Imagerie Rapide : EG et EPI
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Imagerie Rapide : EG, EPI, imagerie parallèle E. de Kerviler, Service de Radiologie, Hôpital Saint-Louis, Paris 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 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 déphasage gradient rephasage signal RF pulse FID Echo de gradient Echo de Gradient Séquence la plus simple 3 paramètres TR TE Angle de bascule SAR réduit Sensible aux artéfacts Séquelle post opératoire “blooming” artifact 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 Type de séquence Différences EG versus ES MPRAGE 9 TSE SPACE Remplissage du plan de Fourier en écho de gradient et écho de spin Ky 1 2 3 . . . . . . . n Ky 1 2 3 . . . . . . . n Echo de spin Kx Echo de gradient Echo de gradient RF TR TE Tacq = TR x Ny x Nacc Imagerie rapide : TR le plus court possible Le contraste en écho de Gradient Le contraste en écho de gradient dépends de 2 paramètres principaux L’angle de bascule 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° Echo de gradient 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 TE TE 13.42 in-phase TE 15.66 opposed-phase 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 1. EG avec destruction de l’aimantation transversale 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 Effacer le signal d’un foie stéatosique In phase Imagerie T1 3D dynamique 2. EG avec équilibre de l’aimantation transversale 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 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 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 T1 100o Excitation angle 7 Tesla GRE TE 31ms TR 700ms 1024x1024 Resolution 236m 0.5mm slice Courtesy : P. Van Gelderen and J. Duyn Séquences en Echo Planar Base de l’Echo Planar L’écho de gradient ! L’écho est enregistré à l’aide d’un gradient oscillant EG EPI Echo Planar (EPI) 3 types de remplissage du plan de Fourier Non-blipped EPI Blipped EPI Spiral EPI 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 eff Rf Gs Gp Gr adc Spiral EPI Gradients = 0 au centre du plan de Fourier Moins d’artefacts de flux RF t = TE t=0 Gx Gy Gz Non-blipped Blipped Spiral Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim Echo planar : ES vs EG EPI ES 90° 180° RF EG ES Signal Glec TE effectif Décroissance du signal par relaxation T2 EG Plan de Fourier Echo Planar : Quelle pondération ? RF RF Single Shot = T2 Multi Shot = T1 ou T2 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 RESOLVE (Readout Segmentation of Long Variable Echo-trains) RESOLVE k-space trajectory k-space trajectory TE court EPI diffusion segmentée (multi-shot) Single shot Imagerie de diffusion haute résolution Moins d’artéfact de susceptibilité et de blurring Standard single shot epi RESOLVE RESOLVE Moins de distorsion et meilleure résolution Single-shot EPI DWI RESOLVE AVC ischémique Haute résolution et diminution des artéfacts de susecptibilité Meilleure délimitation des petites lésions syngo RESOLVE Single-shot EPI RESOLVE Drs. Runge & Morelli, Scott and White Memorial Hospital and Clinic, Temple, Texas RESOLVE DWI Single-shot EPI DWI RESOLVE VIBE pre-contrast VIBE post-contrast REVEAL, b = 800 RESOLVE, b = 800 Nouvelle approche Problèmes en EPI Déplacement chimique, artefact de susceptibilité Distorsions due aux TE longs Solution possibles Petit champ de vue TE courts Pulses optimisés dans l’espace A 47-year old patient with c-EPI DWI (A) and z-EPI DWI (B) of the pancreas. Riffel P, Michaely HJ, Morelli JN, Pfeuffer J, et al. (2014) Zoomed EPI-DWI of the Pancreas Using Two-Dimensional SpatiallySelective Radiofrequency Excitation Pulses. PLoS ONE 9(3): e89468. doi:10.1371/journal.pone.0089468 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0089468 FOCUS DWI haute résolution — Petits FOV DWI DWI Focus ADC ADC Focus Imagerie parallèle Principe Standard Plus de peinture Plus de temps Parallèle Moins de peinture Moins de temps Imagerie parallèle Antennes multi-canaux FOV rectangulaire On utilise un petit FOV (donc moins de lignes), et on déplie le repliement A1 A3 X1 X2 f A2 A4 Imagerie parallèle En IRM, quand le FOV est supérieur à l’objet nous observons une reproduction fidèle de l’image. image objet Imagerie parallèle 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 Prenons maintenant une antenne en réseau phasé à 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 Prenons maintenant une antenne en réseau phasé à 2 éléments… 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 Les 2 façons d’utiliser l’imagerie parallèle Rapidité Résolution Sans SENSE : apnée 24 s. Avec SENSE : apnée 12 s. Résolution = 1 x 2 x 4 mm3 durée : 17 s Résolution = 1 x 2 x 2 mm3 durée : 17 s Facteur SENSE en imagerie parallèle Le côté obscur de li’magerie parallèle 1/2 FOV Temps / 2 1/3 FOV Temps / 3 1/4 FOV Temps / 4 Facteur 1 Facteur 3 Facteur 2 Facteur 4 En théorie Facteur d’accélération = nombre d’éléments d’antenne Mais … Rapport S/B critique 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 Attention aux facteurs d’accélération trop importants
