Imagerie Rapide EG EPI DES

Imagerie Rapide :
EG et EPI
E. de Kerviler, D. Hoa
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°
90°
– Absence d’impulsion de 180°
180°
Echo de Spin
90°
RF
Echo de gradient
RF
α
180°
Le contraste en écho de
Gradient
L’angle de bacule
Le temps d’écho
K-space view of the gradient
and spin echo imaging
Ky
1
2
3
.
.
.
.
.
.
.
n
Ky
1
2
3
.
.
.
.
.
.
.
n
Kx
Echo de gradient
α
α
α
α
RF
TR
TE
Tacq = TR x Ny x Nacc
TR le plus court possible
Echo de gradient
Modifier l’angle agit
sur :
– La proportion
d’aimantation
basculée
– La durée (TR) pour la
repousse de
l’aimantation
Décroissance de
l’aimantation
transversale liée à :
– La relaxation T2
– Les hétérogénéités du
champ magnétique
Echo de gradient
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
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°
90°)
– TE (peu pondéré T2 si TE court)
Mais contraste T2 possible (petit angle
et TE long)
Acronymes :
– GE : SPGR, MPSPGR
– Philips : T1T1-FFE
– Siemens : FLASH
TE 9
FA 30
susceptibility effect
TE 13.42
in-phase
TE 30
FA 30
T2* weighting
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
α Ernst = arc cos e − TR T
1
100o
Excitation angle
EG ultraultra-rapide
Contraste surtout T1
Indications : Angio,
Angio, T1 3D FatSat
dynamiques, T1 IPIP-OP en apnée …
Acronymes
– GE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGR
– Philips : T1T1-FFE, THRIVE
– Siemens : TurboTurbo-Flash
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
Angio,, 3D T1 haute
résolution
Acronymes
– GE : IRIR-FSPGR, DEDE-FSPGR
– Philips : IRIR-FFE
– Siemens : TurboFLASH,
TurboFLASH, MPMP-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
FID + signal SE
+ échos stimulés
Une combinaison de 3 pulses RF résulte en
des échos stimulés ...
α
signal FID
α
α
signal SE
α
échos stimulés
Signal en écho de
gradient
α
α
α
α
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
Equilibre + renforcement
du contraste T2
Contraste T2
Indication : Peu employé en pratique
Pb = artefacts de flux, faible S/B.
Acronymes
– GE : SSFP
– Philips : T2T2-FFE
– Siemens : PSIF
Etat d’équilibre +
gradients équilibrés
Limitation des artéfacts de flux, très
rapide
Indications : Imagerie des liquides,
angio sans Gado,
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)
TRU-FISP, FIESTA, B-FFE
… 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
Non--blipped EPI
– Blipped EPI
– Spiral EPI
Imagerie ultraultra-rapide
Echo planar (nonnon-blipped
blipped))
α
α
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 = TE
t=0
Gx
Gy
Gz
Non-blipped
Blipped
Spiral
Distorted EPI Images
with Imperfect x-Shim
Echo Planar : Quelle
pondération ?
α
α
RF
α
α
α
α
α
α
RF
SS = T2
MS = T1 ou T2
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
Artéfacts en EPI
Artéfacts N/2
Déplacement chimique eau - graisse
Artéfact de susceptibilité magnétique
Distorsions géométriques
(courants de Foucault, ou eddy
currents))
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
Saturation de graisse
et mauvais shim
et bon shim
Déplacement chimique
EPI avec FatSat
EPI sans FatSat
EPI : applications
Diffusion
– AVC, abcès, tumeurs …
– Tractographie
– Corps entier
Perfusion
– BOLD
– Gado
Imagerie ultraultra-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
Voyage dans le plan de
Fourier
Ky
=
N x TR
N : Nombre de lignes de
phase
Phase
Temps pour remplir la
totalité du plan de
Fourier
Read TR/line
Kx
Voyage dans le plan de
Fourier
Ky
=
N x TR / n
N : Nombre de lignes de
Phas
n : nombre d’éléments
d’antenne
Phase
Temps pour remplir la
totalité du plan de
Fourier
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
Imagerie abdominale
2 antennes 6 canaux
+
+
=
En IRM, quand le FOV est supérieur à l’objet
nous observons une reproduction fidèle de
l’image.
image
objet
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
Plan de Fourier
256
256
256
FOV carré
128
FOV rect.
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
Imagerie // : Parallel
Acquisition Technique
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
Le SENSE permet de « déplier » l’image
Comme marche le GRAPPA ?
… (exemple avec 3 éléments d’antenne)
Acquisition uniquement des
lignes ROUGES (donc 3
fois plus rapide). Pour les
lignes ROUGES, addition
des signaux d’antenne
comme suit
C1+C2+C3
Pour les lignes BLEUES
-C1+C3 (enlèvement de C2)
Pour les lignes JAUNES
C1-C2+C3
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 ultraultra-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