Imagerie Rapide : EG et EPI
publicité
Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa Storing data in k-space many radiofrequency signals Tacq = TR x Ny x Nacc “ raw data space” Echo de Gradient Tacq = TR x Ny x Nacc Turbo x SENSE Echo Planar Imagerie parallèle Echo de Gradient Différences avec l’écho de Spin – Angle de bascule ≤ 90° – Absence d’impulsion de 180° Echo de Spin 90° RF Echo de gradient RF α 180° Gradient Echo Simplest sequence – alpha flip-gradient recalled echo 3 parameters – TR – TE – flip angle Reduced SAR Artifact prone post-surgical change “blooming” artifact Gradient Echo dephase gradient rephase signal RF pulse FID gradient recalled echo EG versus ES Echo de Spin Echo de Gradient (FLASH 90°) TR = 600 ms, TE = 15 ms TE, 5 min 2 acq, 5 mm, 230 mm FoV, 256*256 matrix K-space view of the gradient and spin echo imaging Ky 1 2 3 . . . . . . . n Ky 1 2 3 . . . . . . . n Kx Echo de gradient RF TR TE Tacq = TR x Ny x Nacc TR le plus court possible Le contraste en écho de Gradient L’angle de bacule Le temps d’écho Déphasage dans le plan transversal : EG vu du ciel y y Mxy dephase z x Mxy phase coherency z x phase dispersion Déphasage dans le plan transversal : EG vu du ciel y y Mxy z phase dispersion rephase x z x Mxy phase coherency Minus T2* decay Echo de gradient Modifier l’angle agit sur : – La proportion d’aimantation basculée – La durée (TR) pour la repousse de l’aimantation 90° 30° Décroissance de l’aimantation transversale liée à : – La relaxation T2 – Les hétérogénéités du champ magnétique Gradient Echo changing TE TE 9 FA 30 susceptibility effect TE 30 FA 30 T2* weighting Gradient Echo changing angle & TE TE 20 FA 15 TE 13 FA 50 RF T2* TR > T2* RF RF Spoiler TR < T2* TR < T2* Etat d’équilibre de l’aimantation transversale résiduelle Destruction de l’aimantation transversale résiduelle EG avec destruction de l’aimantation transversale Contraste surtout T1, fonction de : – Angle bascule (pondéré T1 si angle ≈ 90°) – TE (peu pondéré T2 si TE court) Mais contraste T2 possible (petit angle et TE long) Acronymes : – GE : SPGR, MPSPGR – Philips : T1-FFE Gradient Echo changing TE TE 13.42 in-phase TE 15.66 opposed-phase Angle de Ernst Pour un angle de bascule et un T1 donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signal Signal T1= 800 ms 1000 ms TR 500 ms TR 200 ms TR 50 ms TR a Ernst = arc cos e - TR T 1 100o Excitation angle EG ultra-rapide Contraste surtout T1 Indications : Angio, T1 3D FatSat dynamiques, T1 IP-OP en apnée … Acronymes – GE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGR – Philips : T1-FFE, THRIVE – Siemens : Turbo-Flash, VIBE Exemples Abdomen en apnée Out of phase In phase Effacer le signal d’un foie stéatosique Imagerie T1 3D dynamique … Encore plus pondéré T1 Préparation de l’aimantation (Magnetization Prepared …) Applications : Angio, 3D T1 haute résolution Acronymes – GE : IR-FSPGR, DE-FSPGR – Philips : IR-FFE – Siemens : TurboFLASH, MP-RAGE Exemples TurboFLASH MP-RAGE EG avec équilibre de l’aimantation transversale Contraste mixte de type T2/T1 Acronymes – GE : MPGR – Philips : FFE – Siemens : FISP Signal en écho de gradient Le signal en écho de gradient avec équilibre de l’aimantation transversale est toujours une combinaison de : • FID qui est plutôt T1w / T2*w • SE qui est plutôt T2w • échos stimulés, plutôt T2w Signal en écho de gradient FID + signal SE + échos stimulés Une combinaison de 3 pulses RF résulte en des échos stimulés ... signal FID signal SE échos stimulés Etat d’équilibre + gradients équilibrés Limitation des artéfacts de flux, très rapide Indications : Imagerie des liquides, angio sans Gado, repérage, HR … Acronymes – GE : FIESTA – Philips : Balanced FFE – Siemens : True FISP Excitation alternante Les tissus avec haut T2/T1 (blanc) sont en hypersignal (sang, graisse, liquides) Régime d’équilibre … Encore plus pondéré T2 Mélange de 2 séquences pondérées en T2 – FISP + PSIF = DESS – TrueFISP + TrueFISP = CISS Indications : Liquides, articulations DESS CISS SÉQUENCES EN ECHO PLANAR Echo Planar (EPI) 3 types de remplissage du plan de Fourier – Non-blipped EPI – Blipped EPI – Spiral EPI Imagerie ultra-rapide Echo planar (non-blipped) RF TR TE effectif Dans cet exemple, imagerie « Single shot » : tout le plan de Fourier rempli en un TR Trajectoire dans l’espace k du "blipped" EPI TE Rf Gs Gp Gr adc eff Spiral EPI Gradients = 0 au centre du plan de Fourier Moins d’artefacts de flux RF t=0 Gx Gy Gz t = TE Non-blipped Blipped Spiral Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim Echo Planar : Quelle pondération ? RF RF SS = T2 MS = T1 ou T2 Echo planar : ES vs EG EPI ES RF 90° 180° EG ES Signal Glec TE effectif Décroissance du signal par relaxation T2 EG Plan de Fourier Artéfacts en EPI Artéfacts N/2 Déplacement chimique eau - graisse Artéfact de susceptibilité magnétique Distorsions géométriques (courants de Foucault, ou eddy currents) EPI et bande passante Lecture des colonnes 100 ms => BP phase = 1/0,1 = 10Hz/pixel Lecture d’une ligne 1 ms => BP=128/0,001=128000 Hz/pixel Déplacement chimique eau graisse : 3,5ppm Décalage du signal de la graisse (direction de phase) à 1,5T => 223 Hz de différence => BPphase=10Hz/pixel => erreur de + de 20 pixels Mauvaise saturation de graisse Saturation de graisse et mauvais shim Saturation de graisse et bon shim Déplacement chimique EPI avec FatSat EPI sans FatSat EPI : applications Diffusion – AVC, abcès, tumeurs … – Tractographie – Corps entier Perfusion – BOLD – Gado Imagerie ultra-rapide Imagerie de diffusion b 1000 CDA Tenseur de diffusion (glioblastome) Tracking FA>0.25，base is T2W Tumeurs Diffusion normale Diffusion restreinte Diffusion accrue Diffusion corps entier Myélome stade III IMAGERIE PARALLÈLE Imagerie cérébrale 1 antenne tête 8 canaux 8 éléments = 8 antennes Signal enregistré 8 fois S/B x √8 Remplissage du plan de FourierKy = N x TR N : Nombre de lignes de phase Phase Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier Read TR/line Kx Remplissage du plan de FourierKy Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier N x TR / n N : Nombre de lignes de Phase n : nombre d’éléments d’antenne Phase = Read TR/line Kx Antennes phased array : 2 façons de travailler Anciennes séquences, mais avec un meilleur rapport S/B Nouvelles séquences d’imagerie parallèle – Plus rapides avec la même résolution – De même durée avec une résolution plus élevée En IRM, quand le FOV est supérieur à l’objet nous observons une reproduction fidèle de l’image. image objet Imagerie abdominale 2 antennes 6 canaux + + = Si le FOV est plus petit que l’image, nous observons une image repliée qui se superpose au dessus de l’image reproduite dans le sens de la phase Phase “réel” “repliement” image objet Exemple d’une antenne en réseau phasé 2 éléments Chaque antenne a une certaine sensibilité (C est le facteur de sensibilité) Chaque antenne “voit” une partie de l’objet Ant 1 C1 Ant 2 C2 image objet Les sensibilités d’antennes sont mesurées ; nous pouvons donc calculer le signal pour chaque point x,y et éliminer le repliement. Ant 1 C1 Ant 2 C2 Image SENSE objet Imagerie // : Parallel Acquisition Technique Le SENSE permet de « déplier » l’image Comment ça marche ? Reconstruction: SENSE Données repliées + Carte de sensibilité GRAPPA Acquisition: GRAPPA : Suppression de l’aliasing “à la source” dans la matrice 2D (espace k) Ant1 Ant2 SENSE SMASH SENSE : suppression de l’aliasing “dans l’image” après double TF Quel gain en temps ? En théorie, accélération maximum = nombre d’éléments d’antenne En pratique, il faut ajouter : – Données additionnelles acquises au centre du plan de Fourier – Cartes de sensibilité des antennes Avantages Rapidité Résolution Résolution = 1 x 2 x 4 mm3 durée : 17 s Sans SENSE : apnée 24 s. Avec SENSE : apnée 12 s. Résolution = 1 x 2 x 2 mm3 durée : 17 s Replié Inconvénients Mal Rapport S/B déplié Artefacts Temps de reconstruction Plan de coupe 1/2 FOV Temps / 2 1/3 FOV Temps / 3 1/4 FOV Temps / 4 Facteur 1 Facteur 3 Facteur 2 Facteur 4 Artefacts d’imagerie // FOV carré 250mm FOV rectangulaire 125mm SENSE GRAPPA FOV carré 350mm FOV rectangulaire 175mm SENSE GRAPPA Conclusion Imagerie ultra-rapide – Lecture du signal par des EG ou variantes – Toujours un effet T2* – Contraste majoritairement T2, sauf si on ralenti la séquence ou si on détruit l’aimantation transversale Imagerie parallèle – Attention au rapport S/B – Attention au repliement
