Image IRM de perfusion DCE

Principe. L’étude de la cinétique d’un produit de contraste, injecté par voie intravei-neuse dans un tissu biologique, a pour but d’examiner sa structure et sa fonction

micro-3.2. PRINCIPE GÉNÉRAL D’ACQUISITION DES SÉQUENCES IRM

(a) Image de diffusion de la prostate (b) Image ADC de la prostate

Figure 3.6 – Sur l’image de diffusion 3.6a le cancer contouré en rouge apparait en hypersignal (zone blanche) de par la restriction de la diffusion. Sur l’image ADC 3.6b, par convention, c’est l’inverse, la restriction de la diffusion apparaît en hypo-signal (zone noire). Source [36]

vasculaire. Après injection, l’agent de contraste entre dans les artérioles de la tumeur, traverse ses lits capillaires et est finalement évacué via les veines intra-tumorales. L’image IRM de perfusion, appelée dynamic contrast-enhanced (DCE) imaging, consiste à acquérir des images 3D, en pondération T1, tout au long du processus d’injection du produit de contraste afin d’étudier ses caractéristiques cinétiques. A noter que l’agent de contraste paramagnétique le plus utilisé est le gadolinium. En général, une acquisition rapide de quelques secondes permet d’observer l’intensité du signal IRM dans la tumeur. Cette ac-quisition permet de construire une courbe intensité du signal en fonction du temps dont on extrait une série de paramètres physiologiques renseignant sur la structure et la fonction du système micro-vasculaire de la tumeur. La forme de cette courbe va dépendre de plusieurs facteurs physiologiques comme la perfusion tissulaire, la Fonction d’entrée artérielle (AIF), la surface et la perméabilité capillaire ainsi que le volume de la tumeur.

Analyse qualitative. La méthode d’analyse qualitative ou visuelle des données dyna-miques est basée sur l’hypothèse que les vaisseaux tumoraux sont plus nombreux et que leur perméabilité capillaire augmente. Ceci induit un échange rapide de l’agent de contraste entre les capillaires et le tissu tumoral. Les structures tumorales présentent ainsi généra-lement un rehaussement de contraste précoce, rapide et fort tout de suite après l’injection suivi d’une perte de contraste relativement rapide. Au contraire un tissu sain présente une augmentation de contraste lente et continue (cf. figure 3.7).

Analyse semi-quantitative. Cette approche est issue de l’analyse de la courbe d’évo-lution de l’intensité du signal au cours du temps dans la tumeur. (cf. figure 3.8). Les

CHAPITRE 3. L’IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE POUR LE CANCER DE LA PROSTATE

Figure 3.7 – Exemple d’analyse qualitative d’une séquence IRM dynamique. Le foyer cancéreux présente un réhaussement de contraste (absorption plus rapide du produit de contraste) en comparaison des tissus sains avoisinant. Source [36]

paramètres qui en sont extraits sont nombreux et dépendent du choix d’un modèle mais les principaux sont :

- Temps d’arrivée (TA) : c’est le temps séparant le début de l’injection du début de rehaussement,

- Vitesse de réhaussement (WI) : indication sur la vitesse d’absorption du produit de contraste par la tumeur,

- Vitesse de lavage (WO) : caractérisation de la cinétique d’élimination du produit de contraste,

- Temps d’arrivée au pic (TTP) : c’est le temps auquel arrive le maximum de rehaus-sement,

- Pic de réhaussement (PE) : La valeur maximale du signal généralement exprimée en %.

Analyse quantitative. L’analyse quantitative utilise des modèles pharmacocinétiques basés les changements de concentration de l’agent de contraste (gadolinium) dans un tissu et sur l’artère supportant le tissu (fonctionAIF). En pratique, il est nécessaire de mesurer le temps de relaxation T1 des tissus afin de calculer la concentration de gadolinium à partir du signal observé. Dans ces modèles, le tissu est modélisé au niveau capillaire en trois compartiments élémentaires : intravasculaire (plasma), extravasculaire-extracellulaire et intracellulaire. La plupart de ces modèles reposent sur le taux d’échange d’agent de contraste entre le plasma et l’espace extracellulaire en supposant qu’il n’y a pas d’échange avec l’espace intracellulaire (figure 3.9). De même, plusieurs modèles sont proposés pour

3.2. PRINCIPE GÉNÉRAL D’ACQUISITION DES SÉQUENCES IRM

Figure 3.8 – Schéma d’une courbe de réhaussement issue d’une séquence IRM dynamique avec injection d’un produit de contraste. Les paramètres illustrés ici sont TA, WI, WO, TTPetPE. Source [36]

extraire des paramètres quantitatifs. On peut citer par exemple [97] :

— Ktrans : constante de transfert représentant principalement la perméabilité capil-laire.

— ve : fraction de volume de l’espace extravasculaire-extracellulaire, — kep = Ktrans

ve : constante de transfert décrivant le flux d’agent de contraste de l’espace extracellulaire vers le plasma,

— vp : fraction du volume de plasma.

Angiogenèse du cancer de la prostate. Comme pour la plupart des cancers, les cellules carcinomes de la prostate produisent des facteurs d’angiogénèse affectant la per-méabilité et la croissance vasculaire. Par conséquent, le nombre de vaisseaux mais aussi leur perméabilité s’en trouvent augmentés. En général, les vaisseaux tumoraux sont plus perméables, plus nombreux, plus hétérogènes mais aussi plus désorganisés que les vaisseaux normaux. En conséquence, le cancer de la prostate est généralement rapidement contrasté sur l’image IRM (approche qualitative) ; le Wash-in, le Ktrans plus élevés et le Wash-out plus rapide que pour un tissu normal (approche semi-quantitative et quantitative).

CHAPITRE 3. L’IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE POUR LE CANCER DE LA PROSTATE

Figure 3.9 – Schéma des échanges de l’agent de contraste avec les compartiments avoi-sinant. Il apparait le compartiment plasmatique vasculaire (en rouge), le compartiment extravasculaire-extracellulaire représenté par l’espace intra-cellulaire (en blanc) et l’inter-sitium (en noir) et l’agent de contraste (en jaune). ve et vpsont les fractions volumiques de l’extravasculaire-extracellulaire et du plasma respectivement. kep est la constante de flux de l’espace extravasculaire-extracellulaire vers le plasma. Ktrans = kep.v_eest une constante de transfert. Source [36]