Arthro-ciné-IRM de l`épaule: mise au point et intérêt dans les

Arthro-ciné-IRM de l’épaule:
mise au point et intérêt dans les
instabilités de l’épaule
C.Viard, M-L Barrière, C. Muraro, N. Mathy, M-L
Despeyroux-Ewers, N. Sans, J-J. Railhac
Imagerie Centrale
Toulouse - Purpan
Introduction
• L’intérêt de l’IRM pour l’exploration de la pathologie
ostéo-articulaire est acquise par tous.
• La tentation est forte de vouloir rendre
«dynamique » l’IRM afin de mieux explorer les
pathologies articulaires qui sont habituellement
révélées par un trouble de l’exécution du mouvement.
• Cette communication expose un travail qui a consisté
en l’amélioration et la mise au point de séquences
dynamiques appliquées au cas de l’épaule.
Historique
• Notre équipe s’intéresse depuis 1994 aux
techniques d’IRM dynamiques pour
l’exploration de l’épaule.
• En 1996, une étude concernant 20 volontaires
sains a permis d’évaluer l’aspect sémiologique
normal de l’articulation gléno-humérale lors
d’un mouvement de rotation par une technique
positionnelle.
Kinematic MR Imaging of the shoulder: Normal patterns.
N.SANS, G.RICHARDI, JJ.RAILHAC, J.ASSOUN, D.FOURCADE, M.MANSAT,
J.GIRON, H.CHIAVASSA.
AJR; 167; December 96: 1517-1522
Revue de la littérature
• Les techniques d’IRM dynamique sont développées depuis
plus de 10 ans.
• La plupart des équipes ont étudié l’articulation de l’épaule au
cours de la réalisation d’un mouvement de rotation du bras et
ont conclu à l’intérêt de ces techniques pour l’exploration du
complexe labro-capsulo-ligamentaire.
• Seules des séquences acquises selon la technique positionnelle
sont utilisées à la recherche du meilleur compromis entre la
résolution spatiale et le reflet du mouvement.
• Cette technique possède une limite:
– elle n’est pas le reflet direct du mouvement mais n’en donne que
l’illusion.
Technique
L’IRM dynamique peut être obtenue par 2 types
de techniques:
1. La technique positionnelle avec incrémentation
du mouvement
2. Les méthodes d’acquisition en temps réel avec la
technique du « Gating articulaire » d’une part et
les techniques d’imagerie ultra-rapides d’autre
part.
Méthode positionnelle
• Elle correspond à l’acquisition séquentielle des
images à chaque niveau d’incrément du
mouvement, environ tous les 20 degrés.
• La séquence est ensuite reconstruite dans un
second temps grâce à un logiciel de type
« cine-loop ».
Méthode en temps réel: le « gating »
articulaire
• L’acquisition des images se fait pendant un temps
précis appelé « temps porte », qui est fonction de la
position articulaire.
• Cette technique nécessite un appareillage lourd et une
synchronisation parfaite entre l’acquisition des
images et la position articulaire. Elle est donc difficile
à mettre en œuvre, contrairement à son application
pour l’exploration cardiaque où le temps porte peut
facilement être synchronisé avec les données d’un
enregistrement ECG.
Méthodes en temps réel d’imagerie
ultra-rapide
• Elles correspondent à toutes les séquences ultra-rapides
développées sur les imageurs de dernières génération.
• Selon les constructeurs, elles portent des acronymes différents:
– séquences en écho de spin rapide (RARE, Haste, Single Shot)
– séquences en écho de gradient rapide (FGRE)
– séquences en écho de gradient rapide avec destruction de l’aimantation
(FSPGR)
– techniques d’imagerie instantanée et en particulier les séquences en
écho planar imaging qui sont les séquences les plus rapides existantes.
• Certaines options disponibles sur les imageurs permettent
également d’améliorer la mise au point des séquences rapides
comme les options I Drive, multiphase ou séquentiel.
Mise au point de l’arthro-cinéIRM de l’épaule
2 objectifs de travail
1. Amélioration de la séquence de ciné-IRM
positionnelle
2. Mise au point d’une séquence de scopie-IRM
qui soit le meilleur compromis entre:
•
•
le reflet fidèle du mouvement articulaire
conservation d’une bonne résolution anatomique
Objectif n°1: amélioration de la
séquence positionnelle
• Mise au point d’une séquence en écho de spin rapide
présentant les caractéristiques suivantes: TE=spins en
phase, TR=350ms, FOV=18*18, matrice=256*192.
• 5 coupes de 3mm sont disponibles à chaque niveau de
rotation avec un temps d’acquisition de 34s.
• La séquence est reconstruite à chaque niveau de
coupe dans un second temps.
• 8 à 12 paliers de 20° sont réalisés.
L’incrémentation du mouvement est facilitée par l’utilisation d’un système
mécanique amagnétique. Des ergots et une manette permettent de guider
le mouvement de rotation du bras qui est stoppé tous les 20° de rotation
pour permettre l’acquisition de la séquence. Ci-dessous: schéma de
l’appareillage utilisé
poignée
cavités
d’interruption
20°
tige
s
tige
boîte
languette
cylindrique
face inférieure
du cylindre
tige et cylindre vus de face
rotation
cylindre vu en coupe
imbrication
rotation
Résultat obtenu
Objectif n°2
• Plusieurs essais ont été réalisés pour obtenir la
séquence considérée comme optimale.
Essai n°1: utilisation de l’option I
drive
• L’option I drive permet de réaliser une acquisition en temps
réel avec une cadence d’image élevée.
• Elle n’offre pas la possibilité d’explorer les tissus selon leurs
caractéristiques en temps de relaxation longitudinal T1.
• Le traitement du signal est immédiat dès que l’ensemble du
plan de Fourier est rempli.
• Quand l’image est acquise, elle est instantanément affichée sur
l’interface utilisateur.
• Cette option est compatible avec les séquences en écho de
gradient rapide (FGRE) et les séquences en écho de gradient
rapide avec destruction de l’aimantation (FSPGR).
I drive
FGPRE
FSPGR
Essai n°2: utilisation de l’option
Multi Phase
• Cette option permet d’imager dans le temps les
mêmes emplacements de coupes.
• Une fois l’option activée, l’acquisition d’une série
de coupes peut être relancée à plusieurs reprises et
de façon identique sans qu’il soit nécessaire de
réinitialiser la séquence.
• Elle a été testée sur des séquences FGRE et sur
des séquences FSPGR.
Option Multi Phase
2a: FGRE
2b: FSPGR
Essai n°3: utilisation de l’option
Spiral
• L’option Spiral correspond à une séquence
d’impulsion bidimensionnelle en écho de gradient
ou en écho de gradient avec destruction de
l’aimantation, compatible avec l’option I drive.
Elle autorise la collecte des données dans le plan
de Fourier selon une trajectoire en spirale.
• Elle présente toutefois un inconvénient,
puisqu’elle est à l’origine d’une perte des données
correspondant aux angles les plus éloignés de
l’espace k et ainsi à une baisse de la résolution
spatiale.
Option Spiral
FGRE
Option « Spiral »
Option « I Drive »
Essai n°4: Echoplanar imaging
• Il s’agit de la séquence la plus rapide existante.
Elle s’appuie sur une séquence en écho de gradient
rapide.
• Les temps d’acquisition sont minimaux du fait de
l’application répétée d’un gradient bipolaire. Un
seul train d’écho permet la formation d’une image
car le nombre d’échos produits au cours d’une
impulsion de radiofréquence est égal au nombre
de lignes du plan de Fourier.
Echoplanar imaging
Solution retenue: essai n°2a
FGRE option Multiphase
Aperçu initial ci contre
Avantages:
permet de réaliser l’exploration
en temps réel
présente des images de qualité
acceptable
L’acquisition réalisée, un
logiciel informatique
permet la visualisation des
images en dynamique sur
l’interface utilisateur.
Après optimisation…
• Plusieurs artifices ont été appliqués afin d’essayer
d’améliorer la qualité des images obtenues.
• Les améliorations effectuées sont les suivantes:
– diminution de la bande passante afin d’atténuer le bruit
– application de l’option ZIP*512 pour améliorer la résolution
apparente de l’image
– application de l’option SCIC pour homogénéiser le contraste
– augmentation de la taille de la matrice afin d’augmenter la
résolution spatiale des images
– application d’un champ de vue rectangulaire afin de diminuer le
temps d’acquisition
Résultat obtenu
Discussion
A propos de l’option I Drive
• Même si ce n’est pas la technique choisie,
cette option est « performante » pour
l’exploration des articulations.
L’intérêt de l’optimisation des séquences apparaît
incontestable si l’on compare à gauche l’image « brute », au
résultat obtenu après traitement à droite.
Le résultat obtenu après injection intra-articulaire de
Gadolinium (à droite) du fait de la distension capsulaire
permet l’analyse fine des structures labro-capsuloligamentaires.
L’analyse de la définition anatomique ne permet pas de
retrouver de différence significative entre la séquence obtenue
par méthode positionnelle (à gauche) et la séquence de
Scopie-IRM mise au point (à droite).
En revanche, seule la séquence de Scopie-IRM obtenue en temps réel
est le reflet direct du mouvement de rotation de l’épaule.
Application à l’exploration de
l’instabilité gléno-humérale
• Les séquences dynamiques sont réalisées en
complément des séquences statiques
classiques.
• Elles permettent d’étudier:
– le centrage de la tête humérale lors de la
rotation du bras
– la distension capsulaire
– l’intégrité des structures capsulo-ligamentaires
Conclusion
Ce travail a permis de mettre au point une séquence
dynamique de Scopie-IRM, reflet direct du mouvement
articulaire possédant une bonne résolution anatomique.
Cette séquence semble intéressante dans le cadre du bilan
lésionnel des instabilités gléno-humérales en complément
d’une arthro-IRM standard, compte tenu de sa faisabilité.
Il semble également exister des perspectives d’avenir quant
à l’application de ces séquences sur des IRM à aimant
ouverts permettant une exploration des instabilités glénohumérales lors de mouvements à l’armé du bras.