IRM Cérébrale : Séméiologie et Pathologies

Exploration du système nerveux central en IRM

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) du système nerveux central permet une exploration multiparamétrique du cerveau, de la moelle spinale et des structures vasculaires. Cette synthèse couvre les principes anatomiques, les protocoles d'acquisition, les séquences de base et leurs applications cliniques.

Rappels anatomiques et plans de référence

L'anatomie cérébrale repose sur des divisions embryologiques et anatomiques : le prosencéphale comprend le télencéphale (cerveau), le mésencéphale constitue le mésencéphale et le tronc cérébral, tandis que le rhombencéphale donne le cervelet et le bulbe rachidien. La moelle spinale complète cette organisation.

Trois plans de référence structurent l'imagerie cérébrale :

• Plan axial CA-CP : joint la commissure antérieure (CA) au bord supérieur de la commissure postérieure (CP) au niveau du troisième ventricule
• Plan coronal : perpendiculaire au plan CA-CP
• Plan sagittal : parallèle à la ligne médiane

Pour l'exploration d'une épilepsie ou d'une démence, des acquisitions spécifiques des régions temporales internes sont nécessaires, avec des coupes coronales perpendiculaires au plus grand axe du lobe temporal (axe hippocampique).

Pondérations et séquences de base

Pondération T1

La pondération T1 utilise un TR court et offre une imagerie anatomique où « le gris est gris » et « le blanc est blanc ». Les caractéristiques signal incluent :

• Liquide en hyposignal
• Graisse en hypersignal
• Sang aigu en hypersignal

Après injection de gadolinium, les rehaussements normaux concernent les méninges, les vaisseaux, l'hypophyse et la tige pituitaire, les plexus choroïdes, le sinus caverneux et la muqueuse des sinus de la face.

Pondération T2

La pondération T2 utilise un TE long et produit un contraste « anti-anatomique » : « le gris est blanc » et « le blanc est gris ». Le liquide et la graisse apparaissent en hypersignal.

T2 FLAIR

La technique T2 FLAIR (Fluid Attenuation Inversion Recovery) supprime le signal du liquide libre (LCR) et augmente le contraste entre les tissus. Elle permet la visualisation de l'œdème, l'atteinte de la substance blanche et l'étude des espaces méningés.

T2 Echo de Gradient (T2*)

Aussi appelée T2*, cette séquence sans pulse d'inversion à 180° accentue l'effet de susceptibilité magnétique. Elle produit un hyposignal pour l'air, le calcium et les produits de dégradation du sang, avec un mauvais contraste substance blanche/substance grise.

Imagerie de diffusion

L'application de gradients de diffusion dans trois plans génère des images pondérées en diffusion très rapides (environ 100 ms). Plusieurs images sont produites : B0, B1000 et cartes ADC. La formule de base est , où b est le paramètre définissant la force et le temps d'application des gradients (en s/mm²).

Une diminution de la diffusion s'observe dans :

• L'accident vasculaire cérébral ischémique (œdème cytotoxique)
• Les tumeurs (hypercellularité)
• Les abcès (viscosité)

Imagerie de perfusion

L'imagerie de perfusion fournit des informations sur la microcirculation capillaire des tissus. L'objectif est de mesurer le débit sanguin irrigant l'organe exploré, exprimé en ml/min/100 g de tissu, correspondant à la perfusion tissulaire et non au débit des gros axes vasculaires.

La différenciation des tissus perfusés repose sur un marqueur intra-vasculaire :

• Exogène : produit de contraste injecté à base de gadolinium, non diffusible et limité au secteur vasculaire
• Endogène : marquage des noyaux d'hydrogène de l'eau circulante (diffusible, avec échanges entre secteurs vasculaire et extra-vasculaire)

L'étude des variations de signal lors du premier passage du produit de contraste utilise une séquence pondérée T2 EPI à très haute résolution temporelle. Un débit d'injection suffisant (> 4 ml/s) est essentiel (voie veineuse centrale ou cathéter rose).

Paramètres de débit et volume :

• CBF : débit sanguin cérébral
• CBV : volume sanguin cérébral

Paramètres temporels :

• MTT (Mean Transit Time) : temps moyen pour que le produit de contraste atteigne l'intensité maximale
• Tmax : temps d'arrivée à l'intensité de signal maximale (tissu à risque : Tmax > 6 sec)

Autres techniques incluent l'ASL (Arterial Spin Labeling), technique non invasive, et les USPIO (Ultrasmall SuperParamagnetic Iron Oxide), utilisées notamment en imagerie hépatique et ganglionnaire.

Angiographie par résonance magnétique (ARM)

L'ARM exploite les modifications physiques liées aux flux (contraste endogène) pour développer une imagerie vasculaire. Les séquences mettent en œuvre une stratégie pour supprimer le signal des tissus stationnaires.

ARM TOF (Time of Flight)

Les séquences d'écho de gradient compensées en flux produisent un signal vasculaire très supérieur au signal des tissus environnants. La saturation des tissus stationnaires est réalisée par des TR très courts, tandis que le phénomène d'entrée de coupe crée un signal sanguin élevé : le sang circulant entrant dans la zone explorée n'a pas été saturé et présente une aimantation longitudinale maximale. Le signal est maximal si le vaisseau est perpendiculaire au plan.

Le post-traitement implique des reconstructions MIP avec seuillage et filtrage.

ARM PCA (Phase Contrast Angiography)

Le contraste de phase obtient un signal intense des protons mobiles proportionnel à leur vitesse. Des gradients bipolaires de polarité inverse induisent un déphasage des spins mobiles. Chaque gradient déphase et rephase les spins, mais le 2ème lobe annule le déphasage du 1er pour les protons fixes, pas pour les protons mobiles. Une soustraction élimine les tissus stationnaires et rehausse les protons mobiles.

Plus les protons bougent vite, plus le signal est intense. La répétition dans les trois directions de l'espace, avec une acquisition baseline sans gradient d'encodage, permet l'étude des vitesses.

Avantages : étude des vitesses et absence d'injection de produit de contraste.

Inconvénients : durée prolongée, sélection d'une gamme de vitesse, mauvaise visualisation des flux complexes et turbulents.

Applications principales :

• ARM veineuse sans injection chez la femme enceinte (à 1,5 T)
• Imagerie non vasculaire du liquide cérébrospinal dans l'aqueduc du 3e ventricule

Thrombose veineuse cérébrale

La clinique associe un déficit neurologique progressif, une épilepsie, des céphalées et une hypertension intracrânienne (HTIC).

Protocole d'exploration :

• T1 SE sagittal (épaisseur 4-5 mm)
• T2 SE rapide axial dans le plan CA-CP ± coronal avec compensation de flux
• FLAIR axial
• T2* EG axial avec compensation de flux
• Diffusion axiale (b0, b1000, TRACE + ADC)
• Angio-IRM veineuse après injection de gadolinium (0,1 mmol/kg à 2 ml/s)
• T1 3D isotrope avec reconstructions multiplanaires

Préparation du patient : vérifier l'absence de contre-indication à l'IRM (pacemaker, cicatrice de sternotomie). Chez la femme enceinte, utiliser l'ARM veineuse par contraste de phase à 1,5 T sans injection.

Aspects IRM :

• T1 sans injection : hypersignal T1 spontané en sub-aigu
• T2 : iso/hypersignal
• FLAIR : hypersignal
• Diffusion : recherche des complications d'infarctus veineux
• T2* : hyposignal (comme les produits de dégradation du sang), utile pour détecter les remaniements hémorragiques
• T1 injecté : thrombus en hyposignal au sein d'un sinus rehaussé, « signe du delta » en coupe transversale

L'ARM par contraste de phase peut montrer un faux négatif en cas d'asymétrie physiologique des sinus transverses ou d'hypoplasie. L'injection de gadolinium lève l'ambiguïté.

Tumeurs cérébrales

La clinique présente des céphalées progressives, un déficit neurologique et une HTIC avec vomissements en jet. L'IRM vise à confirmer le processus tumoral, préciser la topographie, les dimensions, l'extension et la nature pour adapter la thérapeutique.

Protocole sans injection :

• Topogramme axial, coronal et sagittal
• 3D T1
• T2 SE axial ± coronal et sagittal
• FLAIR axial ± coronal et sagittal
• Diffusion axiale (b0, b1000, TRACE + ADC) — indispensable pour différencier abcès de tumeur nécrosée, kyste arachnoïdien de kyste épidermoïde et préciser le grade de malignité
• T2* EG axial pour rechercher hémorragie ou calcifications

Protocole après injection de gadolinium :

• T1 3D isotrope sagittal sur l'ensemble du crâne avec reconstructions multiplanaires

Explorations complémentaires selon la situation :

• IRM de perfusion pour différencier gliome de haut grade, lymphome, ou pour le grading des tumeurs primitives
• Angio-IRM veineuse si la tumeur est extra-axiale proche d'un sinus veineux
• Angio-IRM artérielle 3D TOF si la tumeur est à la base du crâne proche du polygone de Willis
• Spectroscopie pour caractérisation avancée et grading tumoral

Méningiome

Le méningiome est une tumeur intra-crânienne extra-axiale avec angle de raccordement aigu à la méninge, épaississement dural (« tail sign ») et rehaussement homogène et intense après injection.

Gliome de bas grade

Lésions bien limitées cortico-sous-corticales en hyposignal T1 et hypersignal T2/FLAIR, avec œdème périlésionnel peu marqué et effet de masse modéré.

Étude multiparamétrique :

• Diffusion : iso-signal, ADC augmenté
• Perfusion : ratio cCBV (volume sanguin cérébral corrigé) < 1,75 par rapport à la substance blanche controlatérale saine
• Spectroscopie : augmentation de la choline, diminution du NAA

Gliome en transformation

Majoration de l'œdème, apparition de prise de contraste, augmentation du cCBV et élévation du ratio Cho/NAA (prolifération).

Glioblastome

Œdème périlésionnel majeur « en doigt de gant » s'étendant bien au-delà de la lésion, effet de masse important déviant les structures médianes, rehaussement périlésionnel en cocarde avec nécrose centrale, et hyperperfusion.

Métastases

Lésions multiples se rehaussant en cocarde avec œdème périlésionnel et atteinte méningée potentielle.

Traumatisme crânien

L'indication est le bilan lésionnel, le plus souvent à distance du traumatisme. Le protocole varie selon qu'il s'agit d'un examen en aigu ou à distance. L'examen aigu nécessite une vérification stricte de l'absence de corps étranger métallique et un patient coopérant et stable.

Protocole aigu :

• T1 SE sagittal ou 3D T1
• T2 SE rapide axial dans le plan CA-CP
• FLAIR axial
• Diffusion axiale (b0, b1000, TRACE + ADC)
• T2* EG axial avec compensation de flux
• Coupes coronales T2 SE rapide perpendiculaires au plan CA-CP
• Angio-IRM après injection en cas d'ischémie pour rechercher dissection

Protocole bilan à distance :

• T1 SE sagittal ou T1 3D isotrope avec reformations multiplanaires
• T2 SE rapide axial ± coronal
• FLAIR axial et T2* EG axial
• Angio-IRM en cas de lésion ischémique ou de fracture de la base du crâne

Installation : pas d'injection de gadolinium. Vérifier l'absence de matériel de réanimation non compatible. Transfert précautionneux avec monitoring continu. Prévoir imagerie rachidienne si besoin.

Lésions observées :

• Lésions axonales diffuses : œdème FLAIR et lésions pétéchiales microhémorragiques T2* à la jonction substance grise-substance blanche
• Œdème du splénium du corps calleux
• Atteinte des pédoncules cérébraux
• Hématome extradural (lentille biconvexe) — souvent associé à fracture, visible au scanner
• Hématome sous-dural (lentille biconcave)
• Hémorragie méningée ou sous-arachnoïdienne : hypersignal FLAIR précoce et hyposignal T2*

Méningite et encéphalite

Indication : diagnostic positif de méningite et/ou d'encéphalite, recherche des complications et évaluation des propagations intracrâniennes depuis la sphère ORL ou la voûte du crâne.

Installation : s'assurer de l'absence de contre-indication à l'IRM. En cas de suspicion de méningite à méningocoque, le personnel doit appliquer les précautions complémentaires (isolement air, FFP2). Pour les infections tuberculeuses ou à germes transmissibles, placer le patient en fin de programme avec nettoyage complet et 1 heure de délai sans patient.

Protocole :

• T1 SE sagittal (épaisseur 4-5 mm)
• T2 SE rapide axial dans le plan CA-CP avec compensation de flux
• FLAIR axial
• FLAIR coronal en cas de suspicion d'encéphalite herpétique
• T2* EG axial
• Diffusion axiale (b0, b1000, TRACE + ADC)
• T1 axiales, coronales et sagittales (ou T1 3D) après injection lente de 0,1 mmol/kg de gadolinium
• Angio-IRM veineuse pour thrombophlébite cérébrale
• Angio-IRM artérielle pour signes d'artérite

Encéphalite herpétique

Hypersignal T2 et FLAIR temporal interne, pouvant être bilatéral (le plus souvent asymétrique), avec lésions en diffusion et œdème cérébral.

Abcès cérébral

Œdème périlésionnel, restriction de la diffusion avec hypersignal B1000 et hypo-ADC, et rehaussement en cocarde après injection.

Sclérose en plaques (SEP)

Indication : bilan initial ou de suivi d'une SEP. L'IRM confirme les anomalies de signal de la substance blanche, oriente le diagnostic étiologique par l'analyse de la topographie, morphologie et signal des lésions. L'exploration de la moelle épinière complète l'encéphale. Le diagnostic repose sur une dissémination spatiale et temporelle (critères de McDonald 2024).

Installation : antenne tête émettrice-réceptrice ou réseau phasé multicanaux. Le patient a généralement reçu plusieurs injections itératives antérieures.

Recommandations générales : toujours utiliser les mêmes paramètres et modalités d'injection. Intercaler la séquence FLAIR avant le T1 injecté car les prises de contraste s'accentuent avec le temps.

Protocole OFSEP 2020 :

IRM cérébrale	IRM médullaire
Protocole standard : 3D T1 millimétrique, DWI axiale + dADC, 3D FLAIR millimétrique	T2 sagittale
Protocole réduit (suivi trimestriel LEMP) : DWI axiale + dADC, 3D FLAIR millimétrique	—
3D T1 gadolinium millimétrique, 2D TSE DP/T2 axiale ou 3D T2, DTI (≥ 15 directions), 2D T2 EG, SWI, 3D DIR	T1 sagittale gadolinium, T2 EG axiale, T1 axiale gadolinium, STIR sagittale

Indications d'injection de gadolinium (0,1 mmol/kg) : l'OFSEP recommande le gadolinium macrocyclique pour :

• Début du suivi (diagnostic, IRM antérieures non disponibles)
• Initialisation d'un traitement de fond
• Six mois après initialisation d'un traitement de fond
• Poussée (recommandé)
• Recherche d'activité avant modification thérapeutique (optionnel)

Sémiologie IRM

Lésions en plaques ovoïdes de la substance blanche périventriculaire avec atteinte périveinulaire. Disposition radiaire perpendiculaire à l'axe des ventricules (aspect « doigt de Dawson »). Les lésions actives prennent le contraste en cocarde.

Critères de spécificité augmentée :

• Localisation corps calleux
• Pédoncules cérébelleux moyen
• Plancher du 4e ventricule
• Cornes temporales
• Distribution asymétrique

L'accumulation de chélates de gadolinium par injections successives peut produire un hypersignal T1 spontané bilatéral et symétrique des globes pâles.

Troubles cognitifs et démences

Protocole d'acquisition :

• FLAIR axial
• T2 axial
• 3D T1
• T2 EG axial
• T2 coronal dans le plan des hippocampes
• Diffusion axiale ± selon la clinique

Pour le diagnostic de la maladie d'Alzheimer, les coupes coronales passant par le grand axe de l'hippocampe sont essentielles. Une atrophie hippocampique bilatérale est caractéristique, alors qu'un cerveau sain ne présente pas d'atrophie des hippocampes.

Résumé des points clés

L'exploration IRM du système nerveux central intègre des principes anatomiques précis, des plans de référence standardisés et des protocoles d'acquisition adaptés à chaque pathologie. Les pondérations T1, T2 et T2 FLAIR restent les fondamentales, complétées par la diffusion, la perfusion et l'angiographie pour affiner le diagnostic. La qualité d'acquisition, l'utilisation judicieuse du gadolinium et l'interprétation rigoureuse des séquences permettent une prise en charge diagnostique et thérapeutique optimale des pathologies du système nerveux central.