b. Influence des agents de contraste sur l’image

Le but d’un AC est d’améliorer le contraste de l’image, soit d’augmenter le RCB entre les différents tissus.

Cas de l’effet de relaxivité :

Comme cela a été décrit dans la partie précédente, dans les images pondérées T1, plus le temps de relaxation longitudinale est court, plus le signal est intense. Dans ce cas là, la présence de l’AC rehausse le signal de la zone dans laquelle il est présent. Parallèlement, avec le même type d’agent de contraste, en pondération T2, l’utilisation d’un AC conduit à une diminution du signal des tissus concernés (diminution des temps de relaxation transversale).

Les AC agissant par effet de relaxivité sont en général utilisés en pondération T1 afin d’obtenir un contraste dit "positif". La première raison, qualitative, est liée à leur utilisation en clinique puisqu’il s’agit de "mettre en lumière" des phénomènes difficilement visibles en

b c

imagerie traditionnelle. La seconde raison, quantitative, est liée au fait que le T1 est toujours supérieur au T2. Ainsi, pour des valeurs de relaxivité r1 et r2 très proches (ce qui est le cas des AC paramagnétiques, Tableau 1- II-1), la modification observée sur le signal, et donc sur le contraste, sera plus importante en pondération T1 qu’en pondération T2 (cf. Equation 1-II-1).

Relaxivité

Agent de contraste r1 (mM^-1.s^-1) r2 (mM^-1.s^-1)

*

Gd-DOTA (Dotarem^®) - paramagnétique 3,40 4,20

§

Gd-DOTA (Dotarem^®) - paramagnétique 4,02 4,25

*

AMI 227 (Sinerem^®) - superparamagnétique 7,75 89

*

dans milieu 4% HSA, à 37°C. Valeurs fournies par les laboratoires Guerbet

§

dans sérum physiologique, à 20°C. Valeurs mesurées au laboratoire

Tableau 1- II-1 : Valeurs des relaxivités du Dotarem^® et du Sinerem^®, agents paramagnétique et superparamagnétique, respectivement, à 2,35 T.

Cas de l’effet de susceptibilité :

L’effet de susceptibilité magnétique, qui diminue le temps de relaxation transversale T₂^*, engendre une diminution de signal en imagerie pondérée T₂^*. La diminution du temps de relaxation transversale est souvent très importante et conduit à une "quasi-destruction" du signal, qui peut aussi générer une baisse de signal en imagerie pondérée T₁. L’effet de susceptibilité est donc assimilé à un contraste dit "négatif", quelle que soit la technique d’imagerie.

La notion d’agent de contraste positif ou négatif est ambiguë. En effet, chaque AC, para- ou superparamagnétique, peut agir sur le signal par des effets de relaxivité et de susceptibilité, s’il est compartimenté. La nature du contraste n’est donc pas inhérente à la molécule utilisée et dépend du choix des paramètres extrinsèques. Aux champs utilisés en IRM, les valeurs des aimantations des agents superparamagnétiques sont environ 1000 fois plus importantes que celles des agents paramagnétiques. En pratique, les particules superparamagnétiques, compartimentées, sont plus facilement des agents à effet de susceptibilité, que les molécules paramagnétiques. Néanmoins, ces dernières sont également utilisées pour des effets de susceptibilité dans des techniques de mesure de la perfusion lorsque l’AC se trouve en forte concentration dans le compartiment vasculaire (⁷⁹Rosen, B.R.

et al. 1990). De même, si les chélates de Gd sont les AC positifs de référence en imagerie

phagocytés (²⁵Corot, C. et al. 2004). Dans ce cas là, bien que les molécules d’AC soient

compartimentées dans les macrophages, la faible concentration et la distribution homogène de ces derniers dans le voxel peuvent conduire à une diminution du T1 du tissu environnant.

Le choix de la pondération de l’intensité de l’image (typiquement T1 ou T2) n’est donc pas toujours suffisant pour connaître la nature de la modification du signal d’un tissu en présence d’AC (diminution ou rehaussement). Le signal RMN reste un composite non linéaire des différents temps de relaxation. Dans le cas d’une image pondérée T1, tant que la concentration en AC est faible (notion relative à chaque type d’AC) et homogène, il y aura rehaussement du signal par effet de relaxivité r₁ (contraste positif). Si la concentration de l’AC augmente ou si sa distribution est inhomogène à l’échelle du voxel, alors on assiste à deux phénomènes :

• diminution de T₂^* par effet de susceptibilité, • diminution de T2 par effet de relaxivité r2.

Dans les deux cas, lorsque ces effets deviennent importants, cela conduit à une chute de l’intensité du signal (contraste négatif), malgré la pondération T1 (TE court). C’est ce qu’il se passe au moment de l’injection du produit de contraste dans le système sanguin, les concentrations sanguines en AC peuvent atteindre des valeurs très importantes avec une distribution inhomogène dans le voxel : l’hyper intensité attendue sur une image pondérée T1

peut donc se transformer en chute de signal (dans le cas de l’utilisation d’un agent paramagnétique). Ce cas de figure sera discuté plus amplement dans la partie III.3.b.

Dans cette partie nous avons proposé un aperçu de la nature et du fonctionnement des agents de contraste les plus utilisés en IRM : les agents paramagnétiques et superparamagnétiques. Nous constatons également qu’en plus d’avoir un mode d’action indirect sur le contraste, les effets à l’origine de leur pouvoir contrastant sont multiples, complexes et pas toujours dissociés.

L’utilité des agents de contraste en IRM n’est plus à prouver, et leur emploi en clinique (Dotarem^®, Magnevist^®, …) est routinière. L’information extraite correspond généralement à la réponse à la question : "Le contraste est-il modifié après l’injection d’AC ?" Mais cette information se révèle assez limitée. Dans le cas des tumeurs par exemple, il est reconnu que les contours de la zone où se rehausse le signal ne correspondent pas toujours aux contours observés sur des coupes histologiques marquées pour la densité de noyaux (²⁹Earnest 4th, F. et al. 1988). L’analyse du phénomène d’extravasation de l’AC peut être

affinée en enregistrant de façon dynamique les variations du signal au cours du temps, comme nous allons le voir dans la partie suivante.