irm hepatique

Imagerie du fer et quantification par IRM
O.Ernst
Lille
Une IRM hépatique
Hémochromatose génétique
Avant et après traitement.
Pourquoi s'intéresser au fer ?
1 Surcharges en fer fréquentes
Hémochromatose génétique, anémies hémolytiques, myélodysplasies de bas
grade
2 Propriétés « magnétiques » du fer
3 IRM = imagerie basée sur le magnétisme
4 Produits de contraste (Gado...)
Les différents états du fer
Ferromagnétique
Objet solide
Superparamagnétique
Une particule microscopique
Paramagnétique
Un atome ou une molécule en solution
Ferromagnétisme
Taille des éléments magnétiques
Superparamagnétisme
Paramagnétisme
Ferromagnétisme – domaines AIMANTS
Définition : propriété de certains corps de s’aimanter
Exemples : fer, cobalt, nickel
Notion de domaine :
Multiples regroupement d'atomes à l'intérieur d'un même objet
Ferromagnétism
eHors champ magnétique
Dans champ magnétique
Sous l’influence d'un champ magnétique externe, les aimantations de chaque
domaine s'orientent dans l'axe du champ externe et les différents domaines se
regroupent pour ne former qu'un domaine.
L'aimantation locale est nettement supérieure au champ magnétique externe B.
Paramagnétisme
GADO MetHb
Un atome ou une molécule contenant un atome ayant un champ
magnétique non nul
Fe+++ Gd+++ Mn++
Il s'agit de solutions (liquides) ou chaque atome « magnétique » est
indépendant et éloigné des autres.
Paramagnétisme
Hors champ magnétique
Dans champ magnétique
Les atomes « magnétiques » s'orientent dans l'axe du champ
magnétique. L'aimantation locale est un peu plus forte que celle du
champ magnétique externe B
Superparamagnétisme
Il s'agit d'un corps ferromagnétique de très petite taille qui ne correspond
donc qu'à un seul domaine.
Les substance superparamagnétiques sont donc des petites particules (1µm
à 100µm) (ferrites).
Mises dans un champ magnétique, elles augmentent très fortement
l'aimantation locale (comme les ferromagnétiques). À l'arrêt du champ
magnétique externe l'aimantation des différentes particules se répartissant
au hasard.
En IRM les superparamagnétiques se comportent donc comme les
ferromagnétiques.
Superparamagnétisme
Hors champ magnétique
Dans champ magnétique
Les grains « magnétiques » s'orientent dans l'axe du champ
magnétique. L'aimantation locale est un plus forte que celle du
champ magnétique externe B
Ferromagnétisme
Superparamagnétisme
Modification de B
modérée
Paramagnétisme
Importante
modification de B
Dans un champ
magnétique
Faible
modification de B
Effets des modifications du champ
magnétique sur les relaxations T1 T2 T2*
Une variation dans l'espace du champ magnétique (gradient) raccourcit le
T1
Une modification de la valeur du champ magnétique B raccourcit le T2 et
de façon importante le T2*
Effets sur le T1
Le T1 correspond à la transition du noyau de l'atome d'hydrogène du
niveau d’énergie élevé au niveau d'énergie le plus faible.
Les molécules contenant les noyaux d’hydrogène bougent du fait des
mouvements browniens.
Une variation du champ magnétique durant ces mouvements stimule la
transition énergétique des hydrogènes et raccourcit donc le T1
Effet sur le T1
Les éléments paramagnétiques en répartissant au hasard des atomes
« magnétiques » induisent de multiples variations du champ magnétique
dans l'espace.
Les éléments paramagnétiques induisent donc une importante réduction du
T1 des atomes d'hydrogène
Paramagnétisme effet T1++
Petite variation
De champ magnétique
Effets sur le T2* (et le T2)
Le T2* correspond à la disparition du signal dans le plan transversal du fait
des hétérogénéités du champ magnétique.
Dans un voxel, après l'impulsion d'excitation, tout les protons tournent à la
même fréquence si le champ magnétique est homogène.
Si le champ magnétique est hétérogène, chaque proton du voxel tourne à
une fréquence différente. Le signal disparaît donc rapidement après
l'impulsion d'excitation.
3 molécules d'eau
Ferromagnétique
B1 > B2 > B3 >
Bo
Donc
F1>F2>F3>Fo
Le ferromagnétisme comme le superparamagnétisme diminue
Le T2 de façon importante
Effet sur le T2* (et dans une moindre mesure le T2)
Les éléments ferromagnétiques et superparamagnétiques modifient
fortement l'aimantation locale.
Les éléments ferromagnétiques et superparamagnétiques induisent donc une
importante réduction du T2 des atomes d'hydrogène
Les éléments paramagnétiques modifient moins le champ magnétique local.
Leur action sur le T2* ne sera visible qu'à très forte concentration
Récapitulatif
Ferromagnétique
Paramagnétique
Superparamagnétique
Raccourcissement
T1
++
++
Raccourcissement
T2 T2*
+++++
+++++
++
+
INTERETS DE LA MESURE DU FER
• Hémochromatoses génétiques
• Anémies hémolytiques
• Myélodysplasies
• etc
Effet de la surcharge en fer : IRM
Le fer se dépose dans les organes sous forme d’amas d’hémosidérine.
Ces dépôts d’hémosidérine augmentent l’aimantation locale.
La taille des dépôts aboutit à un effet superparamagnétique prédominant
Plus un proton de l’eau ou de la graisse est proche d’un
dépôt d’hémosidérine, plus l'augmentation de l’aimantation induite
par l'hémosidérine sera importante.
=> Surcharge en fer : diminution T2 et T2* ++++
Effet de la surcharge en fer : IRM
Dans un voxel, du fait de l’hémosidérine, les protons ont donc
des fréquences différentes. Après l’excitation le déphasage
se produit donc plus rapidement qu’à l’état normal
(T2 et T2* diminués).
A TE égal, le signal de l'organe (foie, cœur, etc) diminue. Cette baisse
de signal se voit d’abord sur les TE « longs » .
B1
90°
Pas de fer
Surcharge moyenne
Surcharge importante
SIGNAL
1
5
50 ms
Effet de la surcharge en fer : IRM
Effet de susceptibilité magnétique (déphasage très rapide des spins)
Baisse du signal : raccourcissement du T2 et surtout du T2*
Sensibilité des séquences en écho de gradient +++
Quantifier une surcharge en fer en IRM
Solution 1 : La meilleure
Calculer le T2* (ou T2) de l'organe et comparer à un abaque
Donnant la valeur de la concentration pour chaque T2*
=> faire des séquences multiéchos
(écho de gradient pour T2*, écho de spin pour T2)
Comparer le T2* (T2) calculé à une courbe d'étalonnage donnant pour chaque
valeur de T2* la concentration en fer. Cette courbe a été obtenue
expérimentalement en comparant les T2* mesurés en IRM et la concentration en fer
obtenue sur prélèvement biopsique
Remarque : Résultats disponible grâce à l'équipe de Rennes ...
Quantifier une surcharge en fer en IRM
Solution 2 : La plus simple et validée
Faire plusieurs séquences avec des TE différents et comparer à un organe ne
présentant pas de surcharge en fer : les muscles
Mesure du rapport Foie/Muscle pour des valeurs précises de B0, TE, angle, TR
Et comparer avec des résultats publiés dans la littérature
Antenne corps pour bonne homogénéïté de l'image +++
Équipe de Rennes (Pr Gandon) +++
http://www.radio.univ-rennes1.fr/Sources/FR/HemoCalc15.html
http://www.radio.univ-rennes1.fr/Sources/FR/Hemo.html#Principe
http://www.radio.univ-rennes1.fr/Sources/FR/Hemo.html#Principe
http://www.radio.univ-rennes1.fr/Sources/FR/Hemo.html#Principe
Concentration > 300 µmol/g

Séquence Lilloise complémentaire avec TE plus court :

TR : 48 ms ; TE 1,8 ms ; angle 60°

Calcul :

CHF = 937 - (537 * (signal foie / signal muscle))

http://oernst.f5lvg.free.fr/liver/iron/fer.html
1.5T
Comment placer les régions d'intérêts
Avez vous des questions ?