Evaluation de la séquence T Evaluation de la séquence T 2 2 mappingmappingà à 3 3 tesla dans l’étude tesla dans l’étude du cartilage du cartilage

patellairepatellaire

Evaluation de la séquence T Evaluation de la séquence T 2 2 mappingmappingà à 3 3 tesla dans l’étude tesla dans l’étude du cartilage du cartilage

patellairepatellairepatellairepatellairepatellairepatellaire

M M Runge, E Pearson, Runge, E Pearson, JF BonnevilleJF BonnevilleBesançon Besançon -- FranceFrance

La littérature mentionne dès 1999 l’intérêt d’une analyse par cartographie du cartilage articulaire.

Cette analyse cartographique bénéficie des améliorations techniques et mérite d’être évaluée par rapport aux autres séquences

Osteoarthritis and cartilage (2007) 15, 198-204

séquences

Skel Radiol 2008;

Signal du cartilage en IRMSignal du cartilage en IRM

L’organisation architecturale (réseau collagénique),

La concentration en collagène et protéoglycanes (PGS)

conditionnent les mouvements de l’eau retenue dans la matrice extra cellulaire

Et donc l’aspect du cartilage notamment en pondération T2.

Analyse du cartilage en IRMAnalyse du cartilage en IRM

L’approche morphologiqueL’approche morphologique

Plusieurs techniques sont possibles:

L’approche volumiqueL’approche volumique

L’ approche biochimiqueL’ approche biochimique

L’analyse du cartilage en IRML’analyse du cartilage en IRML’approche morphologiqueL’approche morphologique

FSE pondération TFSE pondération T11Densité protonique avec saturation de la graisse (DP fat sat)Densité protonique avec saturation de la graisse (DP fat sat)Densité protonique en FSEDensité protonique en FSEEcho de gradient en pondération TEcho de gradient en pondération T1 1 ((33D SPGR)+/D SPGR)+/-- FSFSEcho de gradient en pondération TEcho de gradient en pondération T22Echo de gradient Echo de gradient 3 3 DDEcho de gradient Echo de gradient 3 3 DD

Ces séquences ne peuvent quantifier les altérations de la matrice Ces séquences ne peuvent quantifier les altérations de la matrice cartilagineuse en particulier biochimiques: diminution des cartilagineuse en particulier biochimiques: diminution des protéoglycanes, modification du contenu hydrique et du collagèneprotéoglycanes, modification du contenu hydrique et du collagène

L’analyse du cartilage en IRML’analyse du cartilage en IRM

L’approche volumique L’approche volumique relève plus de la recherche et n’est pasrelève plus de la recherche et n’est pasappliquée en pratique couranteappliquée en pratique courante

L’approche biochimiqueL’approche biochimique(signal du cartilage confronté à sa structure interne et/ou sa composition biochimique) (signal du cartilage confronté à sa structure interne et/ou sa composition biochimique)

–– cartographie T 1 cartographie T 1 avec injection IV de gadoliniumavec injection IV de gadolinium

–– cartographie T 2cartographie T 2

Les principes du TLes principes du T2 2 mappingmapping

T2 long

T2 court

Les différentes couches présentes au sein du cartilage sont caractérisées en fonction de leur composition biochimique et notamment de la teneur en eau par une valeur du T2 différente entre la couche profonde, moyenne et superficielle.

Principes du T2 Principes du T2 mappingmapping

Mesure quantitative du temps de relaxation T2 dans le cartilage à un Mesure quantitative du temps de relaxation T2 dans le cartilage à un niveau donné avec des TE différentsniveau donné avec des TE différents

Le temps de relaxation T 2 du cartilage reflète la capacité de Le temps de relaxation T 2 du cartilage reflète la capacité de mouvement de l’eau libre dans la matrice cartilagineusemouvement de l’eau libre dans la matrice cartilagineusemouvement de l’eau libre dans la matrice cartilagineusemouvement de l’eau libre dans la matrice cartilagineuse

Altération du cartilage: élévation et hyper mobilité du contenu Altération du cartilage: élévation et hyper mobilité du contenu hydrique, diminution de la concentration en glycosaminoglycanes et hydrique, diminution de la concentration en glycosaminoglycanes et de la taille des protéoglycanesde la taille des protéoglycanes

Elévation du T2 dans le cartilage pathologique par rapport au Elévation du T2 dans le cartilage pathologique par rapport au cartilage saincartilage sain

Réalisation d’une cartographie permettant une Réalisation d’une cartographie permettant une caractérisation du cartilagecaractérisation du cartilage

Une séquence TUne séquence T2 2 multi échosmulti échos

TE =10 msec

T2 avec 1 écho

TE = 35 msec

TE = 75 msec

T2 multi échos

La technique multi échos permet une différenciation plus précise des couches cartilagineuses par rapport à une séquence avec un seul écho

Séquence axiale T2 mapping

- séquence multi échos, multi coupes

- TR 1500 ms

- matrice 256 x 224

- 88 à 112 coupes

- épaisseur de coupe: 3 mm

- temps d’acquisition: 6 mn 01

E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8

Spin écho, 8 échos (10 à 100 ms). Atténuation du signal dans le cartilage rotulien

Paramètres pour le T2 Paramètres pour le T2 mappingmappingUne présélection des T2 est nécessaire pour réaliser les cartographies

- Cartilage normal: T2 = 20 à 40 ms - Cartilage pathologique: T2 = 40 à 90 ms

T 2

Evaluation de la techniqueEvaluation de la technique

90 patients successifs qui présentent tous une symptomatologie 90 patients successifs qui présentent tous une symptomatologie évocatrice d’une chondropathie ont été examinés sur une IRM Signa évocatrice d’une chondropathie ont été examinés sur une IRM Signa 3 T excite3 T excite

Matériel et méthodes

3 T excite3 T excite

Le bilan IRM associe:Le bilan IRM associe:–– Les séquences classiques: coupes sagittales SE T1, coupes Les séquences classiques: coupes sagittales SE T1, coupes

sagittales, coronales et axiales en densité protonique avec sagittales, coronales et axiales en densité protonique avec saturation de la graissesaturation de la graisse

–– Une séquence T2 Une séquence T2 mappingmapping dans le plan axial centrée sur dans le plan axial centrée sur l’articulation fémoro patellairel’articulation fémoro patellaire

–– Les données obtenues avec cette séquence sont utilisées pour Les données obtenues avec cette séquence sont utilisées pour réaliser la cartographie T2 du cartilageréaliser la cartographie T2 du cartilage

Evaluation de la techniqueEvaluation de la technique

43 43 patients cartographie normalepatients cartographie normale–– Examen normal: Examen normal: 1313–– Lésion méniscale: Lésion méniscale: 1818

Résultats

–– Lésion méniscale: Lésion méniscale: 1818–– Lésion ligamentaire: Lésion ligamentaire: 1212

47 47 patients cartographie pathologique patients cartographie pathologique –– 5757..44% des cas, corrélation avec une lésion cartilagineuse visible en densité % des cas, corrélation avec une lésion cartilagineuse visible en densité

protonique avec saturation de la graisseprotonique avec saturation de la graisse–– 4242..6 6 % des cas, lésion visible que sur la cartographie% des cas, lésion visible que sur la cartographie–– Atteinte du versant patellaire latéral: Atteinte du versant patellaire latéral: 5757..4 4 %%–– Association avec une dysplasie fémoro patellaire: Association avec une dysplasie fémoro patellaire: 2727..6 6 %%

Cartographie normale

DP fat sat DP

T2 valeurs normales T2 valeurs pathologiques

En sélectionnant des valeurs de T2 entre 20 et 40 ms qui caractérisent le cartilage normal, la cartographie ne fait apparaître aucune zone anormale sur le cartilage patellaire aussi bien au niveau de la couche superficielle que de la couche profonde

Valeur de T2 a la limite de la normale

Avec des valeurs pathologiques du T2, aucune anomalie est visualisée au sein du cartilage

Cartilage pathologique – cas n°1

DP Fat Sat DP

Valeurs normales du T2 Valeurs pathologiques du T2

Avec des T2 de valeur normale, la cartographie objective l’existence d’un défect au sein du cartilage ( )

Cette même zone apparaît lorsque les valeurs Cette même zone apparaît lorsque les valeurs pathologiques du T2 sont retenues

Dans ce cas, la cartographie révèle l’existence d’une zone de cartilage pathologique à type d’ulcération en regard d’une rotule dysplasique correspondant à la lésion bien visualisée sur la séquence DP Fat Sat et plus difficilement sur la coupe en DP

Cartilage pathologique - Cas n°2

Cartilage pathologique - Cas n°2

La cartographie du cartilage confirme l’existence d’une zone anormale profonde en regard de la facette médiale ( ) et une altération superficielle au niveau de la facette latérale ( ).L’anomalie de signal en regard de la crête rotulienne ( ) est liée à l’artéfact de l’artère poplitée

Cartilage pathologique – cas n°3

Les altérations superficielles ( ) difficiles à apprécier sur la séquence DP Fat Sat deviennent quantifiables à l’aide de la cartographie des T2

En conclusion,En conclusion,Séquence T2 Séquence T2 mappingmapping: utilité ou gadget ?: utilité ou gadget ?

En routine, la séquence en DP fat sat suffit pour apprécier l’état du cartilageEn routine, la séquence en DP fat sat suffit pour apprécier l’état du cartilage

La cartographie TLa cartographie T2 2 mappingmapping affine le diagnostic de lésion cartilagineuse par la affine le diagnostic de lésion cartilagineuse par la quantificationquantification

La cartographie est meilleure à La cartographie est meilleure à 3 3 T grâce à une meilleure qualité des mesures du T grâce à une meilleure qualité des mesures du La cartographie est meilleure à La cartographie est meilleure à 3 3 T grâce à une meilleure qualité des mesures du T grâce à une meilleure qualité des mesures du TT2 2 (S/B)(S/B)

La cartographie peut être utile devant un bilan normal et une clinique très La cartographie peut être utile devant un bilan normal et une clinique très évocatrice de chondropathieévocatrice de chondropathie

Elle peut être réalisée dans le plan sagittal pour étudier le cartilage condylienElle peut être réalisée dans le plan sagittal pour étudier le cartilage condylien

Etude du cartilage et de son devenir dans l’arthroseEtude du cartilage et de son devenir dans l’arthrose

Suivi des greffons cartilagineuxSuivi des greffons cartilagineux

BibliographieBibliographie

1.1. Frank LR, Wong EC, Luh W, Ahn JM, Resnick D. Articular cartilage in the knee: Mapping of the Frank LR, Wong EC, Luh W, Ahn JM, Resnick D. Articular cartilage in the knee: Mapping of the physiologicphysiologic parametersparameters atat MR MR imagingimaging withwith a local gradient a local gradient coilcoil-- PreliminaryPreliminary resultsresults. . RadiologyRadiology19991999; ; 210210::241241--246246

2.2. MosherMosher TJ, TJ, DardzinskiDardzinski BJ, Smith MB. BJ, Smith MB. HumanHuman articulararticular cartilage: influence of cartilage: influence of agingaging and and earlyearlysymptomaticsymptomatic degenerationdegeneration on the spatial variation of Ton the spatial variation of T22. . PreliminaryPreliminary findingsfindings atat 3 3 T. T. RadiologyRadiology20002000; ; 214214: : 259259--266266..

3.3. Dunn TC, Lu Y, Jin H, Dies MD, Dunn TC, Lu Y, Jin H, Dies MD, MajumdarMajumdar S. TS. T2 2 relaxation time of cartilage relaxation time of cartilage atat MR MR imagingimaging: : ComparisonComparison withwith severityseverity of knee of knee osteoarthritisosteoarthritis. . RadiologyRadiology 20042004; ; 232232::592592--598598..ComparisonComparison withwith severityseverity of knee of knee osteoarthritisosteoarthritis. . RadiologyRadiology 20042004; ; 232232::592592--598598..

4.4. Li X, Benjamin Ma, Link TM, Castillo DD, Li X, Benjamin Ma, Link TM, Castillo DD, BlumenkrantzBlumenkrantz G, G, LozanoLozano J et Al. In vivo TJ et Al. In vivo T11ρρ and Tand T2 2 mappingmapping of of articulararticular cartilage in cartilage in osteoarthritisosteoarthritis of the knee of the knee usingusing 33T MRI. T MRI. OsteoarthritisOsteoarthritis and and cartilage cartilage 20072007; ; 1515: : 789789--797797..

5.5. Link TM, Stahl R, Link TM, Stahl R, WoertlerWoertler K. Cartilage K. Cartilage imagingimaging: motivation, techniques, : motivation, techniques, currentcurrent and future and future significancesignificance. . EurEur RadiolRadiol. . 20072007; ; 1717: : 11351135--11461146

6.6. WelschWelsch G, G, MamischMamisch TC, TC, DomayerDomayer SE, SE, DorolkaDorolka R, R, KutschaKutscha--lissberglissberg F, F, MarlovitsMarlovits S et Al. Cartilage S et Al. Cartilage TT2 2 assessmentassessment atat 3 3 T MR T MR imagingimaging: In vivo : In vivo differentiationdifferentiation of normal hyaline cartilage of normal hyaline cartilage fromfromreparativereparative tissue tissue afterafter twotwo cartilage cartilage repairrepair proceduresprocedures. Initial . Initial experienceexperience. . RadiologyRadiology 20082008; ; 247247: : 154154--161161..

7.7. BiningBining HJS, Santos R, Andrews G, Forster BB. Can THJS, Santos R, Andrews G, Forster BB. Can T2 2 relaxation values and relaxation values and colorcolor mapsmaps bebeusedused to to detectdetect chondral damage chondral damage utilizingutilizing subchondralsubchondral bonebone marrowmarrow edemaedema as a marker? as a marker? SkeletalSkeletal RadiolRadiol. . 20092009; ; 3838: : 459459--465465..

Points fortsPoints forts

Cartographie T Cartographie T 2 2 du cartilagedu cartilageMéthode reproductible applicable facilement en routineMéthode reproductible applicable facilement en routineCartographie possible dans le plan axial, sagittal et frontalCartographie possible dans le plan axial, sagittal et frontalIntérêt dans l’étude des chondropathies ferméesIntérêt dans l’étude des chondropathies ferméesValeur diagnostique et pronostique: suivi des greffons cartilagineux Valeur diagnostique et pronostique: suivi des greffons cartilagineux dans l’arthrosedans l’arthrose

QCMQCM

A. La cartographie TA. La cartographie T2 2 permet une analysepermet une analyse–– 11. morphologique. morphologique–– 22. biochimique. biochimique–– 33. volumique. volumique

B. Un TB. Un T2 2 long est le propre du cartilagelong est le propre du cartilageB. Un TB. Un T2 2 long est le propre du cartilagelong est le propre du cartilage–– 11. normal. normal–– 22. pathologique. pathologique

C. L’étude cartographique du cartilage est possible dans C. L’étude cartographique du cartilage est possible dans le plan:le plan:–– 11. axial. axial–– 22. sagittal. sagittal–– 33. frontal. frontal

Réponses QCMRéponses QCM

A: 2A: 2B: 2B: 2C: 1 + 2 + 3C: 1 + 2 + 3