IRM de la prostate : optimisation des protocoles techniques

J Radiol 2006;87:210-21 © Éditions Françaises de Radiologie, Paris, 2006

formation médicale continue

le point sur…

IRM de la prostate : optimisation des protocoles techniques O Rouvière

Abstract

Résumé

MRI of the prostate: optimization of imaging protocols. J Radiol 2006;87:210-21

Cet article détaille le protocole d’exploration de la prostate par IRM, ainsi que l’influence de chacun de ses éléments sur la qualité des images : choix des antennes (antenne endorectale ou antennes externes en réseau phasé ?), préparation du patient, type de séquences utilisées, paramètres de résolution spatiale. Le principe et les contraintes techniques de l’IRM dynamique avec injection de chélates de Gadolinium sont également présentés, ainsi que les évolutions prévisibles dues à l’introduction des scanners à haut champ (3T).

This article details the imaging protocols for prostate MRI and the influence on image quality of each particular setting: type of coils to be used (endorectal or external phased-array coils?), patient preparation, type of sequences, spatial resolution parameters. The principle and technical constraints of dynamic contrast-enhanced MRI are also presented, as well as the predictable changes due to the introduction of high-field strength (3T) scanners. Key words: Prostate, neoplasms. MR, technology.

Mots-clés : Prostate, tumeur maligne. Prostate, technique d’exploration. IRM.

pparue dans le courant des années 1980, l’IRM de la prostate a dû évoluer au rythme des modifications technologiques introduites depuis. L’apparition de l’antenne endorectale a entraîné une amélioration substantielle des images, mais celle-ci est maintenant concurrencée par les nouvelles antennes externes en réseau-phasé développées sur les machines modernes. Si les séquences pondérées en T1 et T2 restent la base de l’examen, la technique récente d’imagerie dynamique ouvre de nouvelles perspectives diagnostiques, remettant en cause le dogme selon lequel l’injection de chélates de Gadolinium n’est pas nécessaire. Enfin, la mise sur le marché d’appareils 3T pourrait modifier une nouvelle fois la donne et changer notre approche de l’IRM de la prostate. Le but de cet article est de détailler les protocoles d’imagerie actuels en IRM de prostate (hors spectroscopie) et de faire le point sur les évolutions prévisibles à court et moyen terme.

excellent rapport signal sur bruit (SNR) et une bonne résolution spatiale (fig. 1). Néanmoins, elle n’est pas dénuée d’inconvénients. Sa présence provoque des mouvements involontaires du rectum, sources d’artefacts qui ne sont pas totalement supprimés par les injections antispasmodiques (fig. 2). Le signal n’est pas homogène et chute rapidement en profondeur, avec le double inconvénient d’une mauvaise exploration des territoires antérieurs (surtout si la prostate est volumineuse) et d’artefacts de surbrillance dans la zone périphérique au voisinage de l’antenne (fig. 1). Il existe des logiciels pour corriger ces artefacts de surbrillance, mais ils sont peu diffusés. Enfin, l’utilisation de l’antenne endorectale entraîne un surcoût et un inconfort notable pour le patient.

A

Quelle(s) antenne(s) choisir ?

1. Antenne endorectale En 1991, Schnall et al. (1) rapportent pour la première fois l’utilisation d’une antenne endorectale. Dans cette série, l’antenne endorectale entraînait un gain de fiabilité de 16 % dans le bilan d’extension local par rapport à l’antenne corps. Même si des résultats plus mitigés ont été publiés par la suite (2), l’immense majorité des auteurs a adopté l’antenne endorectale et son utilisation est actuellement considérée comme l’état de l’art. Comme toute antenne de surface, elle procure en effet un

Service de Radiologie Urinaire et Vasculaire, Pavillon P Radiologie, Hôpital E. Herriot, 5, place d’Arsonval, 69437 Lyon Cedex 03. Correspondance : O Rouvière E-mail : [email protected]

2. Antennes externes Tous les constructeurs disposent maintenant d’antennes de surface en réseau-phasé qui permettent d’obtenir un signal correct et beaucoup plus homogène dans la prostate. Ces antennes externes peuvent être couplées à l’antenne endorectale de façon à cumuler les avantages des deux systèmes (3-5). Avec cette technique, Yu et al. (5) rapportent un taux d’images de mauvaise qualité de 5 à 10 % suivant les lecteurs. L’utilisation des antennes externes seules, sans antenne endorectale, a été proposée dès 1993 (6). L’idée a été reprise plus récemment. Husband et al. (7) rapportent qu’elles fournissent une image de qualité significativement supérieure à celle de l’antenne endorectale, avec moins d’artefacts et une meilleure appréciation des territoires prostatiques antérieurs. Sur une série de 176 patients, l’IRM avec antennes externes seules a donné des résultats similaires à ceux obtenus avec antenne endorectale dans la littérature. L’extension extracapsulaire (stade T3) était appréciée avec une sensibilité de 50 %, une spécificité de 92 %, une VPP de 82 % et une VPN de 72 %. La fiabilité globale était de 75 % (8). Plus récemment, Puech et al.

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(9) ont comparé des images T2 obtenues avec antenne endorectale seule et avec antenne externe seule chez 30 patients ayant ensuite eu des biopsies de prostate. Il n’y avait pas de différence significative entre les deux techniques, ni pour la qualité subjective des images, ni pour la détection tumorale. En revanche, l’agrément inter-lecteur était meilleur avec

l’antenne externe (κ = 0,79 vs κ = 0,66). Les données des métaanalyses apparaissent contradictoires. L’utilisation de l’antenne endorectale peut ainsi être (10) ou non (11) un facteur d’amélioration significatif de la qualité du bilan d’extension local par IRM. Toutefois, les articles pris en compte dans ces travaux sont plutôt anciens et il n’est pas possible d’en tirer de

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Fig. 1 : a

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Fig. 1: a

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Images Turbo Spin Echo pondérées en T2 obtenues avec une antenne endorectale et avec des antennes externes en réseau phasé chez deux patients différents. Avec l’antenne endorectale (TR/TE effectif : 5442/120 ms ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 512 × 512 ; FOV : 240 × 240 mm ; train d’échos : 15 ; NEX : 2), le rapport signal sur bruit (SNR) est excellent dans les territoires postérieurs de la prostate ; en revanche, le SNR chute rapidement à mesure que l’on s’éloigne de l’antenne et l’analyse des territoires antérieurs est plus limitée (flèche blanche). À noter un artefact de surbrillance dans la zone périphérique lié à la proximité de l’antenne endorectale (flèche noire). Avec les antennes externes (TR/TE effectif : 4380/115 ms ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 307 × 512 ; FOV : 240 × 240 mm ; train d’échos : 15 ; NEX : 2), le SNR est globalement plus faible, mais homogène sur l’ensemble du champ de vue. Les territoires antérieurs sont bien analysables et il n’y a pas d’artefact de surbrillance dans la zone périphérique. T2-weighted Turbo Spin Echo images obtained using an endorectal coil and external phased-array coils in two different patients. With the endorectal coil (TR/effective TE: 5542/120ms; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 512×512; FOV: 240×240mm; echo train length: 15; NEX: 2), signal to noise ratio (SNR) is excellent in the posterior part of the prostate, but, because of the decrease in SNR moving away from the coil, the analysis of the anterior part of the prostate is limited (white arrow). Note a saturation artifact in the peripheral zone due to the proximity of the endorectal coil (black arrow). With external phased-array coils (TR/effective TE: 4380/115ms; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 307×512; FOV: 240×240mm; echo train length: 15; NEX: 2), SNR is decreased but remains homogeneous over the field of view. The anterior part of the prostate is well visible and there is no saturation artifact in the peripheral zone.

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Fig. 2 :

Artefacts liés aux mouvements péristaltiques du rectum déclenchés par l’antenne endorectale. Ces artefacts sont généralement modérés et ne gênent pas l’interprétation si la direction de codage de phase est droitegauche. Comme dans cet exemple, ces artefacts sont parfois très importants, malgré l’injection d’antispasmodiques et rendent l’examen ininterprétable.

Fig. 2:

Rectal motion artifact caused by the endorectal coil. This artifact is usually mild and does not affect image analysis. As in this example, it can be severe, despite antispasmodic treatment, leading to poor-quality examination.

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Fig. 3 :

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Fig. 3: a b c d

Images dynamiques Turbo Flash pondérées en T1 (TR/TE/TI : 838/2.8/500 ms ; angle : 10° ; épaisseur : 5 mm ; matrice d’acquisition : 117 × 256 ; FOV : 238 × 380 mm), obtenues chez le même patient. Ces images montrent l’importance des mouvements de la prostate en fonction du degré de réplétion du rectum. Ces mouvements « spontanés » peuvent expliquer que certaines séquences T2 soient floues même en l’absence d’antenne endorectale. Image dynamique obtenue 31 secondes après le début de l’injection. Image dynamique obtenue 49 secondes après le début de l’injection. Image dynamique obtenue 76 secondes après le début de l’injection. Image dynamique obtenue 88 secondes après le début de l’injection. T1-weighted Turbo Flash dynamic images (TR/TE/TI: 838/2.8/500 ms; angle: 10°; slice thickness: 5 mm; acquisition matrix: 117 × 256; FOV: 238 × 380 mm) obtained in the same patient. Images show prostate motion due to variations in rectum size. This "spontaneous" motion may explain blurry T2-weighted images even if no endorectal coil is used. Dynamic image obtained 31 seconds after the beginning of the injection. Dynamic image obtained 49 seconds after the beginning of the injection. Dynamic image obtained 76 seconds after the beginning of the injection. Dynamic image obtained 88 seconds after the beginning of the injection.

conclusion quant aux performances des antennes externes actuelles. En conclusion, l’utilisation d’une antenne endorectale (au mieux couplée avec des antennes externes) reste l’état de l’art actuel. Cependant, l’amélioration des antennes et des gradients des machines actuelles incite à penser que les antennes externes seules permettent d’obtenir des examens d’excellente qualité, avec un signal homogène, et que l’antenne endorectale n’est plus totalement indispensable (fig. 1). À noter que l’antenne endorectale reste conseillée si un examen spectroscopique est envisagé. À l’inverse, l’obtention d’une séquence dynamique avec injection de produit de contraste (cf. infra) incite plutôt à utiliser des antennes externes qui produisent un signal beaucoup plus homogène.

Préparation du patient Même si son efficacité reste mal évaluée, une préparation antispasmodique (Viscéralgine®, 2-3 ampoules IV) est généralement utilisée pour diminuer les artefacts de mouvements engendrés par l’antenne endorectale (fig. 2). Nous la conseillons aussi en cas d’utilisation d’antennes externes seules, les mouvements péristaltiques spontanés du rectum pouvant sensiblement dégrader les images (fig. 3). Il faut aussi demander au patient d’éviter toute contraction périnéale pendant l’examen. En cas de contre-indication à la Viscéralgine® (prostatisme sévère, glaucome), on peut utiliser le Glucagon® (glucagen, 1 mg IM). Ses contre-indications sont le diabète déséquilibré et le phéochromocytome. J Radiol 2006;87

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Fig. 4 : a b c d

Fig. 4: a b c d

Localiseurs sagittaux pondérés en True Fisp montrant la disposition des plans d’imageries axiaux et coronaux selon lesquels les images Turbo Spin Echo T2 seront obtenues. Positionnement du plan axial classique. Variante du plan axial classique : les images sont obtenues perpendiculairement au bord postérieur de la prostate, pour améliorer les corrélations avec les coupes histologiques. Notez que ce plan perpendiculaire reste approximatif, le bord postérieur de la prostate n’étant pas rectiligne. Positionnement du plan coronal classique. Variante du plan coronal classique : le plan est incliné dans l’axe des vésicules séminales, ce qui dégage bien le confluent vésiculo-prostatique. True Fisp sagittal localizers showing the axial and coronal imaging planes for the standard T2 weighted sequences. Usual strict axial plane. Variant of the usual axial plane: slices are perpendicular to the posterior edge of the prostate, in order to improve MR histological correlation. Note that, since the posterior edge of the prostate is not straight, this “perpendicular” plane is still imprecise. Usual coronal plane. Variant of the usual coronal plane: slices are parallel to the axis of the seminal vesicles, in order to obtain a good depiction of the prostate base and proximal vesicles.

1. Paramètres techniques : FOV, épaisseur de coupes, matrices

Le FOV étant réduit, il n’est pas besoin d’utiliser une matrice très élevée. Celle-ci est cependant variable selon les auteurs : 256 × 192 à 512 × 256 (12-15). Le codage de phase doit être placé selon l’axe droite-gauche, de sorte que les artefacts de mouvements rectaux ne gênent pas la visualisation de la prostate.

1.1. Antenne endorectale

1.2. Antennes externes seules

L’antenne endorectale fournissant un bon SNR dans la région d’intérêt, et ce signal chutant rapidement avec la distance (pas de risque d’artefact de repliement), on peut se permettre d’utiliser un petit FOV. Celui-ci est généralement de 140-160 mm. Les coupes doivent être fines (2,5-4 mm). Si la prostate est volumineuse, un espace inter-coupe modéré (0,5 mm) peut être toléré.

Le signal étant généralement plus homogène sur un plus grand volume, on peut envisager d’utiliser un plus grand FOV (300 mm) pour éviter les artefacts de repliement et une plus grande matrice (512 × 512) pour conserver la résolution spatiale. Cependant, cette solution s’accompagne, à temps d’acquisition égal, d’un SNR plus faible que la solution petit FOV/faible matrice.

Protocole technique : IRM conventionnelle (T1-T2) sans injection

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Fig. 5 : a b c

Fig. 5: a b c

Images Turbo Spin Echo pondérées en T1 et en T2 (antennes externes) et coupes anatomiques obtenues chez le même patient. En T1 (TR/TE effectif : 717/12 ms ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 512 × 512 ; FOV : 240 × 240 mm ; train d’échos : 3), il existe des séquelles hémorragiques post-biopsie dans les deux parties moyennes (flèches). En T2 (TR/TE effectif : 4380/115 ms ; épaisseur : 4 mm; matrice d’acquisition : 307 × 512 ; FOV : 240 × 240 mm ; train d’échos : 15), il existe deux plages en hyposignal visibles dans la partie moyenne G dont l’interprétation est difficile : elles peuvent correspondre aux plages hémorragiques elles-mêmes et/ou à un cancer sous-jacent (flèches). Coupes anatomiques de la pièce de prostatectomie montrant que le cancer est bien situé uniquement dans la partie moyenne gauche (flèche), mais sa localisation ne correspond pas parfaitement aux plages en hyposignal T2. A posteriori, le cancer apparaît silhouetté par les artefacts hémorragiques sur l’image T1, ce qui est assez classique (fig. 5a, têtes de flèches). T1-weighted and T2-weighted Turbo Spin Echo images (external coils) and prostate anatomic sections obtained in the same patient. T1-weighted image (TR/effective TE: 717/12ms; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 512×512; FOV: 240×240mm; echo train length: 3) shows post-biopsy artifact in the right and left peripheral zones (arrows). T2- weighted image (TR/effective TE: 4380/115ms; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 307×512; FOV: 240×240mm; echo train length: 15) shows two low-signal-intensity lesions in the left peripheral zone (arrows) the origin of which is uncertain (post-biopsy bleeding and/or prostate cancer). Prostate anatomic sections show a cancer focus in the left peripheral zone (arrow) that does not perfectly match the two low-signalintensity lesions shown on T2-weighted images. Retrospectively, on T1-weighted images, the tumour seems surrounded by bleeding artefacts, which is a classical finding (fig 5a, arrowheads).

Il nous semble donc qu’il vaut mieux utiliser un petit FOV (autour de 150 mm) et une faible matrice (256 × 256). Le protocole est donc très voisin de celui utilisé avec l’antenne endorectale. Les artefacts de repliement peuvent être minimisés par le choix du sens de codage de phase et, éventuellement, en augmentant le suréchantillonnage de phase. Un repliement modéré n’est d’ailleurs pas gênant, la prostate étant en position centrale dans le pelvis.

2. Séquence T2 C’est la séquence la plus importante, sur laquelle va se faire l’interprétation. On utilisera des séquences de type Fast Spin Echo qui sont plus rapides que les séquences Spin Echo, le temps gagné pouvant être utilisé pour augmenter la résolution spatiale, le SNR et/ou la pondération T2 (en utilisant de plus

longs TE) (10). Le TE effectif est généralement autour de 100120 ms. Les 3 plans de l’espace sont explorés. Le plan axial est le plus important. Les coupes peuvent être axiales strictes ou perpendiculaires au bord postérieur de la prostate, pour améliorer la corrélation avec le plan de coupe histologique. La pile de coupes doit inclure toute la prostate et toutes les vésicules séminales. Le plan sagittal (strict) explore bien l’apex. Le plan coronal étudie le confluent vésiculo-prostatique. Il peut être coronal strict, ou légèrement oblique en arrière, dans l’axe des vésicules séminales (fig. 4).

3. Séquence T1 Elle est indispensable pour repérer d’éventuels foyers hémorragiques dus aux biopsies qui apparaissent sous la forme de plages J Radiol 2006;87

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en hypersignal T1. Ils peuvent persister longtemps, soit du fait de la richesse de la glande en citrate (qui a un effet anticoagulant), soit du fait de la rareté des histiocytes susceptibles de dégrader l’hématome, et être toujours visibles même au-delà du délai de 3 semaines qu’il est habituellement conseillé de respecter entre les biopsies et l’IRM (16). En T2, ces plages peuvent être en hyposignal, simulant (ou pouvant masquer, selon qu’on décide d’en tenir compte ou pas) des lésions tumorales. Ces hypersignaux seraient plus fréquents dans les zones non cancéreuses que dans le cancer lui-même. Ceci aboutit parfois, sur les séquences T1, à une délimitation de la tumeur par les zones hémorragiques (fig. 5). Ces coupes T1 seront obtenues dans le plan axial uniquement. Pour une meilleure facilité de lecture, il est conseillé d’utiliser la même épaisseur de coupe et le même centrage que pour les coupes axiales T2.

4. Exploration ganglionnaire L’examen doit être complété par une séquence recherchant un éventuel envahissement ganglionnaire. Elle se fera avec une antenne corps. La dissémination lymphatique du cancer de prostate se fait d’abord par les relais obturateurs, iliaques internes et pré-sacrés. Dans les maladies plus avancées, les ganglions iliaques externes, iliaques primitifs puis lombo-aortiques finissent par être envahis (17). Il faudra donc explorer l’ensemble du pelvis, au moins jusqu’à la bifurcation aortique, au mieux jusqu’aux pédicules rénaux. La plupart des auteurs utilisent une séquence axiale FSE T1 (3, 8, 12-13), avec des coupes de 5-8 mm. D’autres ont proposé une imagerie rapide pondérée en T2 de type BTFE (ou True FISP ou Fiesta) (18), ou une séquence 3D pondérée en T1 (3D-MP RAGE) qui permet la réalisation de coupes fines (1,2 mm) sur tout le pelvis (19). Cependant, l’intérêt des coupes fines nous paraît peu évident, tant que le diagnostic d’atteinte ganglionnaire se fera sur des critères de taille relativement grossiers. C’est pour cette raison que nous utilisons des coupes semi-épaisses (5 mm) et une séquence FSE T2 coronale. L’incidence coronale a l’avantage de permettre une exploration étendue jusqu’aux pédicules rénaux avec un nombre minimal de coupes (fig. 6). L’arrivée sur le marché de produits de contraste ganglionnaires à base de particules d’oxyde de fer (USPIO) va nécessiter une adaptation des séquences. L’effet des ces produits de contraste est a priori plus perceptible sur des séquences d’écho de gradient pondérées en T2* (meilleure sensibilité aux artefacts de susceptibilité engendrée par les USPIO) ou de type FSE très pondérées en T2 (moins bonne sensibilité aux artefacts de susceptibilité mais meilleure résolution spatiale) (20).

Variantes du protocole conventionnel Quelques séquences variantes ont été proposées : séquences FSE T2 avec saturation de la graisse (21), DESS (14), EchoPlanar pondéré T2 (22), imagerie de diffusion (23). Leur intérêt reste discuté. J Radiol 2006;87

Fig. 6 :

Image Turbo Spin Echo coronal pondérée en T2 montrant une adénopathie hypogastrique gauche métastatique (flèche).

Fig. 6:

T2-weighted coronal Turbo Spin Echo image shows a metastatic hypogastric lymph node (arrow).

Imagerie dynamique après injection de chélates de Gadolinium Le cancer de prostate est une tumeur hypervasculaire et il semblait logique de penser, qu’à l’exemple du cancer du sein, il puisse être détecté grâce à son rehaussement précoce. Plusieurs études initiales ont suggéré que le cancer de prostate se rehaussait plus tôt que les tissus bénins et que l’imagerie dynamique pouvait être complémentaire de l’imagerie T2 (24-26). Depuis ces travaux initiaux, plusieurs séries ont été publiées avec des résultats divergents qui ont probablement freiné la diffusion de la technique. La plupart des auteurs sont d’accord sur le fait que le cancer de prostate se rehausse plus et plus vite que la zone périphérique et qu’il présente un wash-out plus rapide. En revanche, il n’y a pas de consensus sur les possibilités de détection du cancer dans l’adénome ni sur les critères diagnostiques à utiliser (27-38). Deux stratégies sont possibles suivant que l’on privilégie la résolution temporelle ou le couple résolution spatiale/nombre de coupes disponibles.

1. Stratégie à haute résolution temporelle C’est la stratégie adoptée par le plus grand nombre d’auteurs et qui correspond à l’approche classique de l’IRM dynamique (2531). La résolution temporelle est élevée, la séquence dynamique étant répétée toutes les 1,25-13 s. Ceci permet une analyse fine des paramètres de cinétique de signal (temps de début de rehaussement, pente de rehaussement, temps d’arrivée au pic, intensité du pic, pourcentage de wash-out…). Il est aussi possible, en appliquant un modèle pharmacocinétique prédéfini, de calculer des paramètres plus compliqués (permeability surface area pro-

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Fig. 7 :

Image dynamique Flash injectée pondérée en T1 (TR/TE : 148/ 4,6 ms ; angle : 70° ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 184 × 256 ; FOV : 240 × 240 mm ; temps d’acquisition : 30 secondes) obtenue chez un patient de 68 ans et montrant une prostate normale. Le début de l’acquisition s’est fait 36 secondes après le début de l’injection de chélates de Gadolinium (20 ml à 2 ml/s). Malgré le temps d’acquisition long (30 secondes), la zone périphérique ne présente aucun rehaussement (flèches droites) ; les conditions pour la mise en évidence d’un éventuel cancer hypervasculaire dans la zone périphérique sont donc favorables chez ce patient. En revanche, du fait du rehaussement rapide de l’adénome (flèches courbes), le diagnostic de cancer dans les zones transitionnelles paraît plus difficile. À noter que du fait du temps d’acquisition élevé, la résolution spatiale est bonne.

Fig. 7:

Contrast-enhanced T1-weighted Flash dynamic image (TR/TE: 148/ 4.6ms; angle: 70; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 184×256; FOV: 240×240mm; acquisition time: 30 seconds) obtained in a 68year old patient and showing a non tumoral prostate. The acquisition was started 36 seconds after the beginning of the Gadolinium injection (20ml at a rate of 2ml/s). Despite the long acquisition time (30 seconds), the peripheral zone does not show any enhancement (straight arrows); thus, the depiction of a hypervascular cancer would have been easy in this slowly enhancing peripheral zone. In contrast, because of the rapid enhancement of adenoma (curved arrows), the depiction of cancer in the transitional zones seems more problematic. Note that spatial resolution is good due to the long acquisition time.

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Fig. 8 : a b

Fig. 8: a b

Image dynamique Flash injectée pondérée en T1 et coupe anatomique obtenues chez un patient de 51 ans. Image dynamique Flash injectée, pondérée en T1 (TR/TE : 148/4,6 ms ; angle : 70°; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 184 × 256 ; FOV : 240 × 240 mm ; temps d’acquisition : 30 secondes; début de l’acquisition 36 secondes après le début de l’injection de chélates de Gadolinium) et montrant une lésion tumorale hypervasculaire de l’apex droit débordant la ligne médiane (flèches). Coupe correspondante de la pièce de prostatectomie confirmant la présence d’un foyer tumoral de score de Gleason 7 (3 + 4) intéressant l’apex droit et débordant la ligne médiane (flèches). Contrast-enhanced T1-weighted Flash dynamic image and prostate anatomic section obtained in a 51-year old patient. Contrast-enhanced T1-weighted Flash dynamic image (TR/TE: 148/4,6ms; angle: 70°, slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 184×256; FOV: 240×240mm; acquisition time: 30 seconds; start of the sequence 36 seconds after the beginning of the Gadolinium injection) shows a right apical hypervascular tumour invading the left apex (arrows). Corresponding anatomic section confirming the presence of a right apical tumour (Gleason score of 7 (3+4)) with extension to the left apex (arrows).

duct, tissue leakage space, concentration maximum en Gadolinium, contrast exchange rate…) (26-31). Mais cette approche se heurte à plusieurs problèmes : • les logiciels de calculs des paramètres pharmacocinétiques ne sont pas de diffusion courante et les modèles théoriques sur lesquels ils reposent sont des présupposés dont il est difficile de vérifier la validité ;

• la multiplicité des paramètres calculables rend la technique confuse. Aucun paramètre n’a fait la preuve formelle de sa validité pour distinguer tumeur et tissus sains. On ignore également la valeur diagnostique relative des paramètres les uns par rapport aux autres et c’est ce qu’il faudrait conclure si, pour une même région d’intérêt d’un même patient, ils venaient à donner des résultats contradictoires… ;

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Fig. 9 : a

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Fig. 9: a

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Images dynamiques Flash pondérées en T1 et coupe anatomique obtenues chez un patient de 56 ans illustrant les limites de l’imagerie dynamique à faible résolution temporelle. Image dynamique Flash pondérée en T1 sans injection (TR/TE : 148/ 4,6 ms ; angle : 70° ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 184 × 256 ; FOV : 240 × 240 mm ; temps d’acquisition : 30 secondes) montrant d’importantes séquelles hémorragiques post-biopsie des deux parties moyennes (flèches). Ces séquelles gênent l’appréciation visuelle du rehaussement après injection. Il est toutefois possible de soustraire les images injectées et non injectées pour s’affranchir de ce problème. Image dynamique Flash injectée pondérée en T1 après injection (mêmes paramètres ; début de l’acquisition 36 secondes après le début de l’injection de chélates de Gadolinium). Chez ce patient, toute la zone périphérique est rehaussée de façon homogène et il n’est pas possible de savoir s’il s’agit d’un envahissement diffus ou simplement d’un manque de résolution temporelle de la séquence. Coupe correspondante de la pièce de prostatectomie montrant 4 foyers tumoraux (flèches) de score de Gleason 7 pour les deux plus volumineux et 6 pour les deux plus petits. Aucun de ces foyers n’est visible, même rétrospectivement, sur les images dynamiques.

T1-weighted Flash dynamic images and prostate anatomic section obtained in a 56-year old patient and illustrating the limitations of low temporal resolution dynamic imaging. Unenhanced T1-weighted Flash dynamic image (TR/TE: 148/4,6ms; angle: 70°; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 184×256; FOV: 240×240mm; acquisition time: 30 seconds) showing post-biopsy bleeding artifact in the right and left peripheral zones (arrows). Such post-biopsy artifact affects the visual assessment of peripheral zone enhancement. However, it is possible to obtain subtracted images to overcome this issue. Contrast-enhanced T1-weighted Flash dynamic image (same parameters; start of the sequence 36 seconds after the beginning of the Gadolinium injection). In this patient, the whole peripheral zone shows early enhancement and it is not possible to know whether there is a massive cancer invasion or whether this is simply due to the lack of temporal resolution of the sequence. Corresponding anatomic section showing 4 cancer foci (arrows) with a Gleason score of 7 for the two main ones and of 6 for the two smallest ones. These cancer foci are not visible on contrast-enhanced images, even retrospectively.

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Fig. 10 :

Image dynamique VIBE pondérée en T1 avec saturation de graisse (TR/TE : 5,4/2,7 ms ; angle : 10°, épaisseur : 3 mm ; matrice d’acquisition : 270 × 512 ; FOV : 210 × 240 mm ; temps d’acquisition : 15 secondes) obtenue chez un patient de 57 ans. Il existe une lésion hypervasculaire du lobe droit (flèches) avec envahissement de la graisse périprostatique (tête de flèche). Les biopsies ont confirmé la présence d’un adénocarcinome de score de Gleason 8 (5 + 3) avec envahissement extracapsulaire. À noter que la meilleure résolution temporelle a permis d’isoler un temps d’imagerie qui montre le rehaussement tumoral alors que l’adénome n’est pas encore rehaussé.

Fig. 10:

T1-weighted VIBE dynamic image with fat saturation (TR/TE: 5.4/ 2.7ms; angle: 10°, slice thickness: 3mm; acquisition matrix: 270×512; FOV: 210×240mm; acquisition time: 15 seconds) obtained in a 57-year old patient. Sequence showing a hypervascular lesion in the right peripheral zone (arrows), with extracapsular extension (arrowhead). Biopsy confirmed the presence of a Gleason 8 (5+3) adenocarcinoma with extracapsular extension. Note that it has been possible to select an imaging time showing clear tumour enhancement and no enhancement of the adenoma, due to increased temporal resolution.

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• l’importante résolution temporelle implique une résolution spatiale et un nombre de coupes limité, handicapant les possibilités diagnostiques de la technique.

2. Stratégie à faible résolution temporelle D’autres auteurs ont donc opté pour des critères diagnostiques plus simples et considèrent comme tumorale toute plage tissulaire se rehaussant visuellement plus tôt que les tissus avoisinants (32-34). Il est alors possible de réduire un peu la résolution temporelle au profit de la résolution spatiale et d’une couverture plus complète de la prostate. Plusieurs résultats récents, à la fois théoriques et cliniques, semblent aller dans ce sens, en montrant une bonne différentiation entre cancer et tissus sains malgré une résolution temporelle faible (13-30 secondes) et l’utilisation de critères diagnostiques simples (35-36) (fig. 7-8). Cette stratégie à faible résolution temporelle/forte résolution spatiale serait même particulièrement adaptée à des situations comme la détection des récidives après radiothérapie, le différentiel de rehaussement entre la tumeur et les tissus irradiés étant alors important (37). À noter que chez certains patients, la zone périphérique se rehausse très vite et de façon homogène, même en l’absence de prostatite, ce qui empêche toute détection des foyers tumoraux si la résolution temporelle est trop faible (fig. 9). La fréquence de ce phénomène reste à définir.

3. Quel protocole ? L’IRM dynamique repose sur des séquences d’écho de gradient 2D ou 3D, pondérées en T1 et répétées plusieurs fois après injection de contraste. Comme on l’a vu, le compromis entre résolution spatiale, résolution temporelle et nombre de coupes dépend de la stratégie envisagée. Nous avons choisi une stratégie à forte résolution spatiale, avec un nombre de coupes suffisant pour couvrir toute la prostate, des vésicules séminales à l’apex, et donc, une résolution temporelle modérée. Nous utilisons actuellement une séquence VIBE 3D d’une durée de 15 secondes. Cette séquence s’accompagne d’une saturation de graisse, ce qui rend possible (au moins théoriquement) la détection d’un envahissement extracapsulaire (fig. 10). Le problème du timing optimal entre le début de l’injection et l’imagerie dynamique n’est pas résolu. La meilleure période semble être, grossièrement, entre 30 et 60 secondes après le début de l’injection, mais il existe d’importantes variations interindividuelles (34, 36). La plupart des auteurs ont choisi de débuter la séquence avec l’injection et de la répéter de nombreuses fois sans se préoccuper du meilleur moment pour l’imagerie. Nous utilisons un système de déclenchement de la séquence à l’arrivée du bolus dans les artères iliaques externes (Care Bolus). Son intérêt reste à démontrer. Quelle que soit la stratégie adoptée, l’IRM dynamique a deux limites prévisibles : les foyers de prostatite qui vont probablement se rehausser aussi vite que le cancer et les artefacts hémorragiques post-biopsie qui gênent l’analyse du rehaussement (fig. 10), même s’il est possible de s’en affranchir par soustraction.

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IRM de prostate à 3T Si le SNR est théoriquement doublé à 3T, un certain nombre d’inconvénients liés au haut champ (aggravation des artefacts de susceptibilité et du déplacement chimique, difficultés de pénétration de l’onde radiofréquence dans les tissus, dépassement de la limite autorisée de dépôt d’énergie dans les tissus…) nécessitent des solutions technologiques qui limitent l’augmentation du SNR effectivement observé sur les images. Un autre problème potentiel est la modification des temps de relaxation à 3T (augmentation du T1 et baisse du T2 des tissus) qui peut modifier substantiellement le contraste des images (38). Les premières études sur l’IRM de prostate montrent que, pour les séquences T1 et T2, l’adaptation des protocoles à l’environnement 3T est assez facile et que le contraste tissulaire obtenu est voisin de celui habituellement obtenu à 1,5 T (39-40). De grands bouleversements dans les capacités de détection du cancer en T2 ne sont donc pas à attendre : les difficultés pour visualiser le cancer dans l’adénome, les faux positifs (prostatite, fibrose, etc.), le problème du faible contraste entre les cancers infiltrants et la zone périphérique vont probablement persister (41). En revanche, l’augmentation du SNR permet d’augmenter la résolution spatiale, avec des pixels de l’ordre de 0,4 × 0,4 × 4 mm (42), ce qui pourrait faciliter la visualisation des envahissements extracapsulaires microscopiques. L’IRM dynamique pourrait largement bénéficier du passage au 3T. En effet, le T1 des tissus tend à augmenter, alors que la relaxivité des produits de contraste paramagnétiques n’est que légèrement réduite. La gamme dynamique du rehaussement tissulaire devrait donc être améliorée (38). Par ailleurs, l’amélioration du SNR pourra être utilisée pour augmenter la résolution spatiale et/ou temporelle des images dynamiques. Il n’y a cependant encore que peu d’études sur le sujet (41).

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Cas clinique

Histoire de la maladie Monsieur G., 73 ans, a subi une radiothérapie prostatique 3 ans auparavant pour un adénocarcinome de score de Gleason 6 avec un PSA initial à 15 ng/ml. Après radiothérapie, le PSA a chuté pour atteindre un nadir de 2,5 ng/ml. Depuis, il remonte doucement pour atteindre actuellement 4,24 ng/ml. Une IRM est demandée. Elle est réalisée avec une antenne externe en réseau phasé (séquences T1 et T2 classiques puis séquence dynamique après injection de chélates de Gadolinium (fig. 1-3)).

Questions 1. Comment interprétez-vous l’aspect de la prostate en T2 ? 2. Quel est votre diagnostic final ? 3. Quel(s) examen(s) complémentaire(s) faut-il demander ? 4. Quel(s) traitement(s) peut-on proposer à ce patient ?

Fig. 2 :

Fig. 2:

Image dynamique Flash injectée pondérée en T1 (TR/TE : 148/4,6 ms ; angle : 70° ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 184 × 256 ; FOV: 240 × 240 mm ; temps d’acquisition : 30 secondes).

Fig. 1 :

Image Turbo Spin Echo pondérée en T2 (TR/TE effectif : 4380/115 ms ; épaisseur : 4 mm ; matrice d’acquisition : 307 × 512 ; FOV : 240 × 240 mm ; train d’échos : 15 ; NEX : 2).

Fig. 1:

T2-weighted Turbo Spin Echo image (TR/effective TE: 4380/115ms; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 307×512; FOV: 240×240mm; echo train length: 15; NEX: 2).

Fig. 3 :

Image obtenue par soustraction de l’image dynamique de la figure 2 et de l’image non injectée correspondante.

Fig. 3:

Image obtained by subtracting an unhenhanced image from the dynamic image showed in figure 2.

Contrast-enhanced T1-weighted Flash dynamic image (TR/ TE: 148/4.6ms; angle: 70°; slice thickness: 4mm; acquisition matrix: 184×256; FOV: 240×240mm; acquisition time: 30 seconds).

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Réponses 1. La prostate apparaît en hyposignal diffus, avec perte de l’anatomie zonale habituelle. Ceci est une conséquence normale de la radiothérapie et ne doit pas être interprétée comme un envahissement diffus. L’hyposignal diffus de la zone périphérique rend difficile le diagnostic des récidives, même si chez ce patient, on peut discuter une plage un peu plus en hyposignal dans la partie moyenne droite, en position paramédiane. 2. La séquence dynamique est très utile pour confirmer la récidive locale dans la partie moyenne droite. Notez la bonne délimitation des contours de la tumeur. L’image soustraite est de bonne qualité chez ce patient (pas d’artefact de mouvement). Elle est utile pour montrer un envahissement extracapsulaire franc. 3. Il convient : a. de confirmer la récidive par des biopsies endorectales : chez ce patient, elles ont montré un adénocarcinome de score de Gleason 7 dans l’apex et la partie moyenne droite ;

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b. de s’assurer que la récidive n’est que locale par un bilan d’extension. Le bilan classique associe scintigraphie osseuse et scanner abdominopelvien mais sa sensibilité reste médiocre. Le Pet Scan à la choline marquée a donné d’excellents résultats préliminaires et pourrait être largement utilisé à l’avenir. 4. Le traitement des récidives locales post-radiothérapie est difficile. Il n’est pas possible d’irradier à nouveau pour des raisons dosimétriques (même si un traitement de rattrapage par curiethérapie a été proposé). La prostatectomie est difficile et s’accompagne d’une lourde morbidité. Elle ne paraît pas raisonnable chez ce patient du fait de l’envahissement extracapsulaire évident sur l’IRM (forte probabilité de marges positives). Le traitement habituel est donc une hormonothérapie palliative. Cependant, la cryothérapie et surtout les ultrasons focalisés de haute intensité ont donné de bons résultats préliminaires dans le traitement des récidives post-radiothérapie. Monsieur G. a été traité par ultrasons focalisés avec un excellent résultat (biopsies entièrement négatives 2 ans après le traitement).