Pathologies tumorales thoraciques : intérêt de l IRM de perfusion et de diffusion avant biopsie

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1 Pathologies tumorales thoraciques : intérêt de l IRM de perfusion et de diffusion avant biopsie Szwarc D.(1), Bour L.(1), Chapron J.(2), Gibault L.(3), Gouya H.(1), Abdelli O.(1), Fregeville A.(1), Silvera S.(1), Vignaux O.(1), Legmann P.(1) (1) Service de Radiologie A, Hôpital Cochin (2) Service de Pneumologie, Hôpital Cochin (3) Laboratoire d Anatomopathologie, Hôpital Cochin

2 Objectifs 1. Déterminer l intérêt des séquences de diffusion et de perfusion pour différencier les lésions thoraciques bénignes et malignes 2. Démontrer l utilité de ces séquences avant biopsie trans-thoracique guidée sous scanner 3. Corréler les données anatomopathologiques à l imagerie des sites biopsiés

3 Introduction L utilisation de l IRM dans l exploration des pathologies tumorales thoraciques est en cours d évaluation. Les premières publications concernant diffusion et tumeur broncho-pulmonaire datent de 2007.

4 Diffusion données de la littérature Auteur Année Tumeur Nombre patients b value Conclusion Matoba et Al 2007 Carcinome 30 68/577 ADC Adénocarcinome supérieur à l ADC des Epidermoïdes et des Carcinomes à grandes cellules. Ohno et Al 2008 NSCLC DW-MRI aussi exact que le PET-CT pour la détection de métastases Hasegawa et Al 2008 NSCLC Bonne valeur prédictive négative de la DW-MRI pour éliminer une adénopathie médiastinale métastatique Qi et Al 2009 Lung cancer et POC Intérêt de l association T2 et DW-MRI pour différencier atélectasie / cancer Uto et Al 2009 NSCLC Utilité de la séquence DW-MRI pour différencier lésion thoracique bénigne/maligne DW-MRI : Séquence de diffusion ; NSCLC : Non Small Cell Lung Cancer ; ADC : Attenuation Diffusion Coefficient ; PET-CT : Positon Emission Tomodensitometry ; POC : PostObstructive lobar Collapse

5 Auteur Année Tumeur Nombre patients Kanauchi et Al b value Conclusion 2009 NSCLC Intérêt pour évaluer l invasion locorégionale tumorale des stades IA. Ohba et Al 2009 NSCLC Equivalente au PET-CT pour la différenciation tumeur bénigne / maligne Baysal et Al 2009 Carcinome/Até lectasie L ADC d un cancer est significativement plus bas que celui de l atélectasie Kosucu et Al 2009 NSCLC Différenciation adénopathie bénigne / tumorale - ADC différent selon le grade de malignité Razek et Al 2011 NSCLC + SCLC 31 0,300, 600 ADC = nouveau paramètre pronostic Corrélation : - Grade de malignité - Présence d adénopathie métastatique Tondo et Al 2011 NSCLC + SCLC + Pneumopathie 34 Différence significative du taux d ADC bénin / malin ADC seuil : 1,25 x 10(-3)mm(2)/s

6 Diffusion principe et technique Principe : La diffusion moléculaire est basée sur le caractère aléatoire des mouvements browniens des particules d eau selon le milieu étudié. Technique : 1. Application d un champ magnétique 2. déphasage des mouvements des protons d hydrogène par deux gradients 3. entraîne une diminution du signal pour les protons mobiles : le premier déphasage n est pas compensé par le deuxième : Hyposignal 4. Pour les protons immobiles, le premier déphasage est compensé par le deuxième : le signal n est pas atténué : Hypersignal

7 Diffusion principe et technique The Anatomical Record (New Anat.) 257: , 1999

8 Perfusion données de la littérature Intérêt dans l évaluation de la réponse à un traitement anti-angiogénique. Rôle dans la différenciation des tumeurs pulmonaires : The role of dynamic, contrast-enhanced MRI in differentiating lung tumor subtypes Pauls S, Breining T, Muche R, Schmidt SA, Wunderlich A, Krüger S, Brambs HJ, Feuerlein S. Clin Imaging Jul-Aug;35(4):

9 The role of dynamic, contrast-enhanced MRI in differentiating lung tumor subtypes Pauls S, Breining T, Muche R, Schmidt SA, Wunderlich A, Krüger S, Brambs HJ, Feuerlein S. Clin Imaging Jul-Aug;35(4): NSCLC / SCLC => Prise de contraste maximale et pente maximale de prise de contraste significativement plus élevées pour les NSCLC que pour les SCLC. Carcinomes Epidermoïdes / Adénocarcinomes => Temps écoulé avant la prise de contraste maximale et la phase de plateau significativement plus élevés pour les carcinomes épidermoïdes. Première étude analysant les différentes cinétiques de réhaussement des tumeurs broncho-pulmonaires en IRM.

10 Perfusion principe et technique Principe Utilise un produit de contraste et étudie la dynamique de celui-ci dans le réseau capillaire. Technique de premier passage => Injection IV de Gadolinium en bolus et répétition de séquences en écho de gradient => Baisse du signal par susceptibilité magnétique de la substance dans le vaisseau => Baisse du signal proportionnelle à la concentration capillaire du produit de contraste => Calcul de la variation d intensité du signal en fonction du temps d une zone d intérêt.

11 Perfusion Principe et technique

12 Matériel et Méthode Etude : Monocentrique, Observationnelle, Prospective Période : Février 2010 à avril 2011 Lieu : Service de Radiologie A, Hôpital Cochin Objet : Toute masse médiastinale ou pulmonaire nécessitant une ponction trans-thoracique

13 Matériel et Méthode 18 patients inclus Critères d inclusion - Hospitalisation au CHU pour bilan diagnostic d une masse médiastinale ou pulmonaire -Taille de la lésion > 2 cm - Accord du patient Critères d exclusion - Contre-indication à l IRM - Refus de participation

14 Matériel et Méthode IRM réalisée dans la semaine précédent la biopsie Protocole Valeur de b : 0, 50, 400, 800 s/mm2

15 Matériel et Méthode Biopsie trans-thoracique sous contrôle TDM 1. Opérateur unique 2. Ponction sous contrôle TDM 3. Aiguille Coaxiale semi-automatique 20 G Etude Anatomopathologique et immunohistochimique : 1. Des échantillons biopsiques 2. Par un seul anatomopathologiste expérimenté

16 Matériel et Méthode Relecture du scanner Caractéristiques IRM de chaque lésion 1. Taille 2. Signal T1, T2, diffusion qualitative 3. Calcul de l ADC lésionnel moyen 4. Réalisation de courbe dynamique de perfusion 5. Analyse du profil perfusionnel Corrélation des données au résultat anatomopathologique de chaque lésion.

17 Résultats 1. Adénocarcinome a) Diffusion b) Perfusion 2. Tumeurs à petites cellules et peu différenciées a) Diffusion b) Perfusion 3. Lésions bénignes 4. Détection des adénomégalies et des localisations secondaires 5. Cas clinique, intérêt avant biopsie ciblée

18 ADENOCARCINOME Nombre 5 Taille Signal T2 Signal T1 Valeur d ADC 1,1 Perfusion 3,5 cm variable variable Pic plateau Les valeurs d ADC des adénocarcinomes, en dehors des zones de nécrose, sont comprises entre 1 et 1,2 (10-3)mm2/s. Le profil perfusionnel est commun à l ensemble des lésions : prise de contraste rapide-plateau.

19 ADENOCARCINOME T2 STIR T2 STIR ADC ADC Les valeurs d ADC des adénocarcinomes, sont comprises entre 1 et 1,2 (10-3) mm2/s.

20 ADENOCARCINOME Le profil perfusionnel est commun à l ensemble des lésions : prise de contraste rapide-plateau

21 CPC et tumeurs peu différenciées Nombre 4 Taille Signal T2 Signal T1 5 cm variable variable Valeur d ADC 0,8 Perfusion Pic plateau Les valeurs d ADC des tumeurs à petites cellules et des tumeurs faiblement différenciées sont inférieures à 1 (10-3)mm2/s. Le profil perfusionnel apparaît dans notre expérience, différent : prise de contraste plus intense et plateau plus tardif.

22 CPC T2 STIR T2 STIR

23 CPC ADC ADC VALEURS D ADC FAIBLES COMPRISES ENTRE 0,8 ET 1 (10-3) mm2/s

24 CARCINOMES PEU DIFFERENCIES T2 STIR ADC VALEURS D ADC FAIBLES COMPRISES ENTRE 0,8 ET 1 (10-3) mm2/s

25 Prise de contraste plus intense et plateau plus tardif

26 METASTASES GANGLIONNAIRES T2 STIR B 800 T2 HASTE B 800 Les séquences de diffusion, couplées aux séquences T2 sensibilisent la détection des adénomégalies métastatiques

27 METASTASES PLEURALES Les séquences de diffusion, couplées aux séquences T2 sensibilisent la détection des métastases pleurales et parenchymateuses

28 LESIONS BENIGNES Les valeurs d ADC des lésions bénignes dans notre étude sont supérieures à celles des lésions malignes. Les valeurs d ADC des lésions bénignes étaient toutes supérieures à 1,2 (10-3) mm2/s.

29 LESIONS BENIGNES PNEUMOPATHIE INFECTIEUSE ABCEDEE T2 STIR Cartographie ADC Lésion cible valeur d ADC 1,4 (10-3) mm2/s

30 PNEUMOPATHIE INFECTIEUSE Taille 5 cm Signal T2 Centre en hypersignal Signal T1 Centre en hyposignal Valeur d ADC 1.4 Perfusion Prise de contraste périphérique Un ADC supérieur à 1.2 (10-3)mm2/s orientait vers une cause bénigne. L anatomopathologie retrouvait une Inflammation parenchymateuse à prédominance lymphocytaire sans prolifération carcinomateuse ni nécrose.

31 T2 STIR axial SCHWANNOME b 0 b 400 T2 STIR coronal b 800 ADC A b élevé, signal lésionnel hypointense ADC lésionnel : 2 (10-3) mm2/s

32 CAS PRATIQUE Homme de 66 ans Volumineuse masse apicale droite. Fibroscopie bronchique négative. Mais où biopsier???

33 CONCLUSION : Prolifération tumorale entièrement nécrosée Au centre.!

34 1. Pourquoi réaliser une IRM avant cette biopsie? 2. Pourquoi réaliser des séquences de diffusion? 3. Pourquoi réaliser des séquences de perfusion?

35 Diffusion ADC Diffusion b800 Variation de l ADC selon le site tumoral : ADC faible inférieur à 1 : 0,8 (10-3) mm2/s ADC élevé : 1,5 (10-3) mm2/s

36 Perfusion Prise de contraste en pic plateau dans la partie antérieure de la tumeur Pas de prise de contraste dans la partie postérieure de la tumeur

37 1. Pourquoi réaliser une IRM avant cette biopsie? Pour différencier la portion tumorale (ADC faible et rehaussement) de la nécrose postérieure (ADC élevé et absence de rehaussement) 2. Pourquoi réaliser des séquences de diffusion? Les valeurs d ADC inférieures à 1, sont en faveur du diagnostic de tumeur à petites cellules ou de tumeur peu différenciée 3. Pourquoi réaliser des séquences de perfusion? Le profil perfusionnel est en faveur du diagnostic d adénocarcinome

38 DIAGNOSTIC Carcinome peu différencié, non à petites cellules

39 POINTS CLES IRM thoracique et pathologie carcinologique : - Cible les biopsies - Distingue les lésions bénignes des lésions malignes - Oriente le diagnostic histologique : Selon l ADC : < 1 : peu differencié ou CPC 1-1,2 : adénocarcinome > 1,2 : lésion bénigne La perfusion est utile, en cours d évaluation : Prise de contraste rapide-plateau : adénocarcinome Prise de contraste intense et plateau plus tardif : peu différencié / CPC - Détection de métastases ganglionnaires et pleurales

40 VRAI QCM L IRM thoracique permet de distinguer zone tumorale / zone nécrotique : 1) VRAI 2) FAUX

41 IRM thoracique avant biopsie pulmonaire sous contrôle TDM, quelle zone biopsier? 1) Hypersignal T2, ADC bas, Prise de contraste intense 2) Hyposignal T2, ADC élevé, Peu de prise de contraste 3) Hypersignal de diffusion, ADC bas, Prise de contraste intense Réponse 3

42 Les valeurs seuils d ADC retenues pour différencier les différents types histologiques tumoraux : 1) < 1 : peu différencié, CPC 1-1,2 : adénocarcinome > 1,2 : lésion bénigne 2) < 0,8 : peu différencié, CPC 0,8-1 : adénocarcinome > 1 : lésion bénigne Réponse 1 3) < 1 : peu différencié, CPC < 1,2 : adénocarcinome >1,2 : lésion bénigne

43 Bibliographie - Correlation of apparent diffusion coefficient value with prognostic parameters of lung cancer. Razek AA, Fathy A, Gawad TA.J Comput Assist Tomogr Mar Apr;35(2): Role of diffusion-weighted imaging in the differential diagnosis of benign and malignant lesions of the chest-mediastinum.tondo F, Saponaro A, Stecco A, Lombardi M, Casadio C, Carriero A.Radiol Med Aug;116(5): Epub 2011 Feb. - Diffusion-weighted imaging of the chest. Luna A, Sánchez-Gonzalez J, Caro P.MagnResonImagingClin N Am Feb;19(1): Review. - Diffusion and perfusion MRI of the lung and mediastinum. Henzler T, Schmid-Bindert G, Schoenberg SO, Fink C.Eur J Radiol Dec;76(3): Review.

44 - Metastases in mediastinal and hilar lymph nodes in patients with nonsmall cell lung cancer : quantitative assessment with diffusion-weighted magnetic resonance imaging and apparent diffusion coefficient. Nakayama J, Miyasaka K, Omatsu T, Onodera Y, Terae S, Matsuno Y, Cho Y, Hida Y, Kaga K, Shirato H. J Comput Assist Tomogr Jan;34(1): Assessment of mediastinal tumors with diffusion-weighted single-shot echo-planar MRI. Razek AA, Elmorsy A, Elshafey M, Elhadedy T, Hamza O. J MagnResonImaging Sep;30(3): Mediastinal lymph nodes: assessment with diffusion-weighted MR imaging. Koşucu P, Tekinbaş C, Erol M, Sari A, Kavgaci H, Oztuna F, Ersöz S.J MagnResonImaging Aug;30(2): Using diffusion-weighted MR imaging for tumor detection in the collapsed lung: a preliminary study. Qi LP, Zhang XP, Tang L, Li J, Sun YS, Zhu GY.EurRadiol Feb;19(2): Epub 2008 Aug 9.

45 - Higher sensitivity and specificity for diffusion-weighted imaging of malignant lung lesions without apparent diffusion coefficient quantification. Uto T, Takehara Y, Nakamura Y, Naito T, Hashimoto D, Inui N, Suda T, Nakamura H, Chida K. Radiology Jul;252(1): Epub 2009 May 6. - The role of dynamic, contrast-enhanced MRI in differentiating lung tumor subtypes. Pauls S, Breining T, Muche R, Schmidt SA, Wunderlich A, Krüger S, Brambs HJ, Feuerlein S. ClinImaging Jul-Aug;35(4): Functional and structural characteristics of tumor angiogenesis in lung cancers overexpressing different VEGF isoforms assessed by DCEand SSCE-MRI.Yuan A, Lin CY, Chou CH, Shih CM, Chen CY, Cheng HW, Chen YF, Chen JJ, Chen JH, Yang PC, Chang C. PLoS One Jan 20;6(1):e Monitoring response to antiangiogenic therapy in non-small cell lung cancer using imaging markers derived from PET and dynamic contrastenhanced MRI. De Langen AJ, van den Boogaart V, Lubberink M, Backes WH, Marcus JT, van Tinteren H, Pruim J, Brans B, Leffers P, Dingemans AM, Smit EF, Groen HJ, Hoekstra OS. J Nucl Med Jan;52(1): Epub 2010 Dec 13.

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