p2-ue2-mascarel-les_bases_physiques_de_lirm-03_10_2016-doc
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UE 2 – Biopathologie Dr P. Mascarel Date : 03/10/2016 Promo : 2016-2017 Plage horaire : 10h45- 12h45 Enseignant : P. Mascarel Ronéistes : POUSTIS Sasha BERTHEZENE Alice Les bases physiques de l'IRM Introduction I. Généralités II. Le principe de résonance III. Enregistrement du signal IV. La relaxation V. Le T1 et le T2 1) Définitions 2) Le T1 3) Le T2 4) Transcription au niveau de l'image VI. Les différentes séquences d’acquisition de l’image 1) Définitions 2) Enregistrement du signal 3) Influence du TR sur la séquence 4) Influence du TE. VII. Différents types de séquences 1) Spin-écho 2) En écho de gradient 3) En inversion-récupération 4) Séquences vasculaires en temps de vol VIII. Signal des tissus de base 1) Eau 2) Graisse 3) Mélanine 4) Hématome IX. Exemple de pathologies: intérêt du choix de la bonne séquence : Eau 1) La sclérose en plaque : intérêt de la séquence FLAIR 2) Métastases vertébrales : intérêt de la séquence STIR 3) Endométriose pelvienne : intérêt de la séquence T1 avec annulation de la graisse 4) Maladie d’Alzheimer : intérêt de la séquence inversion récupération fortement pondérée T1 ANNALES Introduction: L'IRM et l'échographie sont deux méthodes d'imagerie qui n'utilisent pas de radiations ionisantes contrairement au scanner et à la radiographie. C'est une technique d'imagerie en plein essor actuellement. L’IRM utilise les propriétés magnétiques du corps. Il n’y a donc pas d’effet délétère sur ce dernier. Cela nous permet donc d'assouvir le fantasme d'Hippocrate: « Voir à l’intérieur du corps sans le nuire » (Hippocrate 460-370 avant J-C) » I. Généralités • L’IRM est l’imagerie de l’atome d’hydrogène. Ce dernier est présent dans la molécule d’eau qui constitue 75% du corps humain. • Chaque atome d’hydrogène est constitué d’un électron et d’un proton. Chaque atome peut donc être assimilé à un petit aimant avec un pôle positif et un pôle négatif • Ces petits aimants que l’on va appeler des spins vont être disposés dans l’espace, vont tourner sur eux même et s’orienter de manière aléatoire. Conf schéma ci dessous. • En IRM, on va donc créer un champ magnétique B0 très puissant: dix mille fois plus puissant que le champ magnétique terrestre. • Comme tout champ magnétique, B0 va comporter un pôle positif et un pôle négatif. Il y aura donc une interaction entre les spins (= petits aimants) et le champ magnétique B0. • Tous ces petits spins (qui sont représentés par un atome ayant un pôle négatif et positif) vont s’aligner dans l’axe de B0 et perdre leur disposition aléatoire. Ils s'alignent, mais ils ont comme particularité de ne pas rester immobiles. •En effet les spins vont tourner autour de l’axe B0 et autour d'eux même, c’est ce que l’on appelle le mouvement de précession. Vous avez symbolisé ici l'axe du champ magnétique B0 ainsi que l’axe de notre spin. Le spin au lieu de s’aligner bêtement dans l’axe de B0, va tourner comme une toupie autour de ce dernier. C’est donc le mouvement de précession. • Ce mouvement de précession qui ressemble au mouvement d’une toupie (cette vitesse rotatoire) s’exprime de la manière suivante: W0= γ.B0 -B0 est le champ magnétique (s’exprime en tesla.) Correspond à la puissance du champ magnétique. NB: le tesla est l'unité des champs magnétiques. -W0 est la fréquence de précession des spins, elle correspond à une vitesse angulaire (nombre de tours par seconde c’est en quelque sorte une vitesse de rotation -ϒ est le rapport gyromagnétique caractéristique du noyau étudié. NB: Chaque noyau a son propre rapport gyromagnétique. • Pour le proton, Y est de 42.57 MhZ/T. Dans un champs magnétique le 1 tesla, W est docn de 42,57MHz. En mécanique quantique il existe deux positions d’alignement (deux populations) possibles pour les spins : Dans le sens de B0 (ou de l'aimant, c'est-à-dire le pôle positif dans un sens et le pôle négatif dans l'autre sens) Dans le sens inverse de B0. • La proportion de spins orientés dans le même sens que B0 est nettement supérieure. (Sinon on aurait un problème, on n'aurait pas de valeur de vecteur.) Le rapport entre les deux populations de spins est l’ordre de 6/100 000. • La résultante de tous ces moments magnétiques est donc un vecteur parallèle à B0. C’est comme si la somme de tous les petits aimants allait donner un gros et même aimant (représentant le corps qui a été magnétisé), lui même orienté dans le même sens que B0. • Les deux groupes de spins (parallèles et anti parallèles) vont interagir avec B0. Il va en résulter une énergie d’interaction pour chaque groupe. • La différence d’énergie entre les spins parallèles (groupe principal) et anti-parallèles (petit groupe paradoxal) s’exprime suivant l’équation suivante (formule à ne pas retenir) : -h est la constante de Planck h = 6,62. 10-34 J.s • On constate donc que cette différence d’énergie est proportionnelle à B0 (B0 étant au dessus de la fraction) : Plus on aura un champ magnétique B0 important, plus la différence d'énergie entre les deux populations va être importante et plus on aura un signal intéressant à exploiter. D'où l’intérêt d’obtenir un champ magnétique le plus puissant possible. . • Les spins situés dans le champ B0 tournent dans l’axe de B0 mais gardent leur indépendance. Certains penchent à droite d’autres à gauche de manière aléatoire, on dit qu’ils ne sont pas en phase. on aura donc tjrs l'aimantation longitudinale (sommation des spins qui s'ajoute à B0) contrairement a l'aimantation transversale qui est nulle (car les spins s'annulent) II/ Le principe de résonance. C'est un principe physique qui va se retrouver dans beaucoup de cas de figure. • Pour que deux systèmes échangent de l’énergie il faut qu’ils soient en résonance. Exemple des diapasons: Parmi une série de diapasons, un diapason accordé sur le LA n’excite que le diapason qui donne la même note que lui. La vibration (fréquence de l'air) de l'un est donc due a la vibration de l'autre car ils ont la même fréquence de résonnance. Les autres diapasons ne vont pas recevoir d'énergie. Il va y avoir un transfert d'énergie car les deux systèmes sont similaires et accordés sur la même fréquence. *Transposition du principe sur le fonctionnement de l'IRM: On avait appliqué un champ magnétique B0. Et maintenant donc la grand majorité de nos spins sont orientés dans le sens du champs magnétique B0. Cependant ils ne sont pas en phase. On applique un deuxième champ magnétique B1 dans le plan perpendiculaire à B0 qui aura les propriétés suivantes : - B1 sera 106 fois plus faible que B0. - B1 sera un champ magnétique tournant autour de B0 (contrairement à B0 qui était fixe). - la vitesse de rotation de B1 sera égale à la vitesse de précession (=vitesse de rotation) des spins (=42,57 millions de tours par seconde). - cette fréquence de rotation sera appelée: fréquence de LARMOR elle est égale à γ.B0 Là, on retrouve l'analogie avec les diapasons, les deux systèmes sont accordés sur la même fréquence: On rentre dans le phénomène de résonance et on a un échange d'énergie. Le premier système physique étant les spins qui tournent autour de B0 et le deuxième étant le champ magnétique B1 tournant à la même vitesse que les spins. ils réagissent à la même fréquence que B, ils vont donc pouvoir échanger de l’énergie. Les protons sont en phase : Grâce à la concordance des fréquences, les spins et B1 vont entrer en résonance. Du fait qu'on ait mis le champ magnétique B1, les spins ne sont plus répartis de manière aléatoire mais ils sont tous exactement dans la même position au niveau de leur mouvement de précession: ils vont tous tourner en même temps. • On dit alors que les spins sont en phase. C'est une mise en phase. (Ils vont tourner avec B1, mais également autour de B1). • Les spins vont alors présenter un mouvement complexe car ils vont présenter un double mouvement de précession : -Le 1er autour de B0, -Puis vient s’ajouter le mouvement de précession autour de B1. • Pour pouvoir visualiser ce mouvement complexe il faut prendre comme référentiel le plan tournant du champ magnétique B1. Pour s'affranchir d'un des mouvements de précession Analogie du manège : quand on regarde de l’extérieur le mouvement d’un cheval de bois sur un manège, celuici est complexe. Car s’associent la rotation du plateau du manège et la translation du cheval de haut en bas .De l'extérieur on observe le mouvement à la fois du plateau qui tourne et du cheval de haut en bas. Par contre si on se place sur le plateau du manège, seule est perçue la translation: le cheval de bois ne fait plus qu'un seul mouvement, on s'est affranchi de la rotation. On considère donc pour nous, que le plan du manège sera le plan du champ magnétique B1 tournant, et le cheval qui se déplace de haut en bas sera le champ magnétique B0 . On va se placer sur le plateau du manège, et s'affranchir du mouvement de B1. On va se focaliser sur la bascule du vecteur d'aimantation dans le plan du champ magnétique B0. Lorsque l'on met en place un champ magnétique B1 il va venir interférer et transférer de l'énergie pour la bascule des spins. Cette bascule étant secondaire à l'apparition de l'aimantation transversale • Dans cette représentation, le mouvement des spins est représenté par une simple bascule du vecteur d'aimantation par rapport à l’axe B0, (on observe tout de même que le spin tourne toujours sur lui même dans l'axe de B0) qui résulte de l’apparition d’une aimantation transversale. En représentation vectorielle nous avons donc après l'application du champ magnétique B1: • Le vecteur M qui représente l’aimantation du corps (l’assemblage des petits spins). Il correspond aux spins ayant basculé sous l’effet du champ B1, il va donc pouvoir se décomposer en: -un vecteur Mz correspondant à l'aimantation longitudinale et qui est dans le plan de B0 -un vecteur Mxy correspondant à l’aimantation transversale et qui est dans le plan de B1, donc perpendiculaire à l'aimantation de B0. Quand on n'a pas encore appliqué le champ magnétique B1, les spins sont dans l'axe de B0: on a uniquement un vecteur longitudinal Mz. Lorsque l'on met les spins en phase (lors du phénomène de résonance), la conjonction de tous les petits pôles positifs et négatifs des spins va faire apparaître un autre vecteur: le vecteur d'aimantation transversal Mxy. Le vecteur résultant de la somme de ces deux vecteurs Mz et Mxy est le vecteur M. Le vecteur représentant le spin va donc basculer quand on va appliquer B1. III. Enregistrement du signal. Suivant une loi physique, un aimant qui se déplace devant une bobine électrique va induire la création d’un courant électrique dans cette bobine. A connaître C’est grâce à cette propriété physique que l’on va pouvoir enregistrer les mouvements des spins. La bobine qui va nous servir de récepteur est positionnée dans le plan du champ magnétique B1. Et l'aimant sera représenté par un les protons qui on le rappelle sont assimilables à des aimants. Rappelons : Z : représente le plan du champ magnétique B0. Xy : représenté par la sphère, représente le plan du champ magnétique B1. Vous avez ici votre champ magnétique B0 et le champ magnétique B1 tournant. Flèche rouge: Au début, vecteur aligné dans BO avant la mise en place de B1 Flèche jaune: A la mise en phase des spins dans le champ magnétique B1, le vecteur va basculer par transfert d'énergie. On voit apparaître une composante transversale dans le plan de B1. On rappelle que la bobine est placée dans le plan de B1 et qu'elle ne peut enregistrer que le signal (cad les mouvements des spins) de son plan. Or un aimant qui tourne devant une bobine crée un courant électrique qu'on va enregistrer et grâce auquel on va analyser le signal IRM. La bobine va enregistrer un signal complexe résultant du mouvement complexe des spins. La bobine a une double fonction, elle : - sert à produire le champ magnétique B1 grâce à une onde de radio fréquence - enregistre le signal (une fois qu’elle arrête d’émettre elle se met e, mode récepteur) APARTE Car il n'existe aucun principe physique, aucune machine qui permet de faire tourner un champ magnétique à 42 millions de tours par seconde. Donc grâce à une onde de radiofréquence, on abouti à la formation d'un champ magnétique qui a la même fréquence que l'onde de la radiofréquence. La bobine est donc émettrice (du champ B1) et réceptrice du courant électrique dû au mouvement du vecteur devant cette dernière (on comprend mieux l’intérêt de l’utilisation de la propriété physique comme quoi : un aimant tournant devant une bobine produit un courant électrique.) Le signal enregistré est très compliqué : va avoir un aspect grossièrement sinusoïdal mais anarchique. • Du fait qu'il y ait plusieurs mouvements, il existe un outil mathématique qui va nous permettre de décomposer ce signal incompréhensible détecté par la bobine afin de le rendre clair : il s’agit de la transformée de FOURIER. Cet outil mathématique permet de décomposer toute fonction périodique en une somme de sinusoïdes simples de période plus ou moins longue. IV. La relaxation Reprenons depuis le départ : 1) On applique le champ B0, les spins se sont alignés. 2) On applique le champ tournant B1, les spins basculent dans le plan B1, ils se mettent en phase. Donc le vecteur d'aimantation a basculé. On a une Bascule du vecteur proportionnelle à l'énergie transférée. 3) Maintenant on arrête le champ magnétique tournant B1 : on a alors retour des spins à la position initiale • Lorsque l'on supprime le champ magnétique B1 (dû à l'onde de radiofréquence émise par la bobine), les spins vont revenir à leur état d’équilibre dans le champ B0. Ils vont se remettre parallèles à B0. Sur le plan vectoriel le vecteur Mz augmente cela s’appelle la relaxation longitudinale. • De manière simultanée les spins vont se déphaser dans le plan longitudinal car ils ne sont plus soumis à l'influence de B1, c'est la relaxation transversale (résultante du déphasage des spins entre eux) sur le plan vectoriel le vecteur Mxy va régresser on parle de relaxation transversale. On aurait pu croire que ces deux mécanismes sont l'un la conséquence de l'autre, mais c'est plus compliqué que ça. Effectivement, le fait que l'aimantation transversale régresse n'est pas la seule cause qui fait redresser le vecteur d'aimantation longitudinale. La repousse longitudinale est aussi sous l'influence de facteurs intrinsèques. Sur le plan physique cela correspond à la réapparition du déphasage des spins dans le plan transversal. Sur le plan vectoriel le vecteur Mz augmente et le vecteur Mxy diminue jusqu’à s’annuler. La relaxation après suppression de B1: Lorsque l'on coupe B1, le vecteur d'aimantation des spins qui était dans le plan transversal se met à remonter avec une repousse longitudinale (du vecteur longitudinal) et une régression du vecteur transversal. - La variation croissante de la projection longitudinale (vecteur Mz) s’appelle la relaxation longitudinale (= repousse du vecteur qui est dans l'axe de B0) - La variation décroissante de la projection transversale (vecteur Xy) s’appelle la relaxation transversale (= régression du vecteur qui est dans le plan du champ magnétique B1 dû à la remise en déphasage des spins puisqu'ils ne sont plus sous l'influence de B1) La repousse du vecteur M est donc la sommation de la relaxation longitudinale et transversale qui sont deux mécanismes physiques indépendants l’un de l’autre. V. Le T1 et le T2. 1. Définitions. Par convention on appellera T1 le temps que le vecteur d'aimantation longitudinal Mz (qui est dans l'axe de B0) prend pour atteindre 63% de sa valeur d’origine dans le champ B0 isolé (au tout début avant que l'on mette B1). Par convention on appellera T2 le temps que le vecteur d'aimantation transversale. Mxy prend pour perdre 63% de sa valeur d’origine lorsqu’il était sous l’influence des champs B0 et B1, c'est-à-dire quand le vecteur était complètement à l'horizontal, basculé dans le champ de B1. Tout cela n'étant que pure convention permettant d'avoir une donnée chiffrée, qui va permettre de caractériser la relaxation longitudinale et la relaxation transversale. On définit ces deux paramètres T1 et T2 car chaque tissu dans le corps ne va pas réagir de la même façon. Chaque tissu va avoir sa propre courbe de spin, et qui va remonter, qui va se mettre en résonance, va se mettre en relaxation. Et chaque groupe de spin dans chaque organe, dans chaque tissu du corps va réagir à sa propre manière. Pour pouvoir individualiser ces différents groupes, ces différents tissus, il faut qu'on les caractérise, qu'on caractérise leur courbe. On va donc caractériser leur courbe : de repousse longitudinale, de régression transversale. T1 et T2 permettent de chiffrer la morphologie de la courbe et sont spécifiques d'un tissu. Car ce que l'on veut c'est imager les tissus et pouvoir les différencier La repousse longitudinale se fait de manière exponentielle : Ici est symbolisée la courbe qui correspond à la repousse du vecteur Mz. Le vecteur repousse progressivement selon une courbe exponentielle, le temps qu’il prend pour atteindre 63% de cette valeur sera appelé T1. Cette courbe exponentielle qui est la traduction de la repousse du vecteur Mz peut également s’exprimer selon la formule : (à ne pas retenir): La décroissance de la composante transversale (lié au déphasage des spins dans le plan de B1 qui a été coupé) se fait de manière exponentielle suivant la formule suivante , Chaque tissu va avoir sa propre courbe, et pour les caractériser, on va utiliser le T2: le temps que prend le tissus pour perdre 63% et donc être à 37% de la valeur d'origine. Cela correspond à la fonte du vecteur Mxz. Qu’on appellera le T2. Cette notion de T1 et de T2, c'est simplement pour mettre un chiffre sur chaque courbe. Chaque courbe va ensuite nous donner des informations sur chaque tissu. 2. Le T1 : Dans le corps humain chaque tissu a un T1 caractéristique: c'est ce qu'on va utiliser pour faire de l'image. Les courbes vont être différentes, et comme les images sont produites grâce à cette courbe, on saura différencier les tissus entre eux. Le T1 est d’autant plus petit que les noyaux d’hydrogène sont liés à des molécules de grande masse molaire. C'est juste pour comprendre pourquoi chaque tissu possède des T1 et T2 différents. C'est à cause de relations physiques comme celles-là qu'on a des T1 différents selon les tissus: La molécule d'eau ne va pas être dans le même environnement moléculaire selon qu'elle est dans un foie ou dans un muscle. Cette relaxation dont dépend T1 c'est ce qu'on appelle la relaxation en spin-réseau : car cette repousse n'est que la résultante de l'intéraction des spins avec B0 (réseau) Valeurs de T1 pour quelques tissus, ce qui signifie une courbe différente chaque tissu a son propre T1 et c’est grâce à ça qu’on va pouvoir faire nos images Ex: Graisse: la courbe exponentielle de la relaxation longitudinale des protons situés dans la graisse est telle qu’à 240ms, on est à 63% de la repousse longitudinale. T1 est relatif à une relaxation longitudinale (repousse du vecteur dans le plan de B0) Cette repousse est sous l'influence des inter-relations entre le spin et le réseau c'est-à-dire que ces inter-relations conditionnent la manière et la vitesse à laquelle le vecteur d'aimantation longitudinale va repousser (par réseau, on entend tout ce qui entoure, au niveau du corps et du champ magnétique). Cette relaxation longitudinale est donc appelée relaxation spins/réseau. 3. Le T2 : La relaxation transversale qui correspond au déphasage des spins (lorsqu’on enlève B1) dans le plan transversal est due à l’interaction des spins entre eux. Les spins vont se re-répartir de façon anarchique. Les spins vont retrouver leur indépendance C’est pourquoi cette relaxation est également appelée relaxation spins/spins. Il correspond à l’interaction des spins entre eux, qui est différente en fonction des tissus également. Cette interrelation très proche des spins les uns à côté des autres conditionne la manière et la vitesse à laquelle les spins vont se déphaser pour sortir de l'état de résonance dans lequel ils étaient lorsqu'on avait appliqué le champ magnétique B1. Cette relaxation est nettement plus rapide que la relaxation longitudinale. (T2 est donc toujours inférieur à T1). Comme on le voit ici, on n'est pas du tout dans le même ordre de valeur. Finalement, grâce à ces deux mécanismes de relaxation (relaxation longitudinale et relaxation transversale), on va pouvoir analyser chaque tissu En résumé: La repousse du vecteur longitudinal est conditionnée par l’inter-relation des spins avec le réseau (spin/réseau) La régression du vecteur transversal est conditionnée par les inter-relations des spins entre eux (spin/spin) Donc l’évolution du vecteur général des spins représentant l’aimantation des spins sera sous l’influence de ces deux phénomènes. 4. Transcription au niveau de l'image : Transcription du T1 On retrouve ici une courbe exponentielle correspondant à la repousse du vecteur longitudinal. Chaque tissu a sa propre courbe c’est pourquoi chaque tissu a son propre T1, d'ou les 3 courbes différentes. En rouge on a le moment T qui correspond au moment où on va faire l'image : comme les vecteurs n'ont pas repoussés de la même manière on va pouvoir différencier les tissus par rapport au niveau de signal. NB : T1 indique le caractère plus ou moins pentu de la courbe. On différencie les tissus grâce à leur différente pente donc leur T1 Voilà deux tissus qui ont des vitesses de repousse différentes puisqu'ils ne sont pas sous le même environnement et sous la même influence spin-réseau. On va, au moment correspondant à la ligne rouge, regarder le signal de ce tissu. On va transcrire sur une image ces informations. On va regarder la valeur du vecteur. On observe que la repousse du vecteur de l'huile a nettement plus progressé que la repousse du vecteur de l'eau. Le travail de la machine sera alors de transcrire cette information sous forme visuelle. Elle analyse théoriquement l'ensemble des pixels de l'image. Conventionnellement on va dire: le tissu qui a le moins de signal sera attribué à un pixel de couleur noire. (cas de la courbe bleue) le tissu qui aura le signal le plus important (valeur la plus haute) sera attribué à un pixel de couleur blanche. (courbe verte) On va ensuite étaler notre échelle de gris entre le blanc et le noir. Tous les tissus qui seront situés dans cette fourchette vont être schématisés. On va pouvoir finalement, en regardant sur notre image, avoir une transcription sous la forme de pixels noirs et de pixels blancs d'une information, qui elle-même est la résultante de la courbe de repousse longitudinale du tissu et donc du T1 du tissus. Transcription du T2 Rappel: Le T2 est un chiffre qui permet de caractériser la pente plus ou moins forte de la courbe exponentielle. Il correspond à la régression de l'aimantation transversale lorsque l'on coupe B1. Le vecteur d'aimantation va rapidement régresser car les spins se déphasent (du à l'inter-relation spin/spin). Cette relaxation transversale est représentée par cette courbe exponentielle décroissante. Comme les spins ne sont pas dans les mêmes conditions entre eux dans les différents tissus, chaque tissu va avoir une courbe propre de régression de son aimantation transversale. Suivant le même principe, les différences de T2 des tissus vont être visuellement retranscrites sur une échelle de gris. Le tissu bleu et le vert ont des pentes de courbe de régression transversale différentes, ils ont leur T2 propre. Comme pour tout à l'heure, on va mettre en place un petit système de transcription visuelle pour pouvoir faire apparaître sur une image sous forme de pixels blancs et noirs les caractéristiques différentes des tissus suivant le caractère plus ou moins pentu de leur courbe, donc selon la différence de leur T2. Ici, au moment rouge, on décide de regarder ces deux tissus. Le tissus bleu a une courbe moins pentue, donc son signal (ou son aimantation transversale) a moins régressé ( valeur plus importante) alors que le tissus vert a une courbe plus pentue, la décroissance est plus brutale à cause des inter-relations des spins entre eux. Le tissu vert a un signal inférieur au bleu-gris. Comme avec T1, par convention: signal le plus important au moment rouge = pixel blanc (T2 long) signal le plus faible = pixel noir. (T2 court) Les autres tissus entre les deux = niveaux de gris. On a donc la possibilité de transcrire l'analyse des différents tissus composés dans un volume de corps humain uniquement suivant la différence de leur courbe de décroissance transversale et donc suivant leur T2. L'image obtenue est dite pondérée en T2. VI. Les différentes séquences d'acquisition de l'image. 1. Définitions Les différentes séquences d’acquisition de l’image. On pourra obtenir pour le même tissu sur la même coupe des images différentes suivant que ces images vont refléter le T1 ou le T2 du tissu. La séquence est donc un protocole (ou une modalité) d’excitation et de recueil des informations qui va permettre de faire ressortir des informations représentatives du T1 ou du T2 des tissus. Pour comprendre comment marche une séquence, il y a deux notions qu'il faut connaître: Deux paramètres vont permettre de caractériser une séquence : le TR et le TE. Le TR est le temps de répétition En effet pour obtenir un signal exploitable on va faire plusieurs bascules successives du vecteur M. Le TR exprime le temps qui s’écoule entre deux excitations, donc entre 2 bascules. Il sert à donner une information sur la repousse longitudinale, donc en relation avec le T1. Ce qui se passe c'est que quand on le rebascule, il n'a pas la même valeur qu'initialement, il sera plus court vu qu'on l'a fait basculer avant son état d'origine. Du temps s'est écoulé. Pourquoi faire ça ? Car on veut analyser comment il repousse. On aura alors après le TR, un vecteur dont la valeur sera proportionnelle à la valeur de la vitesse à laquelle le vecteur aura repoussé. On rappelle que a bobine ne peut enregistrer que le signal du plan transversal . Il faut donc trouver un artifice pour mesurer le signal dans le plan de B0 : c'est le TR . En soit : On effectue une bascule initiale en activant B1 pour la première fois. Le vecteur devient nul dans le sens de B0. Il apparaît dans le plan de B1, l'aimant mesure la valeur de ce vecteur. On laisse s'écouler un temps. Pour connaître la valeur du vecteur dans le sens de B0, donc indirectement pour connaître la repousse longitudinale, on effectue à nouveau une bascule (on rallume B1) et on mesure la valeur du vecteur d'aimantation transversale. On compare cette valeur à celle mesurée lors de la première bascule . C'est ainsi que l'on peut évaluer la repousse longitudinale. Le TR nous donne la fréquence à laquelle il faut rebasculer le vecteur M. Donc grâce à ce TR, on va pouvoir déterminer dans un tissu comment est le vecteur. On obtient une information exclusivement relative à la repousse longitudinale et par conséquent exclusivement en rapport avec le T1. Le TE est le temps d’écho. Il correspond à le temps auquel le récepteur va analyser le signal. C'est le temps qu'on laisse s'écouler avant d'enregistrer le signal. C'est le temps qui s'écoule entre le moment où on coupe B1 et on fait l’acquisition. Lorsque l'on coupe l'aimantation transversale B1 les courbes vont évoluer dans le temps, les vecteurs se mettent à bouger et des mécanismes se produisent. A un certain temps, on va enregistrer le signal: C'est le TE. C'est le temps où on écoute l'écho. Il n'ya pas besoin d'artifices pour mesurer la relaxation transversale, la bobine qui crée B1 est située dans le plan. On utilise alors directement TE. On a notre vecteur à 90° suite à B1, la relaxation transversale est beaucoup plus rapide que la relaxation longitudinale. Juste avant on disait que suite au TR, on rebalance à 90° et là on enregistre de suite le signal à l'aide de la bobine. Ici, on ne va pas enregistrer de suite. Comme la relaxation longitudinale se fait plus lentement, on attend une toute petite durée de temps entre 20 et 80ms pendant lequel pleins de petits spins qui étaient en phase grâce à B1 vont se déphaser. Il y aura donc une modification du vecteur. Ce temps sera appelé TE. Illustrons à l'aide de l'exemple précédent avec notre vecteur de 13cm. On met un champ B1 qu'on coupe par la suite, le vecteur longitudinal repousse pendant le TR, on rebascule à 90° et là on ne mesure pas de suite mais on attend un peu avant d'enregistrer le signal. Ce temps d'attente est le temps TE. Et là par exemple on enregistrera un vecteur à 6cm au lieu de 9cm. La bobine ne peut enregistrer uniquement que la composante transversale de l’aimantation. (A noter que le TE sera toujours plus court que le TR.) Le paramètre TE nous permet d’enregistrer les informations relatives à la décroissance du vecteur transversal. TE = le moment ou on écoute, il faut attendre un peu après avoir coupé B1 pour qu'il y ait déphasage grâce a un TE adapté : info sur la transcription du T2 du tissu 2. Influence du TR sur la séquence. Dans la séquence on va pouvoir faire plusieurs types de TR. Selon le TR qu'on va donner, on aura telle ou telle information. Ce qui veut dire que : - Si le TR est court (400 à 600 ms) les spins ne sont pas revenus totalement à leur état d’origine. On ne laisse pas le temps au vecteur de trop repousser, les spins sont en pleine remontée. Grâce à un TR court, on se donne le moyen de différencier le caractère plus ou moins pentu des différentes courbes, et donc des différents tissus, et en fonction de leur caractéristiques T1. On dit que le TR court permet de donner un contraste T1. Il permet de favoriser le caractère T1 des tissus.(Bien retenir) Comme chaque tissu a un T1 différent on va alors pouvoir différencier ces tissus. Pour un TR court, les courbes vont être très divergentes : on va pouvoir dissocier les tissus de manière très significative d'après leur T1. - Si le TR est long (2000 ms) tous les spins sont revenus à leur état d’origine, on ne pourra donc pas différencier les tissus entre eux par leur T1. Par contre le signal sera proportionnel aux nombres de spins donc à la densité de protons (les hydrogènes de l'eau) : Ce qui est corrélé avec l’hydratation. Le TR long va donner un faible contraste en T1. Ainsi dans un tissu où on aura peu d'eau, on aura un petit signal alors qu'un tissu bien hydraté aura un signal plus puissant. C'est pour cela que si on prend un TR long, on n'aura plus une information caractérisée par le T1 des tissus mais permet une information sur l'hydratation du tissu. 3. Influence du TE Le TE est le temps auquel le récepteur analyse le signal. Le TE : c’est la décroissance du vecteur d’aimantation transversale liée au déphasage des spins. On se rappelle que lorsqu’on coupe le champ magnétique B1, les rotations transversales vont régresser relativement rapidement et cette régression se traduit par la courbe de décroissance exponentielle dont le paramètre est le TE. - Si le TE est court (20 à 30 ms), la relaxation transversale n’a pas encore suffisamment progressé pour différencier les tissus par leur T2 les courbes sont encore collées. On a coupé notre champ magnétique B1 et on écoute tout de suite : tous les spins qui étaient ensemble ont commencé à se séparer un petit peu. Pratiquement tous les tissus encore en phase ont pratiquement le même signal, donc les courbes sont encore très proches l’un de l’autre et donc on n’aura pas une information discriminante sur les exponentielles descendantes. Résultat : pas une bonne information TE. Donc le TE court ne va pas donner un bon contraste T2 (on s’y prend trop tôt). Les spins ne sont pas encore déphasés entre eux. Donc TE court =faible contraste T2. - Si le TE est long mais inférieur à 80 ms la relaxation transversale aura bien progressé. Le déphasage spins/spins sera suffisant pour bien différencier les tissus par leur T2. A retenir. On a coupé notre champ magnétique B1 pour les spins qui étaient en phase, ils se sont mis à se déphaser et comme on attend plus longtemps : chaque tissu va se déphaser différemment et on va regarder les courbes à un moment où les courbes sont beaucoup plus distantes l’une de l’autre. Différemment de tout à l’heure où les courbes étaient collées donc les tissus avaient le même signal. Ici, les courbes se sont séparées, car on a un TE long favorise un fort contraste en T2. suffisamment attendu. De ce fait lorsqu’on va enregistrer le signal, il va nous donner une bonne Vous voyez que finalement avec notre TR et notre TE, suivant comment on va faire le T1 et suivant comment on information sur quelles sont les va fixer le TE, on va pouvoir faire plusieurs types de séquences soit pondérer en T1, en densité de protons ou différences des courbes suivant pondérer en T2. Ainsi le TR et le TE sont deux paramètres à bien prendre en compte, car ils permettent de chaque tissu, donc comment est comprendre quelles informations sont données par l’image. différent le type de TE de chaque tissu. Résumé :Hyper important à retenir mais coule de source si on a compris le mécanisme. - TR court (environ 500 ms) et TE court (environ 20-30 ms) = pondération en T1 Lorsque le TR est court et que le TE aussi, on sera en pondération T1. Car TR court,les vecteurs n'ont pas tous eu le temps de repousser, donc en les mesurer on pourra les différencier selon leur T1. TE court pour ne pas être pollué par T2 : les spins de l’aimantation transversale lorsqu’on coupe B1, n’ont pas eu le temps de se déphaser, ils sont donc encore en phase. Lorsqu’on enregistre le signal, on va avoir une mesure qui va être discriminante, grâce au T1, sur la formation T1 et qui ne sera pas polluée par une information T2. Une séquence qui comporte un TR court et un TE court sera une séquence avec laquelle on va avoir une image où on aura que des informations T1. - TR long (à plus de 2000 ms) et TE court (20 à 30 ms) = pondération en densité de proton. TR long : les exponentielles des courbes se sont déjà rejointes donc on n’aura pas une bonne information discriminante sur le T1. Donc TR long = pas une bonne information en T1. Tous les tissus auront déjà repoussé quand on les bascule, ils ont tous le même vecteur d’aimantation donc impossible de les différencier. Résultat : pas d’information en T1. Mais une information sur la densité en protons et donc en eau. TE court : on se rappelle que l’aimantation probablement d’une transversale n’a pas eu le temps encore de se faire puisqu’on écoute très vite, les spins sont encore en phase, ils n’ont pas eu le temps de se déphaser. On n’est donc pas dans la phase de la courbe exponentielle descendante où les courbes sont écartées. Si les courbes ne sont pas écartées : les différents tissus vont avoir un signal relativement similaire donc pas une bonne information T2. - TR long et TE long (environ 80 ms) = pondération en T2. TR long : les courbes se sont déjà rejointes. On a tellement attendu avant de refaire notre bascule successive (notre temps de répétition) que toutes les courbes se sont rejointes donc tous les vecteurs de repousse longitudinale seront identiques donc on n’aura pas une bonne information en T1. TE long : on a attendu suffisamment longtemps, le déphasage des spins entre le plan d’aimantation transversale a eu le temps de se faire et donc on va pouvoir bien appréhender la différence des tissus. Liée aux différences des courbes exponentielles descendantes de la relaxation transversale qui correspond à la régression du vecteur d’aimantation transversale liée au déphasage des spins entre eux. Donc un TR long et un TE long va nous donner une pondération en T2. Vous voyez que simplement avec le TR et le TE, on va dire à la machine donne moi une image qui retranscrit l’information T1 ou T2 des tissus, ou la présence d’eau ou non dans les tissus. On arrive donc en jouant sur les deux paramètre TE et Tr on arrive à obtenir 3 types d'images : Une image qui fait ressortir les caractéristiques T1 des tissus. Une image qui fait ressortir la densité en eau des tissus. Une image qui fait ressortir la pondération T2 des tissus. Lorsqu’on a une séquence IRM sous les yeux, première chose à faire est de regarder le TR et le TE, on sait alors quel genre d’informations on va avoir sur l’image. Exemple : deux images (ci-contre), une en T1, l’autre en T2. -Prenons le cas de la GRAISSE : Sur une coupe du cerveau on va la trouver en région sous cutanée .Elle a un T1 court donc la courbe est très pentue(courbe rouge) . La graisse va alors avoir un signal blanc, un signal élevé. Elle a un T2 long : la courbe est peu pentue : la décroissance se fait de manière lente . Donc il va rester encore du signal . On transcrit sur l'image cette info : signal élevé on a donc un Hyper-signal T1 et un hyper-signal T2 -L'EAU a un T1 long donc une courbe peu pentue. Ainsi grâce au fait que la graisse et l'eau ont un T1 différent, on pourra les différencier sur l'image. Ceci est aussi valable pour le T2. Pour un T2 long (ex : l'eau), la courbe aura peu décru, donc le vecteur reste encore important, alors le pixel sera blanc. La corticale osseuse présente un hypo-signal car très peu d'eau dans le tissu. Il faut retenir le signal de quelques tissus caractéristiques. Eau a un T1 long et un T2 long La graisse à un T1 court et un T2 long Réfléchissons un peu : L'eau a un T1 long ce qui signifie que sa courbe ne sera pas très pentue. Donc son signal sera faible, donc il apparaitra en hypo-T1. Il a un T2 long, ce qui signifie aussi qu'en T2 sa courbe ne sera pas pentue aussi, on a un hyper T2. Dans le cas de la graisse, il apparaitra en hyper-T1(pixel blanc). Pour le T2 on sera comme l'eau en hyper-T2. Prenons un cas concret : l’encéphale Si T1 long : le signal va être plus faible. Si T1 court comme c’est le cas de la graisse alors le signal repousse plus vite donc on va avoir un hyper signal (par exemple la graisse qu’il y a dans le cuir chevelu). Grâce à ces différences de courbe de chaque tissu, on va pouvoir retranscrire visuellement l’information du T1 sous la forme de pixels dont le degré de gris sera différent en reprenant les fréquences de courbe dépendante. On va avoir bien entendu aussi l’information sur là ou il y a de l’eau et pas d’eau. Par exemple : On a au niveau de l'encéphale, la substance blanche qui à un T1 plus court que celui de la substance grise. On a un signal de la substance blanche plus fort que celui de la substance grise. Le LCR qui a un T1 encore plus long, lui apparaîtra carrément en noir différence de gris est témoin de la différence de T1 Regardons maintenant notre image, avec une analyse T2 et en Densité de protons (DP) T2 long : on va regarder un moment où les courbes sont bien séparées, lorsqu’on aura laissé le temps au T2 d’être suffisamment long pour laisser le temps aux courbes de se dissocier, aux spins de se déphaser. On remarque la substance blanche a un T2 plus court que celui de la substance Grise, de peu certes mais la différence existe. La substance blanche à un T2 plus court sa courbe sera donc plus pentue. Elle va perdre du signal plus rapidement que la Substance Grise. C'est ce que l’on retrouve au niveau de l’image. Le vecteur a « fondu » plus vite. Si on écoute à un moment t, le signal de la substance blanche sera inférieur à celui de la substance grise. Donc TR long, TE court : ni d’infos en T1, ni T2 donc on a une info en densité de protons. C’est ce qu’on a ici, densité de protons donc dans le signal en densité de protons on va juste dire à la machine donne moi une image qui me dit où il y a de l’eau et en quelles proportions. Vous voyez que dans les ventricules cérébraux, il y a beaucoup d’eau car il y a du LCR. On remarque la substance blanche contient moins d'eau que la substance grise. Là, on n’est pas du tout sur une différence de gris liée à une information en T1 ou en T2. C’est uniquement le fait que la teneur en eau de ces deux tissus est différente contrairement à cette séquence T2. La séquence T2, on se rappelle que c’est une séquence pour lequel TR est long: les courbes se sont rejointes, pas d’infos sur la repousse longitudinale puisque tout le monde a repoussé. Par contre, on a attendu suffisamment longtemps pour que les courbes exponentielles décroissantes des différents tissus se séparent ce qui nous permet de distinguer de manière très simple et très visuelle la différence de signal des tissus. VII. Différents types de séquence Maintenant on va regarder différents types de séquence, qui rentrent en complément des séquences qui permettent d’obtenir des informations à propos de T1, T2 et la DP : 1. Les séquences de spin écho : Il faut savoir que lorsque les spins reviennent à leur état d’origine, cette repousse va se faire suivant les caractéristiques du tissu, mais va également être influencée par les hétérogénéités de B0. Il faut se souvenir qu’une fois que B1 est coupé c’est B0 qui influence les spins et on a un retour à l’état initial.Donc dans un même tissu on va avoir des repousses différentes de part l'inhomogénéité du champ magnétique B0 . La vitesse de repousse va être influencée. Question élève 2015 : Ces hétérogénéités sont causées par la machine ? Réponse: Oui ce sont des hétérogénéités de champs, qui n'est pas lié à un défaut de la machine mais plutôt aux limites techniques actuelles. Les séquences en spin écho vont permettre de s’affranchir des hétérogénéités de B0. B0 est hétérogène or on se rappelle que la vitesse de précession des spins est égale à B0 que multiplie le facteur gyromagnétique. Cela veut dire que s’il y a deux valeurs de B0 différentes dans le même tissu, le même spin, dans cet environnement va tourner à une vitesse différente et cela va induire une perturbation dans nos informations. On souhaite des infos qui sont purement la traduction des caractéristiques T1 du tissu sans avoir les perturbations liées aux hétérogénéités du champ magnétique B0. Pour cela on va utiliser un artifice technique qui s’appelle le rephasage des spins à 180°. Cela est possible grâce à l’utilisation d’un artifice technique correspondant à une bascule de rephasage des spins de 180°. Techniquement on réalise une première excitation avec une bascule à 90° des spins, puis au temps TE/2 on réalise une bascule de rephasage à 180° des spins. Cette deuxième bascule gomme les hétérogénéités du champ B0. Puis on écoute à TE. Jusqu’alors on n’avait pas fait ce genre de bascule, on avait fait une bascule à 90° et puis on attendant le temps TE et on enregistrait. Maintenant, on va faire une bascule supplémentaire, une bascule à 180° et c’est grâce à cette bascule qu’on va pouvoir effacer les hétérogénéités du champ magnétique. Cette deuxième bascule gomme les hétérogénéités du champ B0. Grâce au rephasage a 180° des spins on va pouvoir redonner un caractère homogéne a l'image. NB : Pour comprendre comment marche une bascule de rephasage des spins, il faut prendre La métaphore du lièvre et la tortue : Un lièvre et une tortue décident de faire une course. Bien sûr le lièvre et la tortue ne courent pas à la même vitesse. Le départ est donné. Au temps T, le lièvre est situé en avant de la tortue. A T on ordonne aux deux coureurs de faire demi-tour. Le lièvre certes court plus vite que la tortue, mais comme il est allé plus loin il a plus de chemin à faire en retour. Ce qui fait que finalement les deux vont arriver en même temps sur la ligne de départ( à 2T) C'est le même principe que l'on utilise dans cette séquence de rephasage des spins. Dans la réalité, le lièvre et la tortue sont représentés par des spins qui vont posséder, même s' ils sont dans un même tissu, des vitesses de repousse différentes du à l'inhomogénéité de B0, et donc un signal différent. Pour palier à ça:on va donc à TE/2 faire une bascule à 180°( cela correspond au demi-tour que l'on demande de faire au lièvre et à la tortue), les spins vont alors se comporter comme les animaux de la métaphore, et au final bien qu'ils n'aient pas parcouru la même distance, on aura finalement un signal homogène à TE. 2. Séquences en écho de gradient : La séquence en écho de gradient, c'est le contraire. On ne fait pas de bascule de rephasage mais une bascule inférieure à 90°. Ces séquences seront donc sensibles aux hétérogénéités de B0 mais seront beaucoup plus rapides (car il y a moins de bascule à faire) Dans certains cas on privilégie la vitesse plutot que la qualité . Le gros avantage est sa rapidité. On va donc utiliser ce paramètre pour avoir des séquences très rapides notamment dans le cas de certaines pathologies. Ce qu'il faut retenir : La séquence écho de spin est plus longue et plus pure alors que la séquence en écho de gradient est plus rapide mais plus polluée. 3. Séquences en inversion récupération : On réalise une bascule à 180° du vecteur puis au temps Ti (temps d'inversion) on pratique la bascule à 90°. Ces séquences auront une forte pondération T1. Ces séquences permettent d’annuler le signal d’un tissu grâce au choix du Ti. Au lieu de faire une bascule à 90°, on va commencer à faire une bascule à 180°. Ensuite,on coupe B1 et on attend la repousse du vecteur. Quand il va remonter au niveau du TR qui nous intéresse, on va faire une bascule à 90°. Si on choisit bien notre temps auquel on fait la deuxième bascule, on peut effacer la composante transversale du vecteur. Donc avec le bon Ti on va pouvoir annuler le signal d'un tissu (puisque vous vous rappelez que notre bobine enregistre que ce qu'il y a dans le plan de B1) . Ex : on a une partie du corps avec deux tissus : on a un premier tissu qui repousse à une certaine vitesse . Lorsqu'on se met au temps Ti que l'on a bien choisi les deux tissus n'ont pas repousse a la même vitesse .Après la bascule l'un aura une composante transversale et l'autre non . Donc grâce à cette séquence inversionrécupération on va pouvoir supprimer le signal d'un tissu . Ceci intéressant pour 2 raisons : -Forte pondération T1 :Comme la repousse est très longue on a une forte pondération T1. On a deux tissus : on coupe B1 et ils se mettent a repousser. Comme ils n'ont pas le même T1(tissus différents) ils vont repousser différemment. Si on regarde à un moment donné les deux vecteurs ne seront pas pareil, et c'est grâce à cette information que l'on va pouvoir discriminer les deux tissus d'après leur T1. Si l'on fait une séquence inversion-récupération, vu qu'ils n'ont pas la même vitesse de repousse , la différence de vitesse va plus se manifester, d'où la forte pondération en T1. - Annulation d’un tissu : Lors de la remontée, après la bascule à 180° on effectue la bascule à 90° pour mettre le vecteur de repousse longitudinale dans le plan où on ne peut pas l’enregistrer c’est à dire celui de B0. Maintenant si un tissu ne nous intéresse pas, on veut annuler son signal. En choisissant le moment précis où le tissu qui nous intéresse passe lors de sa repousse par la ligne perpendiculaire à B0 (plan du champ magnétique B1) : on va pouvoir sur notre image effacer le signal de ce tissu. Et chaque tissu va avoir son propre Ti (Temps d’inversion). Pour chaque tissu on va pouvoir choisir le moment approprié pour faire en sorte de faire basculer à 90° au moment précis où le tissu va se situer dans le plan du champ magnétique B1 avec une composante longitudinale 0. De cette manière on va pouvoir annuler dans un volume anatomique le signal précis d’un tissu qu’on aura choisi au préalable. La séquence inversion récupération peut permettre d’annuler le signal d’un tissu, voilà donc deux séquences utilisées en pratique courante : - la séquence STIR qui annule le signal de la graisse, - la séquence FLAIR qui annule le signal de l'eau. Séquence STIR. On va dire à la machine d’annuler le signal de la graisse.A gauche au niveau des disque intervertebraux, on remarque un hyper-signal qui correspond à celui de la graisse. Donc si on annule ce signal (à gauche : on voit la graisse sous cutanée, dans la moelle osseuse), cela devient noir, on ne voit plus la graisse contenue dans la moelle. Grâce à cette séquence on va pouvoir annuler le signal d’un tissu et cela va avoir une importance considérable dans certaines pathologies (métastase osseuse, maladie hématopoïétique) .En annulant la graisse on aurait pu voir ces pathologies . On observe à gauche des vertèbres noires, car on a enlevé le signal de la graisse. On aurait alors tout de suite vu une pathologie à ce niveau, car la couleur aurait tranché avec le noir ambiant. Dans l'image de droite on a juste une différence de concentration en graisse qui se traduit par un dégradé de gris que l'on aurait pu prendre pour des cellules cancéreuses. Exemple d’image pondérée T1, T2 afin de montrer à quoi consiste la séquence FLAIR : ➧ Image T1 Signal noir : LCR puisque l’eau a un T1 long. Substance grise : foncée Substance blanche : blanche. ➧ Image T2 Signal blanc : LCR car T2 de l’eau est long. Substance grise : signal plus élevé que substance blanche du fait de leurs différences du T2. - La séquence FLAIR annule le signal de l’eau : c’est une séquence T2 dans laquelle on annule le signal de l’eau. c'est utile dans certains cas. Par exemple si on a une petite lésion en hyper-signal au contact des ventricules cérébraux, si on a pas enlevé le signal de l'eau, on ne saura pas différencier la limite du ventricule qui présente une anomalie de forme, d'une anomalie présente au niveau du parenchyme cérébral au contact du ventricule. Du coup en enlevant le signal de l'eau du LCR, on sait alors forcément si l'hyper signal est signe d'une pathologie du cerveau. C'est une séquence hyper importante qui est réalisée sur pratiquement toutes les IRM cérébrales. Grâce à la bascule à 180° et à l’excitation à la bascule de 90° faite au moment précis où le signal de l’eau passe par l’horizontale, on a une absence de signal (ici) dans les ventricules cérébraux alors que nous sommes sur une séquence T2. Une séquence T2 avec de l’eau noire que ce soit dans les ventricules cérébraux ou dans les espaces sous arachnoïdiens : c’est une séquence FLAIR. 4. Les séquences vasculaires en temps de vol Il s’agit de séquences avec un TR et un TE très court. Les protons situés dans le tissu auront un signal saturé. Les protons circulant dans le sang auront une aimantation maximale. On a essayé de trouver un système pour pouvoir visualiser les vaisseaux sanguins. Un avantage est que l'on injecte aucun produit de contraste. On désire faire une image vasculaire, on va alors utiliser une séquence dite séquence en temps de vol dans laquelle le TR et le TE sont très courts. On a un champ d'exploration sur lequel on va poser l'antenne (=bobine) qui va recevoir l'information. On va infliger une séquence dans laquelle on a un TE et un TR très courts, cela veut dire qu’après notre bascule à 90°, le vecteur a pratiquement pas encore repoussé que (« hop ») on le rebascule. On prend donc un TR très court. Le signal du tissu qui va subir cela va être pratiquement nul puisqu’on n’a pas laissé le temps au vecteur de repousser d’où un signal très faible, lié au T1. Avec un TE très court on a pas le temps de voir la fonte se manifester. Sauf que le sang dans le vaisseau bouge, donc il ne subit pas la répétition du TR contrairement au tissu autour qui ne bouge pas. C'est pourquoi il va avoir un signal élevé. Grâce à cette séquence on va donc saturer les tissus immobiles, et donc optimiser la visualisation du mouvement des vaisseaux. On a donc une imagerie dans laquelle on voit que les vaisseaux =image angiographique sans produit de contraste mais avec les propriétés magnétiques. ➢ Séquence TOF Voilà une séquence vasculaire dite en temps de vol. Vous voyez que tout le tissu cérébral présente un signal faible, il est noir. Cependant, le sang qui se trouve dans le polygone de Willis vient juste d’arriver donc il subit juste la dernière bascule à 90° sans subir la répétition à TR court, de ce fait il va avoir un signal fort. On aura donc une vision angiographique tout à fait intéressante. Le polygone de Willis est souvent analysé par cette séquence. A PARTE SUR LE FONCTIONNEMENT D'UNE MACHINE IRM. Ce qu'il se passe en pratique : La machine comporte un gros électro-aimant constitué de 30 km de fils supra conducteurs qui baignent dans de l’hélium liquide à -268,95 degrés. Ce gros électro-aimant(cette bobine) produit B0. Il existe une propriété physique qui dit qu'une bobine trempée dans une ambiance très très froide va avoir des propriétés supra-conductrices qui va permettre de générer un énorme champ magnétique. Il existe un émetteur excitateur qui sert à produire l’onde radio qui correspond à B1 et à enregistrer le signal à l’arrêt de B1. La bobine c’est un fil supra conducteur de 30 km qui baigne dans l’hélium à -258° . Voilà un IRM ci-contre. Il y a un tunnel qui dans sa paroi contient le fil, le patient passe à l'intérieur du tunnel VIII. Signal des tissus de base 1. L'eau On se rappelle, l'eau a un T1 long et un T2 long. Il va donc y avoir: un hypo-signal sur la séquence T1 un hyper-signal sur la séquence T2 2. La graisse La graisse a un T1 court et un T2 long. Il va donc y avoir: un hyper-signal T1 (comme la graisse sous cutanée sur la séquence T1) un hyper-signal T2 Séquence pondérée en T1 Séquence pondérée en T2 Ici, c'est la même chose: -Le LCR est hypo-T1 et hyper-T2 -La graisse (dans le cuir chevelu) est hyper-T1 et hyper-T2. Séquence pondérée T1 Séquence pondérée T2 3. La mélanine -Il faut aussi connaître le signal de la mélanine (substance que l'on retrouve dans les mélanomes, c'est-à-dire les cancers de la peau). La mélanine a une particularité magnétique: elle est en hyper-signal T1. -La mélanine a un T1 court ce qui explique l’hyper signal T1 des métastases de mélanome. Quand on a des mélanomes métastatiques on va retrouver des aspects très particuliers car comme ils contiennent de la mélanine, quand on va faire une séquence T1 on va avoir plein de tâches blanches. Ce qui est totalement inhabituel car en général les métastases en T1 sont noires. La seule métastase qui est en hyper-siganl c'est la mélanine. Voici une IRM encéphalique pour rechercher des métastases de mélanomes: tous ces points blancs en sont. 4. Le signal d'un hématome. L’hématome a un signal qui varie dans le temps en raison de la dégradation de l’hémoglobine. Au stade précoce il est en hyper-signal T1 (car il est sous forme de méthémoglobine). Puis ce signal diminue progressivement pour devenir au stade séquellaire au bout de plusieurs mois en hyposignal T1 et T2. En effet, le sang se dégrade, l'hémoglobine se dégrade pour devenir de l'hémosidérine et l'hémosidérine est en hypo-signal T1 et en hypo-signal T2. A gauche: hématome intra-crânien frais en hyper signal T1 et LCR en noir A droite: au bout de quelques jours apparition d’un hypo-signal périphérique (dû à la dégradation de l'hémoglobine) Le sang frais: Hyper-signal T1 Vieux sang: Hypo-signal T1 et hypo-signal T2. ➢ Vieil Hématome datant de quatre mois en hyposignal T1 et en hyposignal T2 (Car la meth- hémoglobine s'est transformée en hémosidérine) En résumé: c'est vraiment les quelques tissus qu'il faut retenir, il n'y en n'a pas beaucoup: l'eau la graisse le sang la mélanine. Retenir que face à un hyper-signal T1, il faut évoquer trois possibilités: Du sang De la graisse De la mélanine IX. Exemple de pathologies: intérêt du choix de la bonne séquence. 1. La sclérose en plaque: intérêt de la séquence FLAIR La sclérose en plaque (dégradation de la myéline) a un intérêt en séquence FLAIR C'est une maladie dans laquelle il va y avoir une dégradation de l'état de la myéline qui va se traduire par un hyper-signal T2 correspondant à des foyers de démyelinisation dans la substance blanche. On voit des « taches »blanches. Parfois cet hyper-signal va être collé aux ventricules, on ne saura s'il correspond à la démyélinisation ou au LCR . Les deux vont être en blanc . Il faut donc utiliser la séquence FLAIR pour enlever le signal de l'eau . On ne voit plus l'hyper-signal du LCR mais on voit un petit hyper-signal correspondant a la lesion. La séquence FLAIR est fondamentale pour les lésions de démyélinisation juxta-ventriculaires, et en particulier dans la sclérose en plaque. 2. Métastases vertébrales: intérêt de la séquence STIR La séquence STIR permet de dépister les métastases ou autre processus pathologique dont le signal était masqué par le signal de la graisse de la moelle osseuse. À ce moment-là, on fait une séquence STIR (image de gauche): elle va annuler le signal de la graisse. On efface la graisse qui est en sous-cutané et celle qui est dans la moelle osseuse. Les vertèbres qui ne sont pas malades sont alors en hypo-signal car on a enlevé le signal de la graisse. Lorsqu'une vertèbre reste en hyper-signal, ce dernier est du a la présence d'une pathologie de métastase osseuse. 3. Endométriose pelvienne: intérêt de la séquence T1 avec annulation de la graisse. L'endométriose est une maladie chronique dans laquelle on va avoir des foyers hémorragiques qui vont se localiser en dehors de l'utérus dans le pelvis, à chaque cycle et causer des douleurs violentes. Mais dans le pelvis il y a aussi d'autres choses notamment de la graisse. Pour pouvoir effacer le signal de la graisse, et faire ressortir le signal du sang, on va faire une séquence avec suppression de graisse, et à ce moment-là, tout ce qui est blanc est forcément du sang alors qu'avant, la graisse et le sang n'étaient pas distingués. 4. Maladie d'Alzheimer: intérêt de la séquence inversion récupération fortement pondérée T1 Rappel: La séquence inversion récupération permet de bien analyser les tissus suivant leurs caractéristiques anatomiques puisque ce sera une séquence fortement pondérée en T1. Dans les maladies d'Alzheimer, vous allez avoir une atrophie d'une région du cerveau: l'hippocampe. -A gauche: vous avez un hippocampe normal, avec une bonne épaisseur du cortex cérébral -A droite: vous avez une atrophie du cortex dans la région hippocampique qui témoigne donc de la maladie d'Alzheimer. L’atrophie hippocampique est bien vue sur les séquences anatomiques (image de droite alors qu’à gauche: aspect normal) C'est donc grâce à cette séquence inversion-récupération fortement pondérée en T1 que l'on va pouvoir bien analyser l'amincissement de la partie corticale de l'hippocampe qui va faire le diagnostic d'atrophie hippocampique de la maladie d'Alzheimer. Annales : 2015 : 2014 : 2013 :
