99±13 La valeur du T2 est significativement plus basse pour les cancers de score de Gleason 7 que pour ceux de score de Gleason 6 (p=0.009)

30 Diagnostic de cancer agressif dans les lésions suspectes de la ZP Parmi les ROIs de la ZP considérées comme suspectes (ROIs malignes et bénignes ZP), l aire sous la courbe ROC pour la discrimination des cancers agressifs est de 0.68 ZP bénignes + Gleason 6 Gleason 7

31 Risque de cancer en fonction du T2 Parmi les ROIs de la ZP considérées comme suspectes (ROIs malignes et bénignes ZP), la modélisation du risque de cancer en fonction du T2 donne la courbe suivante Probabilité de Cancer Valeur T2 (ms) Intervalle de confiance à 95% 75% 85 [80;90] 25% 176 [162;183]

32 Risque de cancer agressif en fonction du T2 Parmi les ROIs de la ZP considérées comme suspectes (ROIs malignes et bénignes ZP), la modélisation du risque de cancer agressif (Gleason 7) en fonction du T2 donne la courbe suivante Probabilité de Cancer Gleason 7 Valeur T2 (ms) Intervalle de confiance à 95% 75% 77 [74;81] 25% 132 [129;135]

33 5. Résultats 2. Résultats obtenus sur le scanner 2

34 Nombre et types de ROIs Sur les 16 patients imagés sur le scanner 2, on disposait de: 16 ROIs normales ZP 16 ROIs normales ZT 21 ROIs malignes 15 dans la ZP, 6 dans la ZT 8 (4 ZP, 4 ZT) correspondant à des cancers Gleason 6 13 (11 ZP, 2 ZT) correspondant à des cancers Gleason 7 27 ROIs bénignes 21 dans la ZP, 6 dans la ZT

35 Valeurs de T2 moyennes ROIs ZP ROIs ZT Normales Bénignes Malignes Normales Bénignes Malignes n T2 (ms) 136±31 124±32 106±26 95±17 104±27 86±8

36 Comparaison des valeurs de T2 mesurées sur les deux scanners Aucune différence significative entre les valeurs de T2 mesurées pour les différentes ROIs

37 Valeur du T2 en fonction du score de Gleason dans la ZP GS=6 GS=7 GS=8/9 n T2 (ms) 123±22 103±26 97±27

38 Comparaison des valeurs de T2 mesurées sur les deux scanners dans la ZP Pas de comparaison statistique effectuée étant donné les faibles effectifs

39 5. Conclusions

40 Conclusions (1) La mesure du T2 permet de différentier les cancers des tissus prostatiques bénins, dans la ZP et dans la ZT Dans la population difficile des lésions focales suspectes de la ZP, la mesure du T2 permet une distinction significative Des lésions bénignes et malignes Des cancers agressifs (Gleason 7) et peu agressifs (Gleason 6)

41 Conclusions (2) Pour les différents types de tissus étudiés, les mesures de T2 faites sur deux scanners différents, avec des paramètres (TR/TE) différents se sont révélées très similaires La mesure du T2 semble donc fournir des résultats robustes aux changements de constructeur ou de protocole Ceci jette les base d une évaluation quantitative du risque de malignité (ou de malignité agressive) des lésions focales prostatique indépendante du constructeur et du protocole d imagerie

42 Limites et perspectives Notre étude reste limitée par les faibles effectifs de patients étudiés, surtout sur le scanner 2 La mesure du T2 seule ne permettra pas une évaluation fine du risque de malignité (ou de malignité agressive), comme le montre nos courbes de risques qui ne dépassent jamais 80% D autres paramètres quantitatifs (ADC, Ktrans, Kep, etc ) pourraient permettre d affiner le risque de malignité (ou de malignité agressive) des lésions focales visibles en IRM prostatique. Mais leur robustesse aux changements de protocole ou de constructeur nécessite d être évaluée

43 6. A vous de jouer