IRM de diffusion et de perfusion des lymphomes cérébraux à 3T : quelles particularités?

IRM de diffusion et de perfusion des lymphomes cérébraux à 3T : quelles particularités? B Carsin-Nicol, i JC Ferré, T Gauthier, JY Gauvrit Unité de Neuroradiologie Département de Radiologie et d Imagerie Médicale - CHU de Rennes

INTRODUCTION Le but du travail a été de déterminer si, à 3T, en utilisant les mêmes méthodes classiques de diffusion et de perfusion, on obtenait des résultats similaires dans l étude des lymphomes à1,tet3t L article suivant a servi de référence

Matériel et méthodes 22 patients porteurs d un lymphome vérifié histologiquement entre mai et septembre 9, avec une lésion tumorale définie Pas de traitement par corticoïdes (ou fenêtre de 1 jours pour biopsie) 16 hommes/6 femmes 3 immunodéprimés 2 lymphomes malins non hodgkiniens (LMNH) de type B, 1 LMNH évoquant soit un type B soit un Burkitt, 1 LMNH non typé

Matériel et méthodes 22 patients Moyenne : 63 ans, médiane 67 (36-76) âge au diagnostic 2 3-39 ans 1 1 4-49 ans -9 ans 6-69 ans 7-79 ans < 6 ans > 6 ans En coordonnées le nombre de patients

Matériel et méthodes 22 patients 1 lésions multifocales (1 atteinte médullaire associée) Localisations : 9lobaires périventriculaires et du corps calleux 1 mésencéphale 1 hypothalamus 1 infratentoriel noyaux gris centraux ± périventriculaires ± lobaires

Matériel et méthodes La technique d acquisition : Utilisation d une IRM 3T Philips Achieva Séries morphologiques : T1, T1 avec injection de produit de contraste (T1iv), Flair, Diffusion (b 1) La séquence de perfusion est une 3D Presto (perfusion de 1 er passage) : 24 coupes de 4 mm, voxel acquisition 2,4 x 2,4 x 4 mm 3, (v reconstruit :1,8) 6 phases dynamiques toutes les 1, s injection automatique de Gadolinium (Dotarem, Guerbet) :,1 mmol/kg à 4, ml/s temps d acquisition = 1 min 37 pas d injection de Gadolinium préparatrice (pour la présaturation du secteur interstitiel) Limite : les IRMs ne comportaient pas toutes un bilan complet (le patient étant parfois agité)

Matériel et méthodes L analyse des images a porté sur : Le signal en T1 (par rapport à la substance grise) : Hypo-, iso- ou hyperintense, mixte Le signal en Flair : Aspect lésionnel : signal central et périphérique Le T1 iv : Aspect de la prise de contraste, en plage ou hétérogène Le coefficient apparent de diffusion (CDA) : en utilisant des régions d intérêt (ROIs) de 2 mm 2 : Avec la détermination des CDA de la lésion, de l œdème périlésionnel, de la substance blanche apparemment normale (SBAN) homolatérale et de la SBAN controlatérale Le CDA lésionnel le plus bas du volume tumoral était retenu Les calculs de Ratios ont été réalisés : CDA lésionnel/cda SBAN controlatérale CDA oedème périlésionnel/ CDA SBAN controlatérale

Matériel et méthodes L analyse de la séquence de perfusion : L analyse de deux lésions a été possible chez 6 patients, soit 26 lésions étudiées Elle a été réalisée sur une console View Forum Philips, avec obtention de cartographies couleur du volume sanguin cérébral (VSC) Les ROIs, déterminées par la série T1iv, de 1, 2, 4 mm 2, ont été choisies en fonction de : ROI 1 : l intégrale négative la + importante dans le volume, avec le calcul du ratio VSC tissu pathologique/normal maximal (VCSr). L analyse de l aspect de la courbe était réalisée pour ces ROIs ROI 2 : le + important susdécalage (en %) par rapport au retour à la ligne de base ; il est en effet considéré comme représentant la rupture de la barrière hématoencéphalique (RBHE). Le ratio VSC tissu pathologique/normal était aussi analysé pour ces ROIs

Résultats Étude du signal en T1 (22/22 patients) : 2 lésions révélées lors d un bilan d hématome 2 lésions associées à une nécrose laminaire 1 lésion présentant de discrets remaniements hémorragiques aspect en T1 2 1 1 hypo iso-hypo iso iso-hyper hyper En coordonnées le nombre de patients

Résultats Étude du signal en T2 Flair (2/22 patients) : 18/2 : les deux patients avec un hématome ne sont pas pris en compte 3 patients/4 présentaient des lésions en «cocarde» avec un fin liseré de signal différent de celui du centre tumoral aspect en Flair 2 hyper central et hypo périph 1 hyper 1 iso hypo central et hyper périph En coordonnées le nombre de patients

Résultats Prise de contraste (22/22 patients) : Les deux hématomes présentaient une zone périphérique prenant le contraste en plage et ont été comptés avec les lésions «en plage périphérique» aspect de la prise de contraste 2 1 1 en plage homogène en plage périphérique en plage hétérogène En coordonnées le nombre de patients

Résultats CDA (21/22 patients) : CDA tumoral valeur moyenne 694.1-6 mm 2 /s ; médiane 6 ; extrêmes 46/99 CDA tumoral 2 1 1 < -6 6-7 7-8 8-9 9-1 < 7 7 En coordonnées le nombre de patients

Résultats CDA tumoral / CDA SBAN controlatérale moyenne,94 ; médiane,91 : extrêmes,9/1,48 CDA œdème / CDA SBAN controlatérale 19 sujets présentaient un œdème périlésonnel moyenne 2,13 ; médiane 2,18 : extrêmes 1,3/2,8 CDA tumoral / CDA SBAN CDA oedème / CDA SBAN 2 <,8 2 1 1,8-,9,9-1 1-1,1 < 1 1 1 < 2 > 2 > 1 En coordonnées le nombre de patients

Résultats Perfusion (26/27 lésions) La perfusion n a pas été comptabilisée pour 1 patient : artéfacts de susceptibilité magnétique pour la lésion hypothalamique. 6 patients présentant des lésions multifocales ont eu 2 lésions étudiées Existe-t-il une influence de la taille de la ROI? Aucun filtrage n a été réalisé lors du traitement des images Si la ROI est x 2 (ou 4), les résultats du ratio VCSr, des données du décalage par rapport à la ligne de base sont peu modifiés Il n existe pas de grande hétérogénéité locale

Résultats ROI 1 : valeur du ratio maximal VSCr tumoral / SBAN : moyenne 3 ; médiane 2,7 ; extrêmes,8/7,1 décalage en % / ligne de base (RBHE) pour cette ROI moyenne 8,4% ; médiane 7,6% ; extrêmes -1%/4% les 26 lésions sont analysées VCSr tumoral/ SBAN Décalage / ligne de base en % 2 1 2 1 < 2 1 1-1% 1 < 2, > 2, 1 1-1% 1-2% > 4 < 2% > 6 2% En coordonnées le nombre de lésions

Ci-dessous : perfusion de type néoangiogénèse, VSCr lésion/sban = 4,2 En rouge : ROI tumorale et en vert ROI au sein de la SBAN controlatérale Ci-dessus : perfusion de type RBHE, VSCr lésion/sban =,9 ; décalage/à la ligne de base > 2%

Résultats ROI 2 : valeur maximale de susdécalage : moyenne 18% ; médiane 18% ; extrêmes -4%/4% valeur du ratio maximal VSCr tumoral / SBAN pour cette ROI moyenne 1,4 ; médiane 1,1 ; extrêmes,/3,8 une seule lésion retenue par patient, celle ayant la valeur de décalage maximale Décalage / ligne de base en % VSCr tumoral/sban 2 2 1 1 1-1% 1 < 2 1 1-1% 1-2% 1 < 2, > 2, < 2% > 4 2% > 6 En coordonnées le nombre de patients

Discussion Par rapport à l étude réalisée à 1,T, les valeurs CDA et CDA ratio à 3T sont assez voisines CDA : 71% pour des données de CDA = 717.1-6 mm 2 /s ± 12 à 1,T 14% avaient des valeurs encore plus basses Ratio CDA : 67% pour des données de ratio =,97 ±,19 à 1,T 14% avaient des valeurs encore plus basses

Discussion Les résultats en perfusion présentent par contre de franches différences si l on utilise les critères de recherche habituels avec la ROI 1 liée au ratio VSCr maximal À 1,T le ratio VSCr maximal est de 1,4 ±,6 Seulement 1 lésions/26 rentrent dans ces chiffres (38%) à 3T Dans l étude de Sugahara à 1,T : 2 cas présentent un ratio >, sans explication À 1,T, l aspect de la courbe est caractéristique en cas de remontée 2% au dessus de la ligne de base Seulement 4 lésions/26 (1%) présentent ce type de courbe à 3T si l on prend la ROI à ratio VSCr maximal 42% des lésions ont une ligne de base %

Chez un même patient, 2 lésions peuvent évoluer différemment selon ces critères 1,T, seraient bien diagnostiqués en lymphome 3% de nos patients avec le seul ratio et 2% seulement avec le susdécalage de la RBHE (avec ou sans le ratio)

Discussion Pourquoi une telle différence en perfusion à 3T? Le lymphome est connu pour être le siège plutôt d une RBHE que d une néoangiogénèse : faut-il rechercher la RBHE? L analyse des perfusions en fonction de ce critère montre des différences importantes de résultats pour un même patient et aussi entre deux lésions d un même patient Ex:mêmepatient,courbebleueàgauche,ROIdeplushautsitede VSC et courbe rose à droite, ROI de plus importante RBHE

Discussion ROI 1 avec ratio VSCr maximal ROI 2 avec la RBHE maximale VCSr tumoral/ SBAN VSCr tumoral/sban 2 1 1 1 < 2 < 2, > 2, > 4 > 6 2 1 1 1 < 2 < 2, > 2, > 4 > 6 Décalage / ligne de base en % Décalage / ligne de base en % 2 1 1 1-1% 1-1% 1-2% < 2% 2% 2 1 1 1-1% 1-1% 1-2% < 2% 2% Critères d analyse de la perfusion en fonction de la recherche de RBHE : 2x plus de lymphomes

Discussion La différence des résultats en perfusion à 3T est a priori en rapport avec un effet T2* (susceptibilité magnétique) important par rapport au T1 en techniques de type PRESTO La grande hétérogénéité au sein des résultats de perfusion à 3T est aussi probablement liée à une hétérogénéité vasculaire histologique au sein des lymphomes ; on en rapproche l étude de Sugahara à 1,T Quand le reste de l IRM morphologique est en faveur d un lymphome et que la technique de perfusion est celle utilisée en routine clinique, c est-à-dire en EG T2*, il faut probablement changer les habitudes de traitement d images et rechercher plutôt la RBHE

Nos résultats sont en faveur aussi d une modification de la valeur du susdécalage par rapport au retour à la ligne de base, avec la proposition du critère suivant : 8% Si l on excepte le patient avec la lésion infratentorielle (décalage / ligne de base <%) Tous les autres patients sont bien diagnostiqués comme des lymphomes cérébraux

Discussion Par ailleurs, l arbre décisionnel proposé par Al-Okaili et coll. permet de classer tous nos lymphomes porteurs d une masse tumorale définie, avec la diffusion, mais sans utiliser la perfusion Pour nos patients Hormis nos 2 hématomes révélateurs de lymphomes Patents porteurs d une masse tumorale intra-axiale définie 1% se rehaussent 1% ont un CDA <11.1-6 mm 2 /s 1% sont non nécrosés 1% sont des lymphomes

Conclusion Comme la spectroscopie, la perfusion T2* s intègre dans les bilans préthérapeutiques des lymphomes cérébraux et peut se révéler utile dans certains cas douteux A 3T, l analyse de la perfusion T2* doit plutôt s attacher à rechercher la zone de RBHE, si les images morphologiques plaident pour un lymphome cérébral La perfusion ne doit pas faire oublier le reste du bilan IRM pour lequel Al-Okaili et coll ont proposé un arbre décisionnel simple pour le diagnostic des lymphomes cérébraux

Références 1: Akter M, Hirai T, Makino K and all. Diffusion-weighted imaging of primary brain lymphomas : effect of ADC value and signal intensity of T2-weighted imaging. Comput Med Imaging Graph. 28 Oct;32(7):39-43 2: Al-Okaili RN, Krejza J, Woo JH and all. Intraaxial brain masses: MR imaging-based diagnostic strategy initial experience. Radiology. 27 May;243(2):39-3: Barajas RF Jr, Rubenstein JL, Chang JS, Hwang J, Cha S. Diffusion-Weighted MR Imaging Derived Apparent Diffusion Coefficient Is Predictive of Clinical Outcome in Primary Central Nervous System Lymphoma. AJNR Am J Neuroradiol. 29 Sep 3, in press 4: Cotton F, Ongolo-Zogo P, Louis-Tisserand G and all. Diffusion and perfusion MR imaging in cerebral lymphomas. J Neuroradiol. 26 Oct;33(4):22-8 : Grand S, Lefournier V, Krainik A and all. MR and CT perfusion imaging of the brain: principles and clinical applications. J Radiol. 27 Mar;88:444-71 6: Haldorsen IS, Kråkenes J, Krossnes BK, Mella O, Espeland A. CT and MR imaging features of primary central nervous system lymphoma in Norway, 1989-23 23. AJNR Am J Neuroradiol. 29 Apr;3(4):744-1 7: Hartmann M, Heiland S, Harting I and all. Distinguishing of primary cerebral lymphoma from high-grade glioma with perfusion-weighted magnetic resonance imaging. Neurosci Lett. 23 Feb 27;338(2):119-22 8: Kimura N, Ishibashi M, Masuda T and all. Primary central nervous system lymphoma with cortical laminar hemorrhage. J Neurol Sci. 29 Aug 2, in press 9: Kremer S, Oppenheim C, Schmitt E, Dietemann JL. Diffusion MRI: technique and clinical applications. J Radiol. 27 Mar;88:428-43 1: Küker W, Nägele T, Korfel A and all. Primary central nervous system lymphomas (PCNSL): MRI features at presentation in 1 patients. J Neurooncol. 2 Apr;72(2):169-77

Références 11: Liao W, Liu Y, Wang X and all. Differentiation of primary central nervous system lymphoma and high-grade glioma with dynamic susceptibility contrast-enhanced perfusion magnetic resonance imaging. Acta Radiol. 29 Mar;(2):217-2 2 12: Lüdemann L, Warmuth C, Plotkin M and all. Brain tumor perfusion: comparison of dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging using T1, T2, and T2* contrast, pulsed arterial spin labeling, and H2(1)O positron emission tomography. Eur J Radiol. 29 Jun;7(3):46-74 13: Noguchi T, Yoshiura T, Hiwatashi A and all. Perfusion imaging of brain tumors using arterial spin-labeling: correlation with histopathologic vascular density. AJNR Am J Neuroradiol. 28 Apr;29(4):688-93 14: Reiche W, Hagen T, Schuchardt V, Billmann P. Diffusion-weighted MR imaging improves diagnosis of CNS lymphomas. A report of four cases with common and uncommon imaging features. Clin Neurol Neurosurg. 27 Jan;19(1):92-11 1: Server A, Kulle B, Maehlen J and all. Quantitative apparent diffusion coefficients in the characterization of brain tumors and associated peritumoral edema. Acta Radiol. 29 Jul;(6):682-9 16: Smirniotopoulos JG, Murphy FM, Rushing EJ, Rees JH, Schroeder JW. Patterns of contrast enhancement in the brain and meninges. Radiographics. 27 Mar-Apr;27(2):2-1 17: Sugahara T, Korogi Y, Shigematsu Y and all. Value of dynamic susceptibility contrast magnetic resonance imaging in the evaluation of intracranial tumors. Top Magn Reson Imaging. 1999 Apr;1(2):114-24 18: Wintermark M, Sesay M, Barbier E and all. Comparative overview of brain perfusion imaging techniques. J Neuroradiol. 2 Dec;32():294-314 19: Zacharia TT, Law M, Naidich TP, Leeds NE. Central nervous system lymphoma characterization by diffusion-weighted imaging and MR spectroscopy. J Neuroimaging. 28 Oct;18(4):411-7