J.L. Stievenart

Resolution of homonymous visual field loss documented with functional magnetic resonance and diffusion tensor imaging.

Abstract:A 68-year-old man developed right homonymous hemianopic paracentral scotomas from acute infarction of the left extrastriate area. He was studied over the ensuing 12 months with visual fields, conventional MRI, functional MRI (fMRI), and diffusion tensor imaging (DTI). As the visual field defect became smaller, fMRI demonstrated progressively larger areas of cortical activation. DTI initially showed that the lesioned posterior optic radiations were completely interrupted. This interruption lessened in time and had disappeared by one year after onset. fMRI and DTI are innovative measures to follow functional and structural recovery in the central nervous system. This is the first reported application of these imaging techniques to acute cerebral visual field disorders.

217 Comparaison de la réponse corticale à différentes fréquences spatiotemporelles dans la stimulation visuelle, une étude d’IRM fonctionnelle

But Spatial and temporal frequency was varied in a visual stimulation protocol in order to investigate the effect of those parameters in the fMRI signal measured in the visual cortex. Objectifs and Methods Three normal healthy volunteers participated in this study. The data were acquired with a 3T clinical scanner using 2mm 3 isovoxel for the functional images and 1mm 3 .for the high-resolution anatomical images. In order to weight the magno and parvocellular layer response, two different checkerboard stimuli were used. The high temporal frequency checkerboard flickered at 14Hz and had a spatial frequency of 50min of arc. The low temporal frequency checkerboard flickered at 4Hz and had a spatial frequency of 5min of arc. The contrast was 100% for all checkerboard stimuli. Each presentation cycle consisted of one stimulation and one rest condition, 18 seconds each. The whole experiment lasted for eight cycles. The data were analyzed with the Brain Voyager software. Results As expected, the visual cortex responded significantly to all checkerboard stimulations. The fMRI signal measured in the occipital pole area was greater for the 4Hz/5min of arc stimulation when compared with the 14Hz/50min of arc stimulation. On the other hand, the response in the anterior calcarine fissure was greater for the temporal/spatial frequency of 14Hz/50min of arc. Discussion These results indicate that the anterior calcarine fissure responded particularly to visual stimuli related to the magnocellular system, which is mainly linked to the peripheral visual field. Likewise, the most posterior areas of the occipital cortex responded most importantly to the stimulation associated to the parvocellular system, which is located in a more central area of the visual field. Conclusion Our method permitted to locate the cortical responses related to the parvo- and magnocellular systems.

357 Évaluation en IRM en séquence de tenseur de diffusion (DTI) et en IRM fonctionnelle (IRMf) de l’hémianopsie par atteinte partielle des radiations optiques

Objectif L’annee derniere, nous avons presente une etude en IRMf et en DTI de la pathologie du champ visuel par degenerescence Wallerienne des radiations optiques. Avec la methode conventionnelle de reconstruction des orientations des fibres a partir de l’imagerie DTI, l’evaluation de la perte axonale etait difficile. Nous avons realise une reconstruction des faisceaux axonaux par tractographie probabilistique pour explorer precisement la degenerescence Wallerienne des radiations optiques. Materiels et Methodes Nous avons explore un patient de 48 ans, ayant presente une hemorragie cerebrale avec conservation des faisceaux inferieurs des radiations optiques. Une imagerie DTI et IRMf ont ete realisees a 1.5.T. La retinotopie corticale etait obtenue apres stimulation par damiers tournants, couvrant 15 degres de champ visuel central. Les donnees fonctionnelles ont ete analysees sur logiciel Brain Voyager. La tractographie probabilistique des radiations optiques etait realisee sur logiciel FSL 4.0 (Oxford University). Resultats Avec les resultats de champ visuel et IRM conventionnelle PT2, une conservation des faisceaux inferieurs des radiations optiques a ete consideree. L’IRMf objectivait une reponse corticale de la levre inferieure de la scissure calcarine du cote atteint. La tractographie probabilistique confirmait la preservation des faisceaux inferieurs des radiations optiques aboutissant a la levre calcarine inferieure. Discussion La tractographie probabilistique a partir de l’imagerie DTI confirme l’integrite partielle des radiations optiques, avec une meilleure reconstruction en comparaison avec la tractographie conventionnelle. Elle apparait en concordance avec le champ visuel statique et la reponse corticale cisuelle en IRMf. Conclusion Nos resultats suggerent que l’imagerie IRM fonctionnelle et la tractographie probabilistique permettent d’explorer avec precision les radiations optiques. Ces nouvelles techniques sont applicables en routine dans l’evaluation des anomalies du champ visuel.

201 Évaluation de l’influence de la chirurgie réfractive sur le signal de cortex visuel : étude en IRM fonctionnelle (2e rapport)

Introduction Determiner l’influence de la chirurgie refractive sur le signal de cortex visuel en IRM fonctionnelle. Materiels et Methodes Quatre patients ont ete operes par la technique du LASIK. Le laser a ete programme pour obtenir l’emmetropie des yeux. Les patients ont ete examines en IRM a1.5T, en sequences d’imagerie fonctionnelle. La stimulation visuelle presente des bandes verticales et horizontales, scintillant a 8 Hz. La stimulation est presentee dans deux conditions. Dans la premiere condition, le sujet porte une lentille rigide pre-operatoire, ce qui correspond a l’emmetropie sans astigmatisme (condition PRE). Dans la deuxieme condition, le patient ne porte pas de lentille a la 1e semaine, au 3 e mois post-operatoire et 1 re annee (conditions 1 s, 3 m et 1 a). Les donnees sont analysees par le logiciel SPM (Statistical Parametric Mapping) 99. Resultats En toutes conditions, les regions significativement activees sont trouvees dans les cortex visuels. En plus la reponse corticale est plus etendue dans la condition 1s en comparaison avec la condition PRE, 3 m et 1 a. Discussion L’IRMf a precisement detecte et prouve l’influence de la chirurgie refractive sur le cortex visuel. Conclusion Nos resultats suggerent que la reponse corticale se modifie juste apres l’intervention.

028 Évaluation en IRM en séquence de tenseur de diffusion et IRM fonctionnelle pour l’hémianopsie de l’atteinte de radiation optique

Aim We performed functional magnetic resonance (fMRI) and diffusion tensor imaging (DTI) for central visual field disorders caused by Wallerien degeneration of the optic radiation and compared the results with those of static perimetry. Aim and Methods Three men with a history of cerebral hemorrhage and conservation of the occipital lobe on conventional MR were examined. Visual field testing was performed, and fMRI and DTI were performed with 1.5-T MR scanner. Cortical retinotopy and activity were evaluated with a wedge-shaped rotating checkerboard visual stimulus (rotating wedge) projected on 15 degrees of the central visual field. Functional data were analyzed with Brain Voyager tm software. The optic radiations were visualized with two free software programs, VOLUME ONE v.1.72 and dTV II, developed by the department of radiology of the University of Tokyo. Results All patients presented central homonymous hemianopia contralateral to the cerebral hemorrhage, suggesting involvement of the optic radiation. In patient 1 and 2 a visual depression of 10 degrees of the central visual field was observed. In patient 3, although visual depression of 5 degrees of the lower part of the central visual field was present, the 5 degrees of upper part was conserved. fMRI demonstrated conservation of activation of the inferior lip of the calcarine fissure on the affected side in patient 3, whereas activation of affected side was not observed in patient 1and 2. These fMRI results were consistent with the central visual field defects. DTI tractography demonstrated marked damage to the optic radiations in all patients but the results were not consistent with the difference in visual field results between them. Discussion These fMRI results were consistent with the central visual field defects. DTI tractography demonstrated marked damage to the optic radiations in all patients but the results were not consistent with the difference in visual field results between them. Conclusion Our results suggest that the optic radiation visualized with DTI corresponds to the central part of the visual field as previously reported (1). The different dysfunctions of the optic radiation were distinguished with fMRI but not with DTI. Further refinement of DTI is needed.

Complementarite du scan Rx et de l’IRM dans l’evaluation de la pathologie tumorale des voies lacrymales

Objectifs Confronter les apports du Scan Rx et de l’IRM dans l’atteinte des structures osseuses et tissulaires en pathologie tumorale lacrymale. Materiels et methodes Exploration de 8 patients presentant un processus occupant de l’espace en region orbitaire canthale interne. Un Dacryo-scan Rx, avec injection intra-lacrymale de contraste iode hydrosoluble et acquisition axiale millimetrique avec reconstructions frontale et sagittale obliques dans le grand axe lacrymal, etudie la lumiere lacrymale et les structures osseuses adjacentes. Une Dacryo-RM (1,5T, antenne tete) en ponderation T2 puis apres injection IV de gadolinium met en evidence le signal muqueux entourant l’obstacle a l’evacuation du film lacrymal. Resultats Bonne delimitation du processus tissulaire pathologique presentant un signal avant et apres injection, different de la muqueuse normale. La lumiere lacrymale est bien definie tant apres injection endoluminale de contraste iode au Scan Rx qu’en contraste liquidien spontane en IRM. L’extension osseuse est precisee en Scan Rx. L’extension du processus tumoral en portions lacrymales horizontale et verticale est en faveur d’une nature cellulaire epitheliale lacrymale, en diagnostic differentiel avec les dacryocystoceles par retention, limitees aux portions verticales. Une precision diagnostique est ainsi apportee par la complementarite des informations apres injection endoluminale au Scan Rx, et injection intra-veineuse en IRM. Conclusion La pathologie tumorale des voies lacrymales beneficie d’une complementarite Scan Rx et IRM en exploration de routine.

Amblyopie fonctionnelle traitee : etude IRM fonctionnelle de l’adaptation de la reponse corticale

Objectifs Evaluer la reponse corticale visuelle chez des sujets amblyopes unilateraux apres traitement. Materiels et methodes Exploration clinique et en IRM fonctionnelle de patients amblyopes unilateraux, traites dans leur enfance pour strabisme. Dix patients sont explores en IRM fonctionnelle pour 4 sessions d’etude monoculaire – 2 sessions par œil, avec des damiers clignotant a des frequences spatiales et temporelles de 1’/8 Hz et 15’/4 Hz. L’anayse statistique a seuil corrige (p Resultats Dans un groupe d’acuite visuelle (AV) residuelle superieure ou egale a 7/10 e , la stimulation de l’œil atteint montre un surcroit d’amplitude de la reponse vasculaire dans les aires visuelles principales VI, V3 et V5. Dans le groupe d’AV inferieure a 7/10 e , l’œil amblyope induit une reponse de moindre amplitude dans ces aires. Une activation supplementaire est notee en regions orbitofrontales, prefrontales, parietales, dans les gyrus linguaux. Conclusion Ces resultats suggerent une reaction corticale visuelle variant selon l’efficacite du traitement de l’amblyopie : une AV subnormale correspond a une receptivite corticale amelioree par rapport a l’œil sain, alors qu’une AV deficiente donne a une faible reponse des aires visuelles principales, avec participation d’aires secondaires dans un processus attentionnel. La plasticite corticale secondaire au traitement initial de l’amblyopie est retrouvee meme des annees apres le traitement initial.

Dephasage temporel de la reponse hemodynamique des aires visuelles primaires et secondaires : etude en IRM fonctionnelle

Objectifs Mise en evidence d’un dephasage temporel des reponses hemodynamiques en IRM fonctionnelle dans les aires corticales primaires et secondaires apres stimulation visuelle. Materiels et methodes Nous avons explore en IRM fonctionnelle (1,5T) 6 volontaires presumes sains, en stimulations monoculaires en blocs, par damiers scintillants a des frequences temporelles et spatiales variables (15’d’angle/4Hz et 1 ° d’angle/8Hz). Un realignement anatomique et des tests statistiques sur logiciels SPM99 relevent les courbes temporelles des zones d’activation corticales. Resultats A un seuil corrige (p Conclusion Un dephasage temporel est note entre les aires visuelles primaires et de la voie dorsale d’une part, et les aires integrant la voie ventrale d’autre part. Ce resultat corrobore avec des observations recentes rapportant des delais variables de reponse hemodynamique. La distribution des aires visuelles en phase ou en dephasage suggere une hierarchie des reponses capillaro-veineuses en fonction de l’anatomie vasculaire en region occipitale.

Objective visual field testing with functional magnetic resonance imaging

Purpose : To detect cortical retinotopy using the functional magnetic resonance imaging technique at clinical circumstances. Methods : Four normal volunteers were examined. Four experiments were performed on each subject: a ‘central-peripheral’ visual field stimulation and an ‘upper-lower’ visual field stimulation, both for right and left visual hemifields. The checkerboard stimuli, presented on a front projection screen, subtended 3 degrees of visual angle in height and 5 degrees in width. Sequential paradigms alternated rest phases with no checkerboard stimulation and stimulation phases. For the ‘central-peripheral’ visual field stimulation, the checkerboard was presented to either the central or peripheral visual field. During the ‘upper-lower’ visual field stimulation, the checkerboard was presented to either the upper or lower visual field. Results : The central visual field stimulation revealed a broad activated area in the contralateral occipital pole, whereas the peripheral visual field stimulation displayed a more anterior and narrower activated area. The ‘upper-lower’ visual field stimulation revealed broad activated areas covering the contralateral occipital pole. The upper visual field stimulation revealed the center of the cortical activation located inferiorly to lower visual field stimulation. Conclusion : Retinotopical eccentricity in the primary visual cortex is accurately detected using simple visual stimulations partially presented to the central-peripheral visual field. Upper visual field stimulation bordering the horizontal meridian could be differentiated from lower visual field stimulation in the associated visual cortex. This technique may help to evaluate the visual field.