Lire l`article complet

Maq HGE 5 dossier
V
13/05/04
O
16:04
C
Page 237
A
B
U
L
A
I
R
E
Vocabulaire de l’imagerie par résonance magnétique
●
C.-M. Coffin*
L‘
imagerie par résonance magnétique (IRM) est définitivement intégrée dans les stratégies d’exploration des
pathologies digestives. Le foie et les voies biliaires en
sont les meilleurs exemples, d’autres domaines suivront probablement comme le pancréas. Il apparaît utile de faire une mise
au point sur le vocabulaire employé dans les comptes rendus et
de présenter ces termes techniques sous forme d’un glossaire.
Un faux problème est de vouloir reconnaître une séquence à
partir de l’aspect de l’image ; en effet, le type de la séquence et
sa pondération précise sont librement choisis par l’utilisateur.
De plus, la variété des séquences, les possibilités d’effacement
du signal de certains composants (comme la graisse), la variété
des produits de contraste utilisés rendent cet exercice difficile,
voire impossible. Seuls les paramètres techniques choisis par
l’utilisateur (type de la séquence, TR, TE...) renseignent efficacement sur les caractéristiques de l’image (pondération T1, T2,
angiographie, bili-IRM...).
L’IRM est un examen dont les bases physiques sont extrêmement complexes. La connaissance d’un minimum de physique
de l’IRM est indispensable à la compréhension des images obtenues. Les termes présentés ci-dessous sont couramment
employés dans les comptes rendus d’IRM. Ils correspondent à
des définitions techniques précises, pour lesquelles nous avons
essayé de rester simple, sans masquer la réalité physique, en
insistant sur l’intérêt pratique de ces techniques.
tées ici concernent essentiellement les IRM à haut champ. Le
champ magnétique est créé par différents types d’aimant (matériau aimanté permanent ou électro-aimant supraconducteur
refroidi à -270°C) qui fonctionnent en permanence, y compris
en dehors des périodes d’examen.
Séquence : phase élémentaire d’examen. Les images ne sont
pas faites une à une mais obtenues au cours d’une même
séquence, groupées par pile de coupes ayant certains paramètres
techniques communs. La durée de la séquence sera la même
quel que soit le nombre de coupes choisies (entre 1 et un maximum déterminé en particulier par le TR).
Plans de coupes : tous les plans de l’espace sont possibles pour
une étude par IRM, le plan horizontal est le plus utilisé car comparable à la TDM et donnant des images techniquement
meilleures. Les termes suivants sont employés :
- transverse, synonyme axial ou horizontal ;
- frontal, synonyme coronal ;
- sagittal.
Tableau
T1
Eau, urine, LCR
Os cortical, air, calcul
Bile (variable)
Graisse (variable)
Hyposignal Os cortical, air
TERMES TECHNIQUES ÉLÉMENTAIRES
IRM : imagerie par résonance magnétique. Ce terme a remplacé résonance magnétique nucléaire (RMN) car le mot nucléaire
prêtait à confusion.
Champ magnétique : l’IRM nécessite de placer le patient dans
un champ magnétique intense, dont l’unité de mesure est le
Tesla (T), 1T = 2.104 x le champ terrestre. On distingue les
appareils à haut champ (> 1 T), moyen champ et bas champ
(< 0,5 T) dont les possibilités techniques sont différentes, sans
que ce soit nécessairement péjoratif quant aux capacités diagnostiques. Les possibilités techniques et diagnostiques présen-
* Service de radiologie du Pr Vasile, hôpital Henri-Mondor, Créteil.
La Lettre de L’Hépato-Gastroentérologue - n° 5 - octobre 1998
T2
Graisse si FAT SAT associée
Hémochromatose
Tumeur surchargée en fer
Ferrites
Graisse
Eau, bile, urine, LCR
Flux sanguin (parfois)
Angiomes, kystes biliaires +++
Hypersignal Péliose
Autres tumeurs
Cuivre (dans certains CHC)
Tumeur hémorragique (parfois)
Gadolinium et manganèse
Signal : le principe de l’IRM est la résonance des noyaux atomiques (en pratique courante de l’hydrogène) placés dans un
champ magnétique intense. Soumis à une excitation par une
237
Maq HGE 5 dossier
V
13/05/04
O
16:04
C
Page 238
A
B
U
onde de radiofréquence, les noyaux vont résonner, c’est-à-dire
réémettre une onde radio. Cette onde est captée par une antenne
comme un signal dont l’intensité et l’évolution dans le temps
dépendent de la nature physico-chimique de l’atome et du type
de la séquence utilisée. L’intensité du signal d’une lésion est
comparée à un référentiel (muscle, parenchyme normal). Les
termes suivants sont alors employés :
• - hyposignal, hypointense, hypointensité (codés en noir sur les
images) ;
• = isosignal, isointense, isointensité ;
• + hypersignal, hyperintense, hyperintensité (codés en blanc
sur les images).
Pondération : le signal d’IRM évolue selon deux variables
temporelles T1 et T2 qui dépendent de la nature chimique du
tissu étudié. L’image obtenue peut être au choix plus ou moins
liée à l’une ou l’autre de ces deux valeurs caractéristiques du
tissu. D’autres variables influencent le signal comme la densité
en noyaux H de l’échantillon (appelée abusivement densité de
proton ou ρ) ou l’existence d’un flux... Parce qu’il est difficile
d’obtenir une image dépendant uniquement d’une de ces
valeurs, les images couramment présentées sont dites pondérées
par la variable souhaitée. Une séquence pondérée T1 donnera
une image plus représentative du T1 que des autres variables.
Signal = K x ρ x
{
1-e
- [TR-TE]
T1
- TE
T2
}{ }
x
e
Équation déterminant la valeur du signal des séquences en écho de
spin, en fonction :
- des paramètres choisis par l’utilisateur (TR,TE) ;
- des caractéristiques du tissu (T1,T2, ρ) immobile au point étudié ;
- de l’IRM (K).
Ainsi, selon le TR et le TE choisis par l’utilisateur, le signal dépendra
plus ou moins des valeurs de T1 et T2 spécifiques du tissu examiné,
ce qui détermine la pondération de l’image.
T1 : type de pondération d’une séquence caractérisée par un
signal nul des liquides biologiques comme le LCR et un signal
élevé de la graisse, d’où une bonne définition anatomique. Pour
les obtenir, l’utilisateur choisit des paramètres TE et TR courts
et α° grands, ce qui en fait des séquences relativement rapides.
Ces séquences permettent de détecter les produits de contraste
paramagnétiques comme les chélates de gadolinium ou de manganèse.
T2 : type de pondération d’une séquence caractérisée par un
signal élevé des liquides biologiques comme le LCR ou des
lésions œdémateuses ou nécrotiques riches en eau, et par un
signal de la graisse diminué d’autant plus que la pondération T2
238
L
A
I
R
E
est marquée. Ainsi, elles sont souvent plus sensibles dans la
détection des images pathologiques. Pour les obtenir, l’utilisateur choisit des paramètres TE et TR longs et α° faibles, ce qui
en fait des séquences relativement lentes. Ces séquences permettent de détecter les produits de contraste superparamagnétiques comme les “ferrites”.
Densité de proton, ρ, rhô : type de pondération d’une séquence. Le signal est proportionnel à la densité des noyaux d’hydrogène présent dans le tissu. La comparaison de ces images avec
les images pondérées T2 est souvent utile. Ce d’autant qu’il est
aisé d’acquérir des images pondérées ρ (premier écho) et T2
(deuxième écho) de même niveau de coupe, car elles sont réalisées au cours de la même séquence, sans perte de temps.
TR, TE, α° : paramètres techniques d’une séquence, définis par
l’utilisateur, ils déterminent la pondération de la séquence.
TR : Temps de Répétition, temps écoulé entre deux excitations
successives. Plusieurs excitations des noyaux d’hydrogène par
une onde de radiofréquence (avec recueil du signal après chaque
excitation) sont souvent nécessaires pour réaliser une séquence
complète. Souvent chaque excitation correspond à une ligne de
l’image. Le nombre d’excitation nécessaire dépend donc de la
taille de l’image (matrice de 64 x 64 à 512 x 512 pixels). En
plus de la pondération, le TR influe fortement sur la durée de la
séquence et sur le nombre de coupes possibles.
TE : Temps d’Écho. Il n’est pas possible d’enregistrer le signal de
résonance naturellement émis par un tissu. Cependant il est possible de créer des échos de cette onde qui peuvent être recueillis par
l’antenne. Cet écho est caractérisé par le temps TE où il survient.
Une même séquence peut comporter un ou plusieurs échos après
une excitation. La possibilité d’avoir des séquences à échos multiples permet d’obtenir soit des images ayant différentes pondérations (ρ et T2) au cours d’une même séquence, soit d’avoir des
séquences plus rapides en se servant de tous les échos pour constituer une image (de pondération moins homogène).
α° : angle de bascule. L’excitation d’un noyau d’hydrogène se
traduit par la bascule angulaire du vecteur magnétique de l’atome par rapport au champ magnétique. L’importance de cette
bascule est fonction de l’intensité de l’excitation.
Suppression de graisse : il est possible de supprimer sélectivement le signal de la graisse au cours d’une séquence. Les structures graisseuses apparaissent alors en hyposignal. Ces
séquences présentent de nombreux avantages :
- diminution des artefacts liés aux mouvements respiratoires de
la paroi abdominale (à forte composante graisseuse) ;
- identification des lésions contenant de la graisse (par comparaison avec les séquences T1 standard) comme les lipomes, mais
aussi les CHC, adénomes hépatiques, adénomes surrénaliens... ;
- en T2, meilleure visibilité des œdèmes (composante hydrique)
et nécroses, donc meilleure détection des images pathologiques ;
- meilleure visibilité des prises de contraste lors de l’injection de
produits de contraste ;
-meilleure visibilité des organes entourés ou infiltrés de tissus
adipeux (pancréas...).
La Lettre de L’Hépato-Gastroentérologue - n° 5 - octobre 1998
Maq HGE 5 dossier
13/05/04
16:04
Page 239
FAT SAT : anglicisme pour saturation de graisse (fat saturation). Il s’agit d’une technique très efficace de suppression de
graisse, disponible à haut champ (> 1T). D’autres techniques
sont possibles : STIR, Dixon ou imagerie de phase, etc.
Flux : il est possible de faire en sorte que le signal IRM dépende du mouvement des structures examinées. Ceci est à l’origine
de l’angio-RM (ARM). Ainsi les vaisseaux donneront un signal
proportionnel au flux sanguin. Les structures immobiles ne donneront pas de signal. Différentes techniques existent : entrée de
coupe (ou temps de vol) et contraste de phase. Ces techniques
ne nécessitent pas forcément l’emploi de produit de contraste.
2D, 3D (2DFT, 3DFT) : bidimensionnel, tridimensionnel. Ces
deux termes caractérisent le fait que l’IRM permet d’obtenir soit
des coupes (2D), soit des volumes (3D).
Pixel : acronyme de picture element. Point élémentaire d’une
image numérique auquel est attribué une valeur de signal codée
sur une échelle de gris. L’image est donc constituée d’une matrice (lignes x colonnes) de pixels.
FLASH : Fast Low Angle Shot. Séquence en écho de gradient
utilisant des petits angles α° et permettant de réduire le TR. Les
pondérations possibles sont le T1 et également le T2* (* signifie que cette séquence est plus sensible aux artefacts dus à l’hétérogénéité du champ magnétique, dits artefacts de susceptibilité magnétique, par exemple plus sensible pour la détection
d’atomes de fer [hémorragies]).
Refocused-FLASH (synonymes GRASS, FAST, FISP, SSFP, FFE) :
dérivées des séquences FLASH, ces séquences sont peu bruitées mais moins contrastées. Les pondérations possibles sont le
T1 et également le T2*.
MP-RAGE : Magnetization Prepared Rapid Gradient Echo
(synonymes Turbo-Flash, Snapshot-FLASH). Utilise des TR
et TE excessivement courts, avec des séquences qui durent de
100 à 300 ms.
Echo Planar Imaging (EPI): séquence ultrarapide en écho de
gradient ne nécessitant qu’une excitation unique pour obtenir
une image entière. La durée d’acquisition est extrêmement
brève, de l’ordre de 40-80 ms.
TYPES DE SÉQUENCES
Écho de spin : séquence où l’écho est obtenu par l’application
de deux excitations (une de α°= 90° puis de α°=180°) successives. Historiquement parmi les premières séquences, elles sont
contrastées, peu bruitées et peu sensibles aux artefacts de susceptibilité mais relativement longues en durée.
Turbo spin écho, fast spin écho : séquence d’écho de spin à
échos multiples (2 à plus de 20) plus rapides (d’un même facteur). Le TE effectif obtenu est une moyenne des différents TE
des différents échos effectués. La pondération est alors moins
homogène. Cette technique est préférentiellement employée
pour obtenir des images pondérées en T2, où l’hétérogénéité des
TE est moins gênante et où le gain de temps est plus sensible.
RARE (HASTE ) : ce sont des séquences spin écho à échos
multiples qui, contrairement aux autres séquences, ne comportent qu’une excitation. Elles nécessitent un grand nombre
d’écho pour la réalisation de l’image, le TE moyen est donc très
long. Le TR est infini. Ce sont des séquences fortement pondérées T2, donc ne montrant que les liquides à l’exception de toute
autre structure, elles sont à l’origine de la bili-IRM.
Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG) Sequence : séquence
permettant le calcul du T2 réel d’un tissu exprimé en millisecondes. Ce type de séquence est utile pour l’évaluation des hépatosidéroses, car la baisse du T2 est directement proportionnelle à
la surcharge en fer. Le T2 normal du foie est environ de 45 ms.
Écho de gradient
Écho de gradient : séquence où l’écho est obtenu par variation
rapide d’un gradient de champ magnétique. Les séquences en
écho de gradient sont de courte durée et à l’origine de l’imagerie dite rapide. Ce type de séquence autorise notamment l’acquisition d’images en apnée, ce qui diminue les artefacts de
mouvement dus à la paroi abdominale.
La Lettre de L’Hépato-Gastroentérologue - n° 5 - octobre 1998
PRODUITS DE CONTRASTE
Paramagnétique : les atomes paramagnétiques (comme le
gadolinium, le manganèse, le fer et le cuivre) créent un hypersignal sur les séquences pondérées T1. À très forte concentration (parfois atteinte par le gadolinium dans l’urine), ils peuvent
diminuer le signal sur les séquences pondérées T2.
Superparamagnétique : les substances superparamagnétiques
sont des microcristaux d’atomes paramagnétiques (comme les
ferrites) qui créent un hyposignal sur les séquences pondérées
T2. Fortement diluées (lors de leur phase vasculaire) elles peuvent créer un hypersignal T1.
Gadolinium : premiers produits de contraste en IRM, connus
depuis près de 10 ans, les chélates de gadolinium (Gd-DOTA,
Gd-DTPA, Gd-DTPA-BMA, Gd-HPDO3A, Gd-DO3Abutrol, Dotarem®, Magnevist®, Omniscan®, Prohance®) ont
un comportement identique à l’iode en radiologie par rayons X.
Ils ont une phase vasculaire suivie par une diffusion interstitielle et une excrétion rapide essentiellement urinaire. Seule la
grossesse est une contre-indication formelle (toxicité fœtale
inconnue). Les effets secondaires sont exceptionnels, ce d’autant que les quantités employées sont faibles (10-20 ml). Ils sont
visualisés sous l’aspect d’un hypersignal sur les séquences pondérées T1. Ce sont des produits de contraste aspécifiques, généralistes dont les indications sont les suivantes :
- caractérisation tumorale et lésionnelle ;
- amélioration de la détection de certaines tumeurs (par exemple
le CHC, alors que la détection des métastases hépatiques n’est
pratiquement pas améliorée) ;
- rarement opacification vasculaire.
Produits de contraste hépatospécifiques : récemment sont
apparus trois types de produits de contraste captés spécifiquement par le foie. Il s’agit des dérivés des ferrites, d’un chélate
239
Maq HGE 5 dossier
V
13/05/04
O
16:04
C
Page 240
A
B
U
du manganèse et de certains chélates du gadolinium. Ils peuvent être indiqués en cas de pathologie tumorale du foie. Ils
n’ont pour l’instant pas été comparés.
Ferrites : mis sur le marché depuis 1995, les nanoparticules
d’oxydes de fer (MION, SPIO, USPIO, Ferumoxides,
Endorem®, Sinerem®, Resovist®) ont une cinétique complexe,
variable selon les produits. Ils peuvent avoir une phase vasculaire prolongée où ils sont détectés sous l’aspect d’hypersignaux
dans les espaces vasculaires sur les séquences pondérées T1. Ils
sont ensuite tous captés par le système réticulo-endothélial, en
particulier par les cellules de Kupffer hépatiques, leur élimination est lente par intégration dans le métabolisme martial. Ces
agents entraînent alors un effondrement total du signal détecté
sur les séquences pondérées T2. Le parenchyme hépatique sain
(ainsi que les hyperplasies nodulaires focales et les adénomes
hépatiques qui contiennent des cellules de Kupffer) n’est plus
visible, révélant ainsi toutes les autres lésions qui conservent un
signal normal. L’injection de ferrite augmente ainsi fortement la
sensibilité de détection des lésions hépatiques lors des
séquences pondérées T2. Seule la grossesse est une contreindication formelle (toxicité fœtale inconnue). Les effets secondaires sont peu fréquents à type de douleurs lombaires essentiellement.
Manganèse : mis sur le marché en 1998, les chélates de manganèse (Mn-DPDP, Teslascan®) sont spécifiquement captés par
les hépatocytes et les cellules du pancréas, et excrétés rapidement dans la bile. Ils créent un hypersignal T1 diffus du foie
sain, contrastant avec les lésions non hépatocytaires qui apparaissent hypointenses, donc mieux visibles. Les tumeurs hépatocytaires ont souvent une cinétique du manganèse différente
des hépatocytes sains et sont donc également mieux visibles.
Les effets secondaires sont peu fréquents à type de sensation de
chaleur. Seule la grossesse est une contre-indication formelle
(toxicité fœtale inconnue).
Gadolinium (hépatospécifique) : ces produits ne sont pas
encore mis sur le marché. Les chélates de gadolinium hépatospécifiques (Gd-EOB-DTPA, Gd-BOPTA, Eovist®, Multihence®)
ont une lipophilie augmentée et sont donc captés, en plus grande proportion (20-50 %), par les hépatocytes et excrétés rapidement dans la bile. Ils créent un hypersignal T1 diffus du foie
sain, contrastant avec les lésions non hépatocytaires qui apparaissent hypointenses, donc mieux visibles.
TRAITEMENT DE L’IMAGE
Volume : plusieurs techniques peuvent être utilisées pour obtenir une image de volume. Il est d’abord nécessaire de posséder
les données IRM concernant l’organe examiné : soit une pile de
coupes (2D) jointives additionnées, ou mieux, directement, par
acquisition volumique 3DFT qui a une meilleure résolution
dans la troisième dimension. Le rendu de l’image peut se faire
par deux moyens :
-3D-rendu de surface montrant un objet opaque ;
240
L
A
I
R
E
-MIP (Maximum Intensity Projection) intégrant une notion de
transparence des tissus.
Ce volume virtuel peut alors être manipulé par l’utilisateur qui
détermine à volonté la meilleure incidence de présentation.
ARTEFACTS
Un artefact est une image qui n’est pas due à la réalité anatomique de l’objet examiné mais qui est liée à la technique alors
prise en défaut.
Artefact de susceptibilité magnétique : la présence d’une substance ayant un comportement dans le champ magnétique (susceptibilité magnétique) différent du milieu environnant, entraîne une modification du signal, voire une distorsion de l’image.
Cela peut être utile pour la détection de petits cristaux d’hémosidérine qui effondrent le signal, mais être gênant en cas de prothèse ou de corps étranger métallique, qui déforment l’image
sur plusieurs centimètres alentour.
Artefact de repliement : une structure anatomique, dépassant
le champ de vue d’un côté, va apparaître en surimpression de
l’autre côté de l’image. C’est pourquoi il n’est pas possible
d’utiliser un petit champ d’exploration pour un petit organe, il
faut examiner le corps en entier.
Artefact de mouvement : tout mouvement d’une structure
(mouvement respiratoire de la paroi, flux dans un vaisseau) va
entraîner un défaut de localisation de la structure. Celle-ci va
apparaître comme projetée en de multiples images sur une
même ligne. Ainsi l’image de l’aorte peut se retrouver projetée dans le lobe gauche du foie, voire dans l’air en avant du
patient.
Artefact de déplacement chimique, décalage chimique : par
l’intermédiaire de leurs noyaux H, une molécule de graisse et
une molécule d’eau situées au même point ne sont pas localisées
sur l’image au même endroit mais avec un décalage de quelques
pixels. L’importance du décalage est lié à la nature chimique
différente des deux molécules et à l’intensité du champ magnétique principal. Ce phénomène est à l’origine des séquences
FAT SAT.
EXAMENS
Angio-RM, ARM : ce terme est réservé aux séquences mettant
en évidence les flux vasculaires, réalisant une authentique
angiographie. Elles ne nécessitent pas forcément l’emploi de
produits de contraste. Ces séquences peuvent être en 2D ou 3D.
Bili-IRM : technique de visualisation des voies biliaires par
l’emploi de séquences extrêmement pondérée T2, sans utilisation de produit de contraste. Ces séquences ne montrent que les
liquides, donc la bile et le contenu du tube digestif. Les images
obtenues sont présentées de façon identique à une cholangiographie classique, par l’emploi de coupes directement dans le
plan frontal ou par rendu de volume.
■
La Lettre de L’Hépato-Gastroentérologue - n° 5 - octobre 1998