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Journal Français d'Ophtalmologie
Vol 25, N° 9  - novembre 2002
pp. 956-958
Doi : JFO-11-2002-25-9-0181-5512-101019-ART15
Apport de l'IRM dans l'exploration des muscles oculomoteurs
 

C. Speeg-Schatz
[1]  Clinique ophtalmologique, 1, place de l'Hôpital, BP 426, 67091 Strasbourg.

Tirés à part : C. Speeg-Schatz , à l'adresse ci-dessus.

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Apport de l'IRM dans l'exploration des muscles oculomoteurs

But : Améliorer les méthodes actuelles d'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour l'exploration de la motilité oculaire dans le regard horizontal en utilisant un matériel IRM T2 W permettant l'enregistrement d'une succession rapide d'images statiques, tout en empêchant, au cours de l'examen, le déplacement de la tête du patient et la convergence des yeux, en vue du diagnostic et du traitement du strabisme paralytique complexe.

Méthodes : L'image des orbites est réalisée par Turbo-RARE qui est une image par acquisition rapide à haute résolution par séquence de la famille Turbo spin écho (Turbo RARE). L'image est acquise dans un plan déterminé chaque fois que le patient fixe une image virtuelle de l'une des 15 diodes électro-lumineuses (15 LEDs). On obtient le positionnement et l'immobilité de la tête à l'aide d'un coussin de sécurité avec une inclinaison de 8° de l'antenne — tête de 25 cm de diamètre. L'examen achevé (5 minutes), les images IRM sont transférées après conditionnement sur une bande magnétique vidéo (magnetic—video tape) afin d'être revisionnées en mode ciné sur un PC software standard. L'analyse qualitative est complétée par une étude des paramètres quantitatifs : axe visuel, petit axe du cristallin, les lignes et angles des muscles droits horizontaux avec le nerf optique et l'axe visuel. Nous utilisons l'analyse digitalisée des images pour mesurer la surface de la section transversale de ces muscles et également pour déterminer leur volume. Vingt volontaires normaux et 3 cas de paralysie oculomotrice sont ainsi étudiés.

Résultats : Le protocole expérimental nous a permis d'obtenir

  • 1) des images rapides (14 s) et de haute résolution (256 X 196 X 3 mm) ;
  • 2) sans artefacts ;
  • 3) sans convergence oculaire détectable ;
  • 4) dans lesquelles les muscles droits externes et internes et les détails anatomiques de l'orbite sont clairement mis en évidence ;
  • 5) à partir desquelles une information fonctionnelle supplémentaire est obtenue par l'analyse du mode ciné ;
  • 6) dans lesquelles les axes visuels ne convergent pas au cours des versions horizontales ;
  • 7) qui permettent de suivre les angles des muscles droits horizontaux durant leur contraction et leur relaxation ; et 8)
  • de permettre de comparer la surface de la section transversale des quatre muscles droits durant la contraction et la relaxation (différence de 0,2 cm 2 ).

Conclusion : Cette méthode fournira une utile information fonctionnelle quantitative dans l'évaluation des atteintes de la motilité oculaire. C'est une procédure facilement applicable en clinique.

Abstract
MRI used in the exploration of occulomotor muscles

Purpose: To improve existing MRI (magnetic resonance imaging) methods of assessing ocular motility in horizontal gaze by using a multistatic fast imaging T2W MRI sequence, preventing patient head movement and convergence of the eyes during the study for diagnosis and management of complex paralytic strabismus.

Methods: A turbo-RARE image of the orbits was acquired in a set plane each time the patient fixed on a virtual image of 1 of 15 LEDs (light emitting diodes). The head was positioned and immobilized with a security cushion at an 8° tilt of the 25-cm quadrature head coil. After completion of the study (5 mn), the MRI images were transferred to a work station and then onto a magnetic video tape to be replayed in cine mode on a PC using standard software. The qualitative analysis was completed by the study of quantitative parameters: visual axis, minor axis of the lens, the lines and angles of the horizontal rectus muscles with the optic nerve and the visual axis. We used digital image analysis to measure the cross-sectional areas of these muscles and also to determine muscle volume.

Twenty normal volunteers and 3 cases of oculomotor palsies were studied.

Results: The experimental setup allowed us to obtain images which:1)

Conclusion: This method will provide useful functional quantitative information in the evaluation of ocular motility disorders. The procedure is readily clinically applicable.


Mots clés : Motilité oculaire , IRM dynamique , étude quantitative , étude qualitative , paralysie oculomotrice , strabisme

Keywords: Extraocular muscles , horizontal gaze , MRI , quantitative study , qualitative study , palsies , strabismus , abnormality study


INTRODUCTION

L'imagerie par résonance magnétique procure des coupes minces des orbites et de leur contenu et possède 4 avantages spécifiques :

  • la sensibilité de l'analyse qui permet la différenciation des tissus selon leurs propriétés physio-chimique ;
  • le caractère volumétrique de l'analyse qui permet l'acquisition simultanée lors d'une même séquence de coupes multiples dans des plans différents ;
  • l'imagerie de flux qui permet d'associer l'analyse des liquides circulants à la reconnaissance morphologique locale ;
  • l'inocuité de l'examen qui autorise la répétition des explorations.

L'IRM se conçoit selon deux modes :

  • L'imagerie statique qui procure une anatomie descriptive précise du contenu orbitaire et dont l'analyse se fera dans les 3 plans de l'espace : le plan neuro-oculaire, le plan neuro-oculaire vertical oblique et le plan coronal à 5 niveaux, le nerf optique servant de référence anatomique pour le PNO et le PNOTO ;
  • L'imagerie dynamique appelée IRMOD ou imagerie par résonance magnétique dynamique par Monsieur Cabanis [1], [2], [3], [4]qui nous donne une analyse qualitative et surtout quantitative à partir des mêmes plans de l'espace que l'analyse statique et en réalisant des images dans les différentes positions du regard.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Notre travail a eu pour but [5]de visualiser les muscles oculaires dans différentes positions du regard pour explorer la motilité oculaire et ses désordres, de trouver des conditions aussi physiologiques que possible, avec une acquisition courte pour limiter le mouvement de la tête, afin d'assurer une analyse quantitative et qualitative de la série d'images obtenues.

L'étude des mouvements latéraux a été effectuée selon 15 positions à partir d'une rampe de LED, chaque point étant séparé de 7 degrés, l'ensemble de ces points lumineux étant projeté sur un miroir à l'intérieur du tunnel d'IRM de marque grucker 2 tesla Turbo RARE.

Ce miroir sur lequel sont projetés les points de fixation permet une vision à l'infini et évite les phénomènes de convergence du patient.

Le protocole d'acquisition est le suivant : ER = 900 ms/TE = 16 ms/RF = 8.

La résolution spatiale est de 0,7 mm X 1,0 mm dans le plan neuro-oculaire et l'épaisseur des coupes de 3 mm. Chacune des 15 images sont acquises en 15 secondes.

La radio fréquence est de 85 MHz. Le patient n'est pas autorisé à cligner durant chacune des 15 acquisitions.

Le protocole d'acquisition consiste à obtenir 15 à 20 images avec une période de repos de 5 secondes entre chaque image.

Le patient étant placé dans le tunnel, il fixe 9 points lumineux, 5 transversaux étudiant les mouvements horizontaux et 2 X 3 points longitudinaux étudiant les mouvements verticaux. Le déclenchement des séquences d'acquisition est rapide, environ 1 minute par image.

Cette imagerie dynamique nécessite au moins 1,5 tesla et l'intervalle de temps entre 2 points nous donne la vitesse de déplacement des yeux.

L'imagerie dynamique se fait à partir des mêmes plans qu'en statique et réalise des images dans les différentes positions du regard donnant une représentation des mouvements oculaires non en temps réel ; c'est l'illusion du mouvement qui est donnée par la succession des images statiques.

PROTOCOLE D'EXAMEN

Nous avons cherché à déterminer l'angle entre les axes visuels, les angles entre les axes visuels et les droits médiaux et latéraux ainsi que l'épaisseur des muscles droits au cours des mouvements de latéroversion.

Ainsi en 12 coupes axiales, un sujet réalise en fixant 12 points, 12 positions balayant 84°. Le parallélisme des axes visuels en faisant regarder le sujet de la droite vers la gauche, en passant par la position primaire soit 52° à chaque fois lui fait suivre la séquence suivante des points de fixation : 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 14, 12, 10, 8, 6, 4, 2. Vingt volontaires sains ont ainsi été étudiés et 3 patients pathologiques ont été inclus dans l'étude après signature d'un consentement éclairé.

RÉSULTATS

Les paramètres classiques de topométrie [6]ont été déterminés sur chaque image : longueur axiale, diamètre équatorial, ligne bicanthale externe, distance pré-bicanthale et rétro-bicanthale, axe neuro-oculaire.

Dans notre étude, nous avons déterminé l'axe visuel semi-automatiquement colinéaire au plus petit axe du cristallin déterminé par la méthode des moindres carrés et passant par le milieu de la cornée ainsi que le centre de rotation de l'oeil. Nous avons déterminé également les points de tangence au muscle droit sachant que l'origine des muscles au niveau du tendon de Zinn ne peut être déterminée précisément, ce point ayant été arbitrairement déterminé comme étant le point de rencontre entre les muscles et le nerf optique sur l'image. La distance entre ces points a été nommée longueur utile.

Nous avons déterminé les angles entre les muscles droits et l'axe visuel ainsi que la surface du muscle estimée par sélection manuelle de 15 points sur le contour de ce muscle, le volume ayant été déterminé par multiplication de cette surface par l'épaisseur de la coupe.

Nous observons ainsi que durant les mouvements de latéroversion les axes visuels restent parallèles, que les angles entre les muscles et l'axe visuel varient selon les positions de latéroversion : ainsi durant une abduction l'angle réalisé par le droit médial et l'axe visuel est maximum (relaxation) alors qu'il devient minimum durant l'adduction (contraction). Une différence de 4,8° est mesurée au niveau des angles synergiques durant la latéroversion. Nous rappelons que durant la contraction les muscles droits se rapprochent de l'axe orbitaire et qu'en se relâchant ils s'en éloignent. À chaque étape du déplacement des yeux correspondent ainsi une position et une morphologie précises de chacun des muscles concernés. La différence entre la contraction et la relaxation mesurée est environ de 3,7 mm.

En ce qui concerne la surface des muscles droits horizontaux et leur volume, une différence de 0,2 cm 2 a été mesurée entre les positions extrêmes. En abduction (et en relaxation) le muscle droit médial droit voit sa surface diminuer alors qu'elle augmente en adduction (et contraction). Le volume moyen obtenu en multipliant la surface par l'épaisseur de coupe (3 mm) a été dans cette population de 680 ± 85 mm 3 pour le droit médial et de 728 ± 75 mm 3 pour le droit latéral.

L'intérêt de cette méthode dynamique est d'étudier la motilité oculaire dans des conditions pathologiques notamment dans les limitations postopératoires de la motilité, les paralysies oculomotrices, les syndromes de rétraction et les traumatismes orbitaires.

L'étude du volume musculaire moyen en mm 3 montre qu'il existe de grandes variations individuelles et qu'il est intéressant de comparer la surface de section ou le volume des muscles dans des situations paralytiques.

Nous avons étudié 3 cas de paralysie oculomotrice du VI, 2 atteintes bilatérales post-traumatiques et une atteinte unilatérale par listériose. La comparaison des volumes peut montrer l'existence d'une atrophie musculaire pouvant aider le chirurgien dans son indication opératoire.

CONCLUSION

L'imagerie par résonance magnétique de la motilité oculaire avec enregistrement vidéo peut fournir une information fonctionnelle utile à la fois quantitative et qualitative dans l'évaluation des atteintes de la motilité oculaire, notamment dans certaines restrictions de motilité dans des conditions pathologiques pré- ou post-opératoires.

Références

[1]
Cabanis EA, Carteret M, Massin M. Imagerie dynamique de l'orbite. Mise en évidence d'une formation intraconique non décrite. Ophtalmologie, 1991;5:9-12.
[2]
Cabanis EA, Carteret M, Pineau JC, Massin M, Abanov A, Lopez A, Iba-Zizen MT. Imagerie par résonance magnétique orbitaire dynamique (IRMOD) : un protocole biométrique de référence. Ophtalmologie, 1992;6:174-8.
[3]
Carteret MH, Maintenant J, Cabanis EA, Iba-Zizen MT, Lopez A, Thiebierge M, Tamraz J, Stoffels C. Mouvements oculaires : première approche dynamique en imagerie par résonance magnétique (IRM) de haute résolution. Bull Soc Ophtalmol Fr, 1990;90:489-96.
[4]
Carteret M, Massin M, Cabanis EA. Stilling Duane syndrome and MRI: 2 preliminary results. J Fr Ophtalmol. 1992; 15:537-42
[5]
Speeg-Schatz C, Scheiber C, Passard C, Grucker D. Video loop MRI of ocular motility: a new technique: turbo rare sequence at 2 T for the study of horizontal gaze. Binocul Vis Strabismus Q, 1998;13:105-14.
[6]
Scheiber C, Speeg-Schatz C, Chambron J. Technique for MRI of ocular motility. J Comput Assist Tomogr, 1997; 21:442-6.




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