Chapitre II – Imagerie quantitative et fonctionnelle thoracique
3 Évaluation du parenchyme pulmonaire en IRM grâce à la séquence UTE double écho
3.1 Le challenge technique de l’imagerie du parenchyme pulmonaire en
IRM
L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) du parenchyme pulmonaire est un challenge du fait : 1) du mouvement respiratoire qui doit être géré soit par une apnée ou une synchronisation ; 2) du faible rapport signal sur bruit (S/B) dû à la fois à la faible densité du parenchyme pulmonaire (0,1 g.cm-3, en moyenne dix fois moins que les autres tissus) et à la nature très hétérogène des microstructures alvéolaires du parenchyme qui multiplient les interfaces air-tissu (respectivement diamagnétique et paramagnétique) [6]. Ces variations de susceptibilité entre l’air et les tissus (Δχ ~ 9 ppm [37]), font décroître le signal, avec un temps
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de relaxation transverse apparent 𝑇2∗ du parenchyme, de l’ordre de 2 ms à 1,5T et de 0,5 ms à 3T [6]. L’ensemble de ces contraintes réduit l’intérêt de l’IRM en comparaison à la référence qu’est la TDM pour l’évaluation des lésions du parenchyme pulmonaire notamment les lésions à bas contraste telles que le verre dépoli ou l’emphysème. Néanmoins, l’IRM fournit, contrairement à la TDM, une imagerie multi contrastes et non ionisante. Ce dernier point peut être intéressant en pédiatrie ou dans le cas de maladies pulmonaires chroniques telles que la sarcoïdose nécessitant des contrôles réguliers [21]. De plus, les séquences à temps d’écho ultracourt (UTE pour Ultrashort Time Echo) ou temps d’écho zéro (ZTE pour Zero Time Echo) permettent, grâce à un temps d’écho inférieur à quelques dizaines de microsecondes, de visualiser le parenchyme pulmonaire [38]. Enfin, le second écho, à des temps d’écho plus standards, de l’ordre de la milliseconde, sur une séquence UTE pourrait augmenter la sensibilité et la discrimination des lésions parenchymateuses.
3.2 Protocole
La séquence 3D UTE spiral VIBE (3D-USV) est un prototype dérivé d’une séquence 3D écho de gradient, permettant l’acquisition d’images à des temps d’échos ultra-courts [38]. La séquence est utilisée ici en double écho et acquise en coupe coronale. Un déclenchement respiratoire automatique de la séquence permet de réaliser une acquisition de l’ensemble du volume pulmonaire en fin d’expiration, le tout en moins de 3 minutes. Deux méthodes de traitement des images sur console ont été appliquées : une opération de soustraction et une opération d’image OU exclusion (XOR pour Exclusive OR). Le OU exclusif est un opérateur booléen qui, pour son application en imagerie, renvoie une valeur positive uniquement si les intensités entre 2 pixels sont différentes, contrairement au OU simple qui renvoie également une valeur positive si les 2 pixels ont une même valeur positive. Dans la méthode utilisée ici, plus la différence est élevée plus la valeur renvoyée est haute.
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55 3D-USV Orientation Coronale TR/TE (ms / ms) 4,93 / 0,05 ; 1,84 Angle de bascule 5° Résolution (mm3) 1,6 x 1,6 x 1,6 Champ de vue (mm3) 600 x 600 x 250 Bande passante (Hz/px) 925 Accélération SPIRiT 3 Déclenchement Expiration Temps d’acquisition (min:sec)Selon respiration patient ~ 3:00
Table II.3-1 Paramètres de la séquence 3D-USV.
3.3 Résultats
Les résultats présentés ici sont des exemples illustratifs du potentiel de la séquence 3D-USV à double écho.
Parmi les patients inclus dans l’étude clinique, deux hommes de 39 et 26 ans, le premier porteur de nombreuses lésions pulmonaires et le seconde d’aucune lésion, ont été sélectionnés (Figure II.3-1).
La position à l’acquisition de la TDM, bras levé et acquisition en apnée en inspiration bloquée, est différente de celle en IRM, bras le long du corps et acquisition en fin d’expiration.
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Figure II.3-1 Coupes et reconstructions axiales comparant deux hommes porteurs d’une sarcoïdose pulmonaire. La maladie est à un stade plus avancé chez celui âgé de 39 ans (colonne de gauche) que chez celui de 26 ans (colonne de droite), qui a un poumon d’apparence normale. a et b montrent des coupes TDM avec les flèches matérialisant des lésions de fibrose. On retrouve les flèches correspondantes en IRM avec pour c et d le premier
écho (TE= 0,05 ms) de la 3D-USV, pour e et f, son second écho (TE= 1,84 ms), pour g et h, la différence des deux échos, et pour i et j le booléen OU exclusif.
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Les lésions de fibrose sont relativement bien visibles sur le premier écho à 0,05 ms de la séquence 3D-USV (c) mais seules les lésions les plus volumineuses sont visibles sur le second écho à 1,84 ms (e). Les lésions redeviennent bien visibles en utilisant les images acquises aux deux temps d’échos, notamment en effectuant un post-traitement basé sur une pondération OU exclusif (XOR pour Exclusive OR) (i).
Les images XOR montrent en outre une augmentation générale du signal du poumon pour le patient dont le poumon est pathologique (colonne de gauche) par comparaison avec le patient dont le poumon a une apparence normale (colonne de droite) pour un fenêtrage de contraste identique. Cette augmentation de signal suggère l’existence d’un infiltrat interstitiel pathologique (prolifération lymphocytaire et/ou fibrose collagène) même si une analyse lésionnelle fine reste difficile. Par ailleurs, les lésions de faible densité pourraient également bénéficier des reconstructions XOR (Figure II.3-2).
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Figure II.3-2 : Reconstructions coronales TDM (A et E) et TULD (B et F), coupes coronales 3D-USV TE= 0,05 ms (C et G) et image calculée XOR avec la 3D USV TE= 1,84 ms (D et H). Des plages de destruction fibreuse de faible densité sont visibles, l’une dans la partie apicale du poumon droit (ovoïde rouge) et l’autre dans la partie
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3.4 Points essentiels
- L’imagerie du parenchyme pulmonaire est un challenge en IRM mais semble possible grâce aux nouvelles séquences à temps d’écho ultra court, y compris à 3T.
- L’utilisation de différents contrastes IRM (notamment l’acquisition en double écho avec reconstructions XOR) pourrait être prometteuse pour augmenter la sensibilité des séquences UTE dans l’évaluation des lésions interstitielles [39].
- Ces résultats doivent cependant être considérés avec prudence compte-tenu des limites de notre étude, notamment en terme d’effectif.