Le séminaire aborde l'imagerie du cartilage, concluant sur l'importance de détecter les lésions chondrales précoces et les progrès dans les techniques d'IRM pour améliorer la résolution spatiale et le contraste. Les développements récents visent à évaluer les qualités biomécaniques du cartilage et à détecter les pathologies avant l'apparition de modifications morphologiques irréversibles. Les perspectives d'avenir soulignent une approche de plus en plus spécifique du cartilage, avec des applications potentielles en imagerie biochimique et moléculaire.

1. IMAGERIE DU CARTILAGE
Dr Sébastien CHOMEL
Dr Carole LAPRA
Infirmerie Protestante
Clinique Saint Charles
Séminaire
Vendredi 6 Janvier 2012
Pas de conflit d’intérêt

2. Imagerie du cartilage/pourquoi?
 Prévalence des lésions chondrales et de la dégénerescence du cartilage
 Amélioration de la détection des lésions chondrales stade I-II
 Modèle de développement actuel = cartilage genou (le plus épais)
 Evaluation pré et post-thérapeutique (chirurgicale ou médicale) des lésions
ostéo-chondrales
o Champs d’application multiples ( traumatique, dégénérative,
inflammatoire et autres
o Intérêts dans le suivi et le développement des techniques de réparation
chirurgicale du cartilage altéré
• Bilan lésionnel précis (situation, volume)
• Contrôle de l’intégration des greffons et de l’efficacité
thérapeutique de nouvelles molécules chondroprotectrices
Développement d’une imagerie spécifique du cartilage
IRM +++

3. Imagerie du cartilage/ Comment?
 Développement permanent des constructeurs
o Nouvelles machines
o Nouvelles antennes
o Nouvelles séquences
Réseau antennes 15 canaux genou

4. Qu’attendre des séquences du cartilage?
o L’idéal
• Temps d’examen acceptable
• Résolution en contraste pertinente
• Résolution spatiale élevée
• Segmentation, volumétrie, affichage 3D
o Actuellement
• Approche « anatomique et morphologique » quantitative de l’épaisseur
• Imagerie de surface (Arthro-TDM ou Arthro-IRM)
• Imagerie chondrale et sous-chondrale (IRM +++, TDM +)
o Le futur
• Evaluer les qualités biomécaniques du cartilage
• Modifications ultra-structurales (altération collagène)
• Modifications biochimiques (déplétion protéoglycanes, augmentation contenu en eau)
• Discriminer les lésions des couches superficielles des profondes
o Le but
• Visualisation directe de l’aspect multi-lamellaire du cartilage hyalin en s’approchant
de son aspect histologique
• Détection de pathologie chondrale avant les anomalies morphologiques irréversibles

5. Etat de l’art / Imagerie
 Rx standards  IRM
 TDM  Non invasive
 Arthro-TDM  Non irradiante
 IRM  Sans injection intra-articulaire
 Arthro-IRM  Analyse globale (ménisco-
ligamentaire, synoviale)
 Analyse quantitative chondrale
○ Epaisseur
○ Signal (chondral et sous-chondral)
IRM standard IRM Nouvelles applications
ou Analyse quantitative et qualitative
Arthro-IRM

6. IRM standard/Séquences du cartilage?
3D DESS WE (3D double écho stationnaire)
DP Fat Sat cartilage seule structure en hypersignal
isosignal < liquide synovial (séquence longue 5-7 minutes, très
T2TSE ou FSE sensible aux artefacts de sensibilté
Cartilage hyposignal magnétique et métallique)
T1 SE, TSE
3D T1 EG (FSPGR)
anatomique,
haute résolution,
signal intermédiaire du
cartilage, faible contraste
cartilage – liquide synovial) Arthro-IRM T1 Fat Sat
cartilage en hypersignal
Contraste en hypersignal

7. IRM standard/cartilage pathologique
Méniscectomie médiale à 1 an
Chondrolyse rapide fémoro-tibiale médiale stade IV
Languette méniscale médiale
Modifications en miroir des lames sous-chondrales
Synovite hypertrophique

8. IRM standard/cartilage pathologique
Cartilage fémoro-patellaire pathologique
Chondropathie patellaire fissuraire stade II à III
Chondropathie profonde zone portante condylienne médiale stade III
Cartilage fémoro-patellaire pathologique
Ulcérations trochléennes focales stade III à IV
Ulcération patellaire focale stade III à IV

9. IRM standard/cartilage pathologique
Cartilage fémoro-patellaire pathologique
Lésions trochléennes focales
Amincissement chondral patellaire régulier
Stades ?
Chondropathie patellaire, couche profonde
Stade ?

10. Améliorations récentes (1)
 Approche ultra-structurale
 Augmentation résolution spatiale
 Striations radiaires, aspect multicouches
 Augmentation intensité du champ magnétique
○ 1,5 T = majorité des imageurs
○ 3 T = quelques centres
○ 6 à 7 T = expérimentation
2010 2010
1995 Routine clinique Expérimental
EG T2 TRA DP FS TSE TRA DP FS TSE TRA 0.1x0.1x3mm à 7T
5mm à 1 T 3mm à 1.5 T Image SIEMENS

11. Améliorations récentes (2)
 Augmentation résolution spatiale
 Nouvelles séquences
○ T 2 TSE ou FSE 3D à angles de refocalisation variable
○ Acquisition isotropique infra-millimétrique
○ Plus de volume partiel
○ V voxel 0.6 x 0.6 x 0.6 mm3, T Acq 6 à 8 minutes à 1.5 T
○ Impossible sur les séquences plus anciennes ou temps d’examen trop long
(1 heure!!)
○ TSE à couverture radiale (Syngo BLADE Siemens)
○ Diminution des artefacts de mouvements
Coupe sagittale 2D, 3 mm Syngo SPACE 3D
Image SIEMENS Image SIEMENS

12. Améliorations récentes (3)
 Augmentation résolution spatiale
 Séquence 3D type DESS
 Volumétrie (calcul global ou compartimental)
 Mesures quantitatives en ml
 Segmentation automatique non disponible
 Attention pas d’analyse ménisco-ligamentaire

13. Perspectives
 Approche ultra-structurale
 Augmentation résolution spatiale
o Volumétrie 3D
 Augmentation intensité du champ
magnétique
○ 6 à 7 T = expérimentation
Imagerie du rat 7T
Coupe sagittale haute résolution volumique
Segmentation manuelle
(palette graphique et stylet)
Reconstruction et représentation 3D
Compartiments fémoro-tibiaux
Imagerie du rat 7T
Image CNRS Nancy-Lyon

14. Cartilage / perspectives
Image SIEMENS 7T
Aspect multi-couches
Confrontation IRM haute résolution
Couche superficielle linéaire, dense, surface lisse et imperméable
Fibres collagènes parallèles à la surface, H+ immobiles
Zone transitionnelle, disposition en arche, H+ mobiles
Zone radiaire, disposition verticale, fibres collagènes perpendiculaires à la surface, GAG +++, peu d’H+
Cartilage profond calcifié et lame osseuse sous-chondrale, pas d’H+

15. Axes de développement
 Micro-imagerie du cartilage
 Détection lésionnelle Grade I, précision des limites lésionnelles
 Approche biochimique et moléculaire
 Marquage du taux de GAG (glycoamynocglycanes)
• d GEMRIC (delayed Gd MRI of cartilage)
• T1 Rhô
 Approche biomécanique (état du collagène)
 Cartographie T2, appréciation et analyse des mouvements de l’eau
extra-cellulaire et de sa distribution avec les fibres de collagène
 Cartographie (mapping) avec échelle colorimétrique
 T2, T2*, T1

16. Perspectives (1)
 Approche biochimique et moléculaire
 d GEMRIC (delayed Gd MRI of cartilage)
 Zone 3 riche en GAG chargées négativement
 Le Gadopentate de diméglumine(Gd) est chargé négativement,
 Pas de pénétration normale du Gd dans le cartilage
 Augmentation de la fixation du Gd si déplétion des GAG (cartilage lésé)
 SI fixation Gd augmente, index T1 cartilage diminue
CARTOGRAPHIE T1 du Cartilage
Injection Double dose Gd IV +
Déambulation 10 min
IRM réalisé 60 à 90 mn après
Contrainte de temps +++
3DEGT1 utilisation clinique possible
Williams A and all; Glycosaminoglycan distribution in cartilage
as determined by delayed gadolinium-enhanced MRI of cartilage
(dGEMRIC):potential clinical applications ,AJR 2004;182:167-172
Etude chondrale sur rupture du LCA

17. Perspectives (2)
 Approche biomécanique (état du collagène)
 Cartographie (mapping), échelle colorimétrique
 MapIt Siemens
 Cartigram Ge
Cartilage trochléen lésé
 T1,T2, T2* Cartigram Ge
 Cartographie T2, analyse indirecte de la matrice extra-cellulaire en étudiant
les mouvements de l’eau, les types de collagène et le taux de GAG
 Etude ciblée limitée à quelques coupes pour le moment
Lésions chondrales trochléennes
MapIt Siemens
Cartilage trochléen sain
Cartilage fémoro-tibial sain

18. Perspectives (2)
 Cartographie T2,, T2,*
Compartiment médial stade IV
Modification de signal compartiment latéral avant
anomalie morphologique
Cartilage fémoro-tibial sain
Fissure osseuse pure sous-chondrale condylienne
Pas de fissuration chondrale

19. Perspectives (3)
 T1 Rhô (sensible à l’agitation macro-moléculaire)
T2 FS TSE TRA T1 FS TSE TRA Cartographie T1 surperposée sur T1 GRE WE
 Imagerie du sodium (Na 23) Fusion
Anatomie T2 Map T1 Rhô Map Imagerie du sodium

20. Conclusion
 IMAGERIE MODERNE DU CARTILAGE
 IRM INCONTOURNABLE
o Développement permanent (imageurs, antennes, séquences)
• Meilleure résolution spatiale et en contraste
o Approche globale articulaire
o Approche de plus en plus spécifique du cartilage
o Evolution d’une imagerie anatomique et morphologique (épaisseur et volume) vers une
imagerie de la physiologie articulaire (approche biochimique et moléculaire, GAG,
ultra-structure du collagène)
o Le futur, Imagerie fondamentale non clinique
• Spectroscopie
• Séquence UTE
• Imagerie H+, Na 23 (concentration dans protéoglycanes)
 COMPREHENSION SI COLLABORATION AVEC
CLINICIENS ET CHIRURGIENS
 PB : EXAMEN LONG ET PARC D’ IRM SATURE et
HETEROGENE

21. MERCI DE VOTRE ATTENTION
BONNE ANNEE 2012
Séminaire
Vendredi 6 Janvier 2012