Tenseur de diffusion et tractographie de la moelle épinière : applications cliniques

Evaluation des syringomyélies en IRM de tenseur de diffusion

Introduction :

L’IRM de diffusion et de tenseur de diffusion jouent un rôle majeur dans le diagnostic des lésions cérébrales, et dans leurs évaluations pronostiques, que ce soit dans la pathologie ischémique, les traumatismes cérébraux ou la pathologie tumorale. Cette imagerie de tenseur de diffusion peut être réalisée sur la moelle, également améliorant la sensibilité diagnostique et pronostique, pour peu que l’on fasse quelques adaptations.

Considérations méthodologiques :

Tenseur de Diffusion :
Cette séquence peut être réalisée sur des appareils d’IRM 1.5 T ou plus, possédant des systèmes d’imagerie parallèle. Tout d’abord, il est nécessaire d’utiliser une valeur de b inférieure à celle utilisée classiquement dans le cerveau (b1000), car l’atténuation du signal est trop importante. Les valeurs de b à utiliser varient de 400 à 900 (Lee, Investigative Radiology, 2006).
Ensuite, le nombre et le schéma des gradients à utiliser doit tenir compte de l’orientation cranio-caudale préférentielle de la moelle. Plus on a de directions de gradients, et meilleur sera l’échantillonnage du tenseur de diffusion. Toutefois, il faut également tenir compte de la durée d’acquisition, et on doit trouver le meilleur compromis entre échantillonnage et temps. 25 directions de gradients semblent être un bon compromis, avec un temps d’acquisition d’environ 3 minutes.
Enfin, la moelle est au contraire du cerveau, un organe mobile, puisque déplacée lors des cycles cardiaques par les mouvements du LCS. Cela n’est pas très gênant au niveau de la moelle cervicale, mais peut s’avérer problématique au niveau dorsal ou viennent s’ajouter des artéfacts dus aux battements cardiaques. A ce niveau, il est nécessaire d’effectuer un gating cardiaque à l’acquisition, et éventuellement de recaler les images acquises après l’acquisition afin de corriger les artéfacts de mouvements.

Tractographie :
Afin d’effectuer une tractographie des fibres de la moelle dans des conditions optimales, il faut pouvoir détecter l’ensemble des faisceaux de fibres sans avoir à utiliser la technique de « graine » (seeding) couramment répandue parmi les logiciels dédiés à la tractographie. Cette technique repose sur le positionnement d’une région d’intérêt sur une structure contenant des fibres. Le logiciel va rechercher tous les faisceaux de fibres passant par cette région et les afficher. Cette technique est soumise à de nombreux facteurs limitant, le facteur humain (par le positionnement de la région d’intérêt) étant le plus restrictif. Si l’on dispose d’algorithmes permettant de rechercher toutes les fibres connectées dans tout le volume d’exploration, alors on supprime ce facteur limitant, et l’on obtient des résultats supérieurs en nombre de fibres détectées ainsi qu’au niveau de la visualisation 3D de la structure explorée.

Anatomie normale :

A l’heure actuelle, par l’utilisation de la technique de tenseur de diffusion et tractographie, on peut bien visualiser les moyens et gros faisceaux de la moelle : faisceaux cortico-spinaux postéro-latéraux et antérieurs, faisceaux cordonaux postérieurs, faisceaux spino-thalamiques (figure 1). Des faisceaux plus petits sont visibles mais pour l’instant assez peu identifiables. Cette limitation devrait pouvoir être dépassée en utilisant des IRM à plus haut champ (3 et 4.5 T).

Applications en pathologie :

De nombreuses applications ont été ou sont en cours de réalisations. Parmi elles, le tenseur de diffusion est utilisé dans les myelopathies cervicarthrosiques (Demir et al, Radiology 2003), compressions médullaires (Facon et al, AJNR 2005), les pathologies inflammatoires (Renoux et al, AJNR 2006 sous presse) et tumorales (Ducreux et al, AJNR 2006).

L’utilisation de la DTI pour l’étude de la syringomyélie permet de visualiser l’intégrité ou la destruction des faisceaux spinothalamiques caractéristiques de la pathologie.
Un travail préliminaire que nous réalisons en partenariat avec l’Université Catholique de Louvain, Belgique, nous a montré une corrélation positive existant entre le degré des symptômes cliniques présentés par les patients et le degré de destruction des fibres du faisceaux spinothalamique (figure 2). Ce travail est prospectif et devrait permettre, grâce à l’analyse des variations de la FA dans les zones à fibres spinothalamiques anormales mesurées avant et après chirurgie de dérivation de la cavité, d’apprécier la régénération axonale au sein de ces faisceaux de fibres.

Conclusion :

L’IRM de tenseur de diffusion et la tractographie de la moelle sont des techniques émergentes, qui améliorent le diagnostic des lésions médullaires, et peuvent dans certains cas orienter la thérapeutique ou donner une indication pronostique. De nouvelles applications notamment sur la restitution des voies motrices chez des patients paraplégiques sont en cours et utilisent ces techniques.

Figure 1

Figure 1 – Faisceaux médullaires – CP = cordons postérieurs(1, 2) ; CSPL : Corticospinal postérolatéral (4) ; ST : Spinothalamique

Figure 2

Figure 2 – T2 et FT centre sur une cavité syringomyélique dorsale. Les fibres ST sont refoulées et déformées, et un apauvries dans la zone de la cavité.