Principes

Les complexes de gadolinium sont utilisés en IRM de perfusion pour leur effet de susceptibilité magnétique à haute concentration : les hétérogénéités de champ magnétique créées par la présence de l’agent de contraste dans les vaisseaux entraînent une diminution des temps de relaxation T2 et T2* des tissus environnants.
La diminution du signal enregistré lors du premier passage de l’agent paramagnétique dépend de la concentration de l’agent de contraste dans le vaisseau, du nombre et du diamètre des vaisseaux par unité de volume, et du type de pondération du signal. Les séquences pondérées en T2 (ES-EPI) sont plus spécifiques du compartiment microvasculaire que les séquences pondérées en T2* (EG-EPI) qui prennent également en compte les vaisseaux de plus grande taille.
L’injection est faite avec un débit élevé pour délivrer une quantité d’agent de contraste le plus rapidement possible (et s’approcher au mieux de la notion de bolus, correspondant à une délivrance instantanée). Elle est concomitante à une acquisition dynamique par une séquence d’écho planar (ES-EPI, EG-EPI) qui mesure le signal avant (ligne de base), pendant et après le premier passage du bolus.

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Le post-traitement des courbes de signal permet d’extraire les paramètres de perfusion, représentés sous forme d’images paramétriques . Deux techniques principales sont utilisées à cette fin :
Modélisation de la courbe de signal (gamma-fit) pour éliminer la contribution de la recirculation du traceur : elle ne permet qu’une quantification relative des données de perfusion.
Déconvolution par la fonction d’entrée artérielle pour prendre la dispersion du bolus dans le temps et la fonction cardiaque du patient (avec cependant des erreurs liées à un plus grand étalement du bolus en distalité et à la différence d’hématocrite entre petits et gros vaisseaux, ce qui fait varier la proportion de volume plasmatique dans lequel se répartit le traceur).

Paramètres mesurés

  • TA : temps d’arrivée du produit de contraste dans la coupe après injection
  • TTP (Time To Peak ; Temps jusqu’à la valeur crête) : temps correspondant au maximum de la variation de contraste
  • TTM (temps de transit moyen)
  • Amplitude du pic : pourcentage de perte d’intensité de signal maximale
  • VSCr (volume sanguin cérébral régional) : index de volume sanguin cérébral déterminé par l’aire sous la courbe de décroissance du signal
  • DSCr (débit sanguin cérébral régional) : index de débit sanguin cérébral correspondant au rapport VSCr/TTM.
  • VSCr et DSCr sont des mesures relatives, d’où le calcul de ratios entre zone pathologique et zone saine (qui sert de référence). La quantification relative de ces mesures nécessite une déconvolution par la fonction d’entrée artérielle, obtenue à partir du signal d’un vaisseau artériel de gros diamètre présent dans l’image. Ceci permet de prendre en compte le caractère imparfait du bolus, qui n’est pas instantané, et la fonction cardiaque du patient.

Optimisation

La qualité de l’imagerie de perfusion est sensible à de multiples facteurs :
La durée totale de l’acquisition doit comprendre suffisamment d’images de référence avant injection, et englober le premier passage du bolus dans l’ensemble du volume, sans être trop longue (recirculation).
Le bolus doit être injecté le plus rapidement possible. Une forte concentration du produit de contraste provoque une baisse du signal plus significative. Il faut donc tenir compte de la qualité de l’abord veineux, du débit d’injection et de l’hémodynamique du patient.
Les mouvements du patient doivent être évités car ils seront source d’erreur de calcul des images paramétriques
Le choix du type de séquence (EG-EPI / ES-EPI) a un retentissement sur le rapport signal / bruit (meilleur en EG-EPI) et la sensibilité à la microvascularisation (meilleure en ES-EPI, et ce d’autant que le TE augmente, au détriment du rapport signal / bruit).
Les complexes de Gadolinium ne traversent pas la barrière hémato-encéphalique. Dans les conditions pathologiques où cette dernière est rompue, il y a une extravasation du produit de contraste qui réduit le T1 des tissus et contamine le signal de perfusion, d’où un risque de sous estimation du volume sanguin cérébral. En particulier, une augmentation du signal au-dessus de la ligne de base après le premier passage du produit de contraste ne sera pas prise en compte par une modélisation par courbe gamma.