Modifications de la concentration en désoxyhémoglobine et imagerie de la perfusion cérébrale

La perfusion de tissu cérébral peut être examinée en suivant un traceur à travers le système vasculaire cérébral. Actuellement, cela nécessite une perfusion de l'agent de contraste. Cependant, des progrès ont été réalisés dans le développement de techniques d'imagerie non invasives pour évaluer la perfusion tissulaire. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une approche d'imagerie très attrayante car elle ne repose pas sur les rayonnements ionisants et a une résolution spatiale élevée. L'agent de contraste couramment utilisé pour étudier la perfusion du tissu cérébral en IRM est les agents de contraste à base de gadolinium. Cependant, ces agents de contraste ont tendance à présenter plusieurs inconvénients, notamment le caractère invasif, la toxicité rénale, l'accumulation dans les tissus et les réactions allergiques. Lorsqu'ils sont injectés par voie intraveineuse, ils deviennent fortement dispersés dans les artères, nécessitant un calcul complexe de la fonction d'entrée artérielle. De plus, bien qu'ils restent majoritairement intravasculaires, ils ont tendance à diffuser en extravasculaire dans les affections neurovasculaires qui présentent une rupture de la barrière hémato-encéphalique entraînant des imprécisions de mesure.

Récemment, nous avons déterminé un moyen de générer un changement brusque de la concentration de désoxyhémoglobine [dHb] lorsque le sang passe dans les poumons, entraînant un changement ciblé précis et rapide de [dHb] dans le sang artériel. Nous émettons l'hypothèse que de tels changements de [dHb] peuvent être utilisés comme agent de contraste IRM approprié pour la mesure du débit sanguin cérébral, du volume sanguin cérébral et du temps de transit moyen (CBF, CBV et MTT respectivement) par rapport à celui du gadolinium. Le cas échéant, le dOHb fournirait une alternative non invasive, peu coûteuse et sûre à l'imagerie de perfusion.

Un total de 25 patients atteints d'une maladie neurovasculaire qui sont cliniquement référés au service commun d'imagerie médicale de TWH pour l'imagerie de perfusion de gadolinium seront recrutés. Avant l'étude d'imagerie, chaque sujet sera familiarisé avec la configuration expérimentale du contrôle des gaz respiratoires. Un masque facial en plastique et un circuit respiratoire seront appliqués sur le visage du sujet et ajustés pour former un joint hermétique avec du ruban adhésif médical. L'alimentation en gaz du masque et du circuit respiratoire sera assurée par un système de distribution de gaz programmable contrôlé par ordinateur (RespirAct™ RA-MR System, Thornhill Research Inc., Toronto, Canada). La séquence de livraison de gaz et les changements de PCO2 et PO2 seront appliqués pour familiariser le sujet avec les sensations liées aux changements de gaz. Les sujets seront ensuite placés en décubitus dorsal dans le scanner IRM. En plus de leurs analyses cliniques prescrites, deux analyses supplémentaires seront obtenues. Les examens IRM supplémentaires comprendront : 1) une séquence structurelle (anatomique) (4.30 minutes), suivi de 2) une séquence BOLD-EPI tout en induisant des changements de PO2. La PO2 sera maintenue à une valeur de référence de 45 à 50 mmHg (saturation en hémoglobine en O2, SaO2 ~75 %) pendant 60 s. Pendant 10 s, la PO2 pulmonaire sera transitoirement élevée au pic de PO2 de 90-120 mmHg (normoxie) dans la transition de 2 s, atteignant une SaO2 d'environ 100 %, puis ramenée à la ligne de base. Alternativement, la ligne de base peut être à la normoxie et les défis gazeux cibleront la PO2 de 45 à 50 mmHg. Un total de 4 défis ventilatoires de ce type seront appliqués sur 6 min tout en maintenant la normocapnie.

Pendant chaque stimulus PO2, le signal BOLD changera de manière synchrone et inversement proportionnelle à [dOHb]. Une fonction d'entrée artérielle sera mesurée en séparant les voxels artériels, tissulaires et veineux en fonction des différences d'heures d'arrivée du bolus [dOHb], de l'amplitude du changement et de la corrélation avec les changements de [dOHb] mesurés à partir de [Hb] et du calcul de SaO2 à partir de la fin -PO2 marémotrice. Les voxels artériels, les premiers de la séquence de structures à recevoir le bolus, seront moyennés pour donner une fonction d'entrée artérielle qui sera déconvoluée avec le signal tissulaire. Des cartes cérébrales complètes des CBF, CBV et MTT relatifs seront générées. Les valeurs moyennes de matière grise et de matière blanche segmentées dans le cerveau entier pour ces mesures seront calculées et comparées aux mêmes valeurs métriques obtenues à l'aide de l'imagerie de perfusion de gadolinium.