Long COVID : de nouvelles techniques d'IRM pulmonaire pour un suivi fonctionnel

La pandémie de COVID-19 a fortement mis en tension les systèmes de santé, notamment les unités de radiologie qui ont vu leur activité de radiographie thoracique et de scanner pulmonaire décoller pendant une année. Désormais, il y a un intérêt croissant pour l'IRM pour l'évaluation des symptômes post-COVID-19 (Long COVID) des poumons.

De nouvelles techniques d'exploration pulmonaire faisant intervenir l'IRM

Le Dr Olaf Dietrich, Professeur de radiologie expérimentale et physicien en IRM au département de radiologie de l'hôpital universitaire de l'université Ludwig Maximilian (LMU) de Munich (Allemagne), spécialiste de l’IRM de diffusion et d’IRM pulmonaire fonctionnelle, a rédigé un article dans la Revue Radiology où il explique les nouvelles procédures qu’il a expérimentées sur ce champ.

L'IRM n’est en effet pas la technologie de première intention pour l’exploration pulmonaire. La microstructure hétérogène du tissu pulmonaire entraîne une faible densité protonique du parenchyme que des techniques utilisant des temps d'écho ultracourts peuvent améliorer pour la représentation structurelle du poumon. Dans ce contexte, le Dr Dietrich évoque de nouvelles procédures d’IRM pour obtenir plus d'informations sur la ventilation et la fonction pulmonaire, y compris le transfert de gaz pulmonaire, d'autres techniques d'IRM sont préférées. Il s'agit notamment de l'IRM pulmonaire de contraste d'oxygène, de l'IRM pulmonaire à décomposition de Fourier, de l'IRM au fluor-19 et surtout de l'IRM pulmonaire utilisant des gaz rares hyperpolarisés.

Des images fonctionnelles de ventilation pulmonaire et d'échanges vers le plasma sanguin

Cette technique base le signal IRM non plus sur la rotation de protons (noyaux d'hydrogène) mais sur la détection de noyaux atomiques d'hélium (3He) ou de xénon (129Xe) gazeux qui a une densité physique et de spin inférieure (environ un facteur de 1000) à la densité de protons du tissu biologique et provoque donc un signal IRM également très inférieur. Ce signal peut être considérablement amélioré par hyperpolarisation, qui a la particularité d’augmenter la fraction de protons alignée avec le champ magnétique externe pour l'hélium et le xénon gazeux. Après hyperpolarisation, le gaz est administré (par inhalation) aux patients au tout début de l’examen, ce qui provoque une augmentation de l'intensité du signal IRM d'un facteur d'environ 10 000.

Les images obtenues donnent une représentation immédiate de la ventilation régionale du poumon en montrant la distribution spatiale du gaz inhalé, mais également en permettant de quantifier le transport pulmonaire de gaz des alvéoles vers le sang, le Xenon se dissolvant partiellement dans le tissu pulmonaire et le plasma sanguin.

Un signal 129Xe différent à chacune des étapes physiologiques

Le 129Xe inhalé présente trois fréquences de Larmor différentes situées à 0 ppm (valeur de base), à 197 ppm lorsqu’il est dissous dans le tissu pulmonaire ou le plasma et à 217 ppm dans les globules rouges. Seule une petite fraction (1 à 2 %) du xénon inhalé est dissoute dans les poumons. Le Dr Dietrich remarque alors qu’il est possible d'effectuer une imagerie par déplacement chimique de chacune de ces trois contributions en utilisant des techniques analogues à la séparation graisse-eau. Ainsi, l'intensité du signal spatial et la distribution du xénon dans ces trois compartiments peuvent être extraits et reconstruits séparément.

Ces différenciations de signal sont utiles notamment dans l'évaluation de la fonction pulmonaire et des échanges gazeux, par exemple dans les érythrocytes par rapport au signal dans les tissus et le plasma. Nous aurons l’occasion de revenir, dans un prochain article, sur cette technique avec la retranscription d’une étude de Grist et al. présentant des résultats préliminaires sur des patients COVID entre 3 et 8 mois après la sortie de l'hôpital.