M I S E A U P O I N T Les nouvelles séquences I RM pour le rhumatologue ● I. Azaïs P o i n t s f o r t s ■ Aux séquences classiques en “vrai” spin-écho et en écho de gradient se sont ajoutées des séquences d’imagerie “rapide” et des séquences avec suppression du signal de la graisse. ■ Lors d’une séquence spin-écho T1 avec injec- tion de gadolinium, le recours à une saturation de graisse sensibilise la détection des lésions prenant le contraste. ■ Les séquences Fast (ou Turbo) spin-écho T2 sont volontiers utilisées en pathologie rachidienne mécanique, mais elles laissent persister le signal de la graisse et ne permettent pas une analyse fine de la moelle osseuse. ■ Les séquences FSTIR ont un fort pouvoir de détection des lésions médullaires et sont particulièrement intéressantes en pathologie tumorale. ‘ L imagerie par résonance magnétique et sa technologie évoluent rapidement. La multiplication des nouvelles séquences utilisées par les radiologues en IRM ostéoarticulaire peut paraître rébarbative. Cependant, comme pour tout examen d’imagerie, le rhumatologue doit pouvoir analyser les images, comprendre l’interprétation proposée par le radiologue, voire “discuter” cette dernière en fonction du contexte clinique. Il est illusoire de vouloir analyser une IRM sans tenir compte des paramètres techniques : une image IRM n’est pas la photographie pure et simple d’une coupe anatomique. Chaque image a des caractéristiques propres (contraste, artéfacts) qui dépendent des conditions de réalisation technique de l’examen. De nombreux paramètres interviennent dans la * Service de rhumatologie, hôpital La Milétrie, BP 577, 86021 Poitiers. 20 qualité des images (la puissance du champ magnétique, le choix de l’antenne, la matrice, le champ de vue, l’épaisseur des coupes, le nombre d’excitations, etc.), mais les deux paramètres primordiaux à considérer par le clinicien sont le type de séquence et la pondération des images. Il est nécessaire d’en connaître les caractéristiques afin d’éviter les erreurs d’interprétation, et même parfois la poursuite d’explorations inutiles pour le patient. Mais un “bon” examen IRM commence avant tout par une “bonne” indication : il est indispensable de fournir au radiologue des données cliniques précises et d’expliciter le but de l’examen. Selon les contraintes de sa machine, la région anatomique explorée, mais également selon la pathologie suspectée, le radiologue choisit les séquences optimales pour répondre aux interrogations du clinicien. Ainsi, les séquences programmées seront par exemple différentes en cas de rachialgies mécaniques disco-dégénératives ou en contexte inflammatoire, tumoral ou infectieux (1). Si les renseignements cliniques sont erronés, la qualité de l’IRM – et donc ses performances diagnostiques – en souffrira. SÉQUENCES CONVENTIONNELLES ET RÉCENTES Les séquences IRM conventionnelles comprennent les séquences en écho de spin et en écho de gradient. De nouvelles séquences ont été développées ces dix dernières années : elles visent essentiellement à raccourcir le temps d’acquisition des images (séquences dites rapides) (2, 3), et à améliorer leur qualité afin de renforcer le pouvoir de détection des lésions (séquences avec suppression du signal de la graisse) (4, 5, 6). Ces nouvelles séquences ont principalement trouvé des applications pratiques en pathologie encéphalique, vasculaire et abdominale. Quelques-unes sont maintenant couramment utilisées en pathologie ostéo-articulaire. Pour chacune de ces séquences, il est possible, en faisant varier certains paramètres techniques [temps de répétition (TR), temps d’écho (TE), trains d’écho (ETL) et angle de bascule (α)], de modifier, voire d’inverser, les contrastes entre les divers constituants de l’appareil locomoteur, qui ont chacun leur propre comportement magnétique : on obtient ainsi des images de pondérations différentes, plus ou moins mixées, La Lettre du Rhumatologue - n° 280 - mars 2002 M T1 (séquences courtes), Rhô ou densité de proton (1er écho des séquences longues) et T2 (2e écho des séquences longues). En effet, qu’il s’agisse de séquences récentes ou non, les grands principes de l’IRM persistent : tout examen doit comporter au moins deux séquences acquises dans le même plan (par exemple sagittal pour le rachis, frontal pour le bassin...) à interpréter comparativement, l’une pondérée T1, l’autre pondérée T2 (tableau I). Ainsi, pour l’exploration de l’appareil locomoteur, le radiologue choisit les séquences T1 et T2 parmi les suivantes : Tableau I. Signaux T1 et T2 des différents tissus de l’appareil locomoteur. Les séquences pondérées T1 et T2 constituent la base de tout examen IRM. Pour mémoire : – La graisse, tissu de référence, apparaît en franc hypersignal T1, et, en signal intermédiaire T2. – La médullaire osseuse, qui, outre les travées osseuses et le tissu hématopoïétique, comprend également de la graisse (dont la richesse augmente avec l’âge), se comporte de manière identique avec un hypersignal relatif en T1 (gris clair surtout chez les sujets âgés, mais toujours plus clair que le disque) et un signal intermédiaire plus foncé en T2. – L’os cortical, les ligaments et les tendons sont en hyposignal T1 et T2. – Le disque intervertébral et le cartilage ont un signal faible en T1 et lorsqu’ils sont normalement hydratés, un signal intense en T2. – Les liquides (eau, liquide céphalo-rachidien, liquide articulaire, œdème...), à l’exception du sang, dont le comportement IRM varie en fonction de son ancienneté, apparaissent en hyposignal noir T1 et en hypersignal franc T2. – La moelle épinière et les racines nerveuses apparaissent en signal intermédiaire T1 et T2 : la séquence T2 réalise ainsi une véritable myélographie, le LCR blanc soulignant les structures nerveuses en négatif. – Les muscles sont également en signal intermédiaire T1 et T2. Tissus Signal T1 Signal T2 Graisse Os spongieux Hyper Intermédiaire Hypo Hypo Disque intervertébral Cartilage Hypo Hyper Eau, LCR, urine Liquide synovial Hypo Hyper Os cortical Ligaments Tendons Moelle épinière Racines nerveuses Muscles 1 I S E A U P O I N T ✔ Elles comprennent plus rarement les séquences en écho de gradient T1 conventionnelles (EGT1), les séquences rapides, de dénominations très variables selon le constructeur, n’étant guère usitées en pathologie ostéo-articulaire. 2 Les séquences pondérées T2 (Rhô et T2) ✔ Elles comprennent les séquences en spin-écho T2 : – classiques ou vrai spin-écho T2 (SET2), en voie d’abandon ; – rapides, actuellement préférées : * Fast spin-écho T2 (FSE T2) pour General Electric [ou Turbo spin-écho T2 (TSE T2) pour Siemens et Philips] ; * éventuellement complétées d’une saturation du signal de la graisse (FSE T2 FatSat), séquence dont on rapprochera la séquence FSE Rhô FatSat ; * séquence “Fast Short TI Inversion Recovery” (FSTIR) . ✔ Elles comprennent plus rarement les séquences en écho de gradient T2 classiques (EGT2), les séquences rapides, également d’appellations très diverses en fonction des constructeurs, n’étant pas utilisées. Des séquences pondérées T1 avec injection de gadolinium peuvent compléter l’examen : l’injection intraveineuse de gadolinium est réalisée le plus souvent au cours d’une séquence SET1 (SET1 Gad). Elle n’est pas systématique, mais requise uniquement dans certaines situations, essentiellement pour préciser le caractère vascularisé d’une lésion. Elle peut être couplée à une saturation de la graisse (SET1 FatSat + Gad). Enfin, rappelons que pour une région anatomique étudiée, au moins deux incidences de coupes orthogonales sont indispensables : du fait des nombreux artéfacts possibles, l’existence d’une anomalie de signal constatée uniquement dans un seul plan ne peut être affirmée avec certitude. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES DIFFÉRENTES SÉQUENCES (tableau II) Tableau II. Avantages et limites des différentes séquences T1 et T2 utilisées en IRM rachidienne et ostéo-articulaire. Séquences pondérées T1 Intermédiaire Les séquences pondérées T1 Intermédiaire ✔ Elles comprennent les séquences en spin-écho T1 : – classiques ou vrai spin-écho T1 (SET1) ; – rapides : Fast spin-écho T1 (FSE T1) pour General Electric [ou Turbo spin écho T1 (TSE T1) pour Siemens et Philips], éventuellement complétées d’une saturation du signal de la graisse (FSE ou TSE T1 FatSat). La Lettre du Rhumatologue - n° 280 - mars 2002 SET1 (d’utilisation courante) Acquisition courte Très bonne résolution anatomique Coupes épaisses non jointives - Imagerie 3D impossible Artéfacts de déplacement chimique Fast ou Turbo SET1 (non recommandée en utilisation standard) Acquisition plus rapide Image dégradée Coupes fines - Imagerie 3D possible EGT1 (en voie d’abandon) Acquisition courte Coupes fines contiguës - Intérêt en imagerie 3D Artéfacts de mouvement - Artéfacts de susceptibilité magnétique .../... 21 M I S E A U P O I N T .../... .../... Artéfacts de déplacement chimique Séquences pondérées T2 SET2 (de plus en plus rares) Acquisition très lente - Coupes épaisses non jointives Résolution anatomique médiocre Fast ou Turbo SET2 (d’utilisation fréquente) Acquisition rapide - Coupes fines - Imagerie 3D possible Résolution anatomique satisfaisante Persistance du signal graisseux : saturation de graisse recommandée, sinon moindre pouvoir de détection des anomalies de signal Artéfacts de flux - Peu d’artéfacts de susceptibilité magnétique FSTIR (d’utilisation fréquente) Suppression homogène du signal de la graisse Résolution anatomique dégradée Fort pouvoir de détection des lésions inflammatoires (intérêt en pathologie osseuse tumorale) Artéfacts de mouvements EGT2 (actuellement concurrencées par les séquences Fast SET2) Acquisition rapide - Imagerie 3D Artéfacts de susceptibilité magnétique +++ (fausses sténoses canalaires) Peu d’artéfacts de flux 1 Les séquences pondérées T1 En règle générale, les séquences pondérées T1 donnent une image permettant une analyse morphologique satisfaisante. Toute lésion vascularisée, tout œdème y apparaissent de bas signal. Séquences en spin-écho T1 conventionnelles et rapides ✔ Les séquences conventionnelles en vrai spin-écho (SET1) restent les séquences de référence. Elles sont utilisées couramment. Leur temps d’acquisition est faible et la qualité des images excellente. Elles permettent ainsi une bonne analyse anatomique. Mais leur inconvénient majeur – indépendamment de la pondération T1 ou T2 – est l’obtention d’un nombre limité de coupes épaisses ( 3 mm) et surtout non jointives, qui rendent impossible l’acquisition volumique de l’imagerie tridimensionnelle (7). Les séquences spin-écho sont particulièrement sensibles aux artéfacts de déplacement chimique (tableau III) pouvant “créer” de fausses images linéaires parfois trompeuses, confondues avec une corticale “épaissie”, un ligament... ou pouvant modifier artificiellement les dimensions du canal rachidien, la hauteur des vertèbres... (7). Tableau III. Principaux artéfacts rencontrés en IRM. Artéfacts de susceptibilité magnétique ✔ Ils sont liés aux différences de réactivité magnétique des tissus. ✔ Ils sont constants, peu importants en SET1, notables en vrai SET2 (mais atténués en Fast ou Turbo SET2), mais prédominent toujours en EG, surtout en EGT2. ✔ Ils se traduisent à l’interface de deux tissus différents par une ligne noire plus ou moins épaisse. Toutefois, les volumineux artéfacts métalliques se caractérisent par un hyposignal bordé d’un liseré hyperintense et associé à une déformation des structures voisines. .../... 22 ✔ Ils résultent de la fréquence de résonance différente entre les protons liés à l’eau et à la graisse. Les protons liés à la graisse s’orientent plus lentement, d’où une erreur de localisation et un décalage du signal de la graisse, dans le sens du codage de fréquence. ✔ Ils prédominent toujours en écho de spin. ✔ Ils apparaissent comme un double signal linéaire (hypersignal d’un côté, hyposignal de l’autre) encadrant une structure anatomique. Artéfacts de mouvements et de flux ✔ Ils témoignent des mouvements inopinés ou physiologiques du patient (respiration, battements cardiaques, déglutition), mais également des flux vasculaires et de LCR. ✔ Ils sont constants ; les artéfacts de flux prédominent en Fast SET2. ✔ Tous perturbent l’image (hétérogénéité de signal, flou de l’image, image de répétition...) et peuvent nécessiter différents artifices visant à les minorer (adaptation de l’antenne de surface, utilisation de bandes de saturation, inversion du sens de codage, synchronisation). Tous ces artéfacts augmentent avec la puissance du champ magnétique : ils sont donc plus importants à 1,5 tesla qu’à 0,5 tesla. ✔ L’utilisation standard des séquences rapides (FSE T1) n’est pas recommandée, la résolution spatiale des images étant un peu moins bonne (3). Toutefois, la technique rapide autorise des coupes plus fines et peut être couplée à la méthode d’acquisition tridimensionnelle. Séquences en écho de gradient conventionnelles (EGT1) et rapides ✔ Malgré une acquisition assez brève, les séquences classiques en écho de gradient T1 (EGT1) sont en voie d’abandon sur les machines récentes. Par rapport au spin-écho, l’écho de gradient (en pondération T1 comme en pondération T2) permet la réalisation de coupes beaucoup plus fines et contiguës, d’où son intérêt en imagerie tridimensionnelle (7). Les séquences en écho de gradient T1 sont très sensibles aux mouvements et aux artéfacts de susceptibilité magnétique (tableau III). ✔ Les séquences rapides ne sont guère usitées en IRM ostéoarticulaire, mais plutôt réservées aux pathologies encéphalique et vasculaire. Séquences T1 avec injection de gadolinium ✔ Seules les séquences T1 autorisent l’injection de gadolinium (en règle au cours d’une séquence spin-écho), mais la réalisation préalable des séquences en contraste spontanée reste indispensable : l’injection entraîne un rehaussement de signal des tissus inflammatoires (sans spécificité). Ils se traduisent alors par un hypersignal sur les séquences injectées. Toutefois, la prise de contraste ne peut être affirmée que par comparaison aux coupes non injectées, au risque de confondre la lésion avec un îlot graisseux ou une zone hémorragique contenant de la méthémoglobine. ✔ L’injection de gadolinium est de plus en plus souvent couplée à une saturation de graisse : la suppression du signal de la graisse après injection (SET1 SatFat + Gad) sensibilise La Lettre du Rhumatologue - n° 280 - mars 2002 M la détection des processus pathologiques, une prise de contraste minime étant alors mieux soulignée (figure 1) (7). En toute rigueur, cette séquence devrait être confrontée à une séquence pondérée T1 avec effacement de graisse. Toutefois, celle-ci donne une image moins anatomique que la séquence SET1 classique. 2 I S E A U P O I N T Les séquences pondérées T2 Dans l’ensemble, les séquences pondérées T2 donnent une “moins belle” image que les séquences pondérées T1, mais ont une plus grande valeur séméiologique : elles sont en effet plus sensibles pour détecter les processus inflammatoires ou œdémateux qui se traduisent par un hypersignal franc. Séquences en vrai spin-écho T2 (SET2), séquences rapides sans (FSET2) et avec saturation de la graisse (Fast SET2 FatSat) et séquences FSTIR ✔ En pratique quotidienne, la technique du spin-écho classique T2 (SET2) devient de plus en plus rare, essentiellement en raison de sa lenteur d’acquisition, particulièrement pénible pour des patients fatigués, algiques, agités ou claustrophobes. ✔ Les séquences dites “rapides” lui sont préférées : * Les séquences FSET2 améliorent le rapport signal sur bruit, avec pour conséquence une image de meilleure qualité permettant une analyse morphologique satisfaisante. Elles sont ainsi couramment utilisées en pathologie rachidienne mécanique (1). Toutefois, le signal de la graisse (médullaire, sous-cutanée...) s’efface beaucoup moins qu’en spin-écho T2 conventionnel (figure 2) (2, 3, 7). Mais la persistance de l’hypersignal graisseux peut être trompeuse, en particulier dans l’étude de la moelle osseuse, puisqu’en atténuant le contraste avec la moelle normale, ce phénomène peut masquer d’éventuelles lésions de remplacement médullaire. * Le recours à une saturation de graisse, obligatoire pour l’étude de la moelle osseuse, compense cet inconvénient majeur et améliore le pouvoir de détection de ce type de Figure 1. Coupes axiales du pelvis. Figure 1a : SET1. Figure 1b : SET1 Fatsat + Gad. L’artifice d’une saturation de graisse au cours de la séquence SET1 avec gadolinium rend encore plus évidente la prise de contraste de cette sacro-iliite bilatérale. La Lettre du Rhumatologue - n° 280 - mars 2002 Figure 2. Coupes parasagittales du rachis. Figure 2a : SET1. Figure 2b : FSET2. Inutile de s’interroger sur la signification des images nodulaires rachidiennes de ce patient âgé : la séquence FSET2 laisse persister ces îlots graisseux qu’une saturation de graisse aurait permis d’effacer. La qualité de l’image permet toutefois une analyse morphologique. 23 M I S E A U P O I N T séquence (4, 5, 7) : les séquences FSET2 FatSat sont alors plus sensibles que les séquences en écho de gradient T2 utilisées auparavant sur les anciennes machines. On en rapproche les séquences FSE Rhô FatSat, fréquemment utilisées pour des articulations périphériques comme l’épaule ou le genou, et dont la qualité d’image est similaire (en règle générale, les séquences Rhô sont moins pondérées T2 mais un peu plus anatomiques que les séquences T2). Ces diverses séquences spin-écho rapides sont peu sensibles (moins que le vrai spin-écho) aux artéfacts de susceptibilité magnétique (tableau III) : ce type de séquences est à privilégier en présence d’une prothèse ou d’un corps étranger métallique ne contre-indiquant pas l’examen, mais, pour la même raison, la présence de sang frais (déoxyhémoglobine) ou chronique (hémosidérine) peut être masquée (7). Elles sont en revanche sensibles aux artéfacts de flux (tableau III) (7). Ceux-ci sont responsables d’une hétérogénéité de signal du LCR, en particulier au rachis cervical, où, sous l’influence des mouvements respiratoires et cardiaques, la circulation du LCR est plus rapide. * La séquence FSTIR est une autre méthode de suppression du signal de la graisse (inversion récupération couplée à une séquence spin-écho rapide) (4, 5, 6). Le temps d’acquisition est acceptable (un peu plus long) et le nombre de coupes limité, mais, surtout, l’effacement de la graisse est beaucoup plus homogène (“séquence noire”). En dépit d’une image de qualité dégradée et d’une définition anatomique bien inférieure aux séquences FSET2, elle est particulièrement intéressante pour l’étude de la moelle osseuse avec un fort pouvoir de détection des lésions de remplacement médullaire, même de petite taille (dépistage des métastases osseuses ou des lésions myélomateuses) (figure 3). Elle est également très sensible aux anomalies de signal musculaires. Elle manque toutefois de spécificité, œdème et infiltration tumorale n’étant pas différenciables. Il s’agit par ailleurs d’une séquence sensible aux artéfacts de mouvement (tableau III). Séquences en écho de gradient conventionnelles (EGT2) et rapides ✔ Après avoir été très usitées en raison de leur acquisition relativement courte, les séquences EGT2 sont concurrencées par les séquences Fast SET2. Néanmoins, elles gardent actuellement un intérêt en coupes axiales au rachis (surtout cervical), coupes beaucoup moins artéfactées par les phénomènes de flux que l’écho de spin classique ou rapide T2 (7). Les séquences en écho de gradient T2 sont particulièrement sensibles aux artéfacts de susceptibilité magnétique se traduisant à l’interface de deux tissus par une ligne noire épaisse (tableau III) : on se méfiera, au rachis en particulier, de cet inconvénient qui crée (ou du moins surestime) des images de sténoses canalaires. De même, les artéfacts dus à du matériel prothétique ou à des clips métalliques sont particulièrement importants dans cette séquence. ✔ Les diverses séquences EGT2 rapides se sont révélées assez décevantes en pathologie ostéo-articulaire, avec une résolution spatiale très médiocre. Ainsi, une meilleure connaissance des caractéristiques principales des séquences les plus usitées en pathologie ostéo-articulaire évite au rhumatologue des erreurs grossières d’interprétation. Il faut retenir en particulier : – la très bonne résolution spatiale des séquences SET1 et l’intérêt d’une saturation de graisse lors de l’injection de gadolinium, – la persistance, parfois trompeuse, du signal de la graisse des séquences Fast SET2, – l’intérêt de la séquence FSTIR pour l’étude de la moelle osseuse, – l’importance des artéfacts de susceptibilité magnétique en EGT2. CONCLUSION Figure 3. Coupes sagittales du rachis. Figure 3a : SET1 ; Figure 3b : FSTIR. En FSTIR, le signal intense des multiples métastases rachidiennes est “renforcé” par la suppression totale du signal graisseux médullaire. En revanche, la qualité de l’image est nettement dégradée par rapport à une séquence FSET2 (figure 2b). 24 En pratique, la lecture d’un dossier IRM nécessite donc le repérage des différents plans de coupes, puis l’identification des pondérations et du type de séquences réalisées. L’analyse des images peut alors être effectuée, comme il se doit, en fonction des connaissances anatomiques et de la pathologie explorée, sans oublier les caractéristiques de chacune des séquences. La Lettre du Rhumatologue - n° 280 - mars 2002 M Toutefois, l’IRM est un examen complexe dont la technologie ne cesse de progresser : seul le dialogue permanent entre cliniciens et radiologues permet d’espérer une qualité optimale et une interprétation fine des examens. Bibliographie 1. Bellaïche L. Imagerie par résonance magnétique du rachis lombaire : choix techniques et principes d’interprétation. La Lettre du Rhumatologue 1998 ; 242 : 12-6. 2. Kastler B. Imagerie rapide. In : Kastler B, Vetter D, Patay Z, Germain P ed. Comprendre l’IRM, 2e ed. Paris : Masson, 1998 ; 103-34. I S E A U P O I N T 3. Delfaut E, Cotten A, Rousseau J, Chastanet P, Marchandise X, Clarisse J. Séquences d’imagerie rapide en IRM. Feuill Radiol 1996 ; 36 : 433-41. 4. Vetter D, Kastler B. Séquences de suppression tissulaire. In : Kastler B, Vetter D, Patay Z, Germain P ed. Comprendre l’IRM, 2e ed. Paris : Masson, 1998 ; 189-98. 5. Delfaut E, Cotten A, Rousseau J, Clarisse J, Marchandise X. Principales méthodes de suppression de graisse en IRM : principes, avantages et inconvénients. Feuill Radiol 1997 ; 37 : 375-83. 6. Mirowitz SA, Apicella P, Reinus WR, Hammerman AM. MR Imaging of bone marrow lesions : relative conspicuousness on T1-weighted, fat-suppressed T2-weighted, and STIR images. AJR 1994 ; 162 : 215-21. 7. Gosnard G, Duprez T, Sarrazin JL. Rachis et IRM de 0,5 à 1,5 T : techniques, artéfacts, limites et pièges. Feuill Radiol 1996 ; 36 : 419-32. 1. Cochez la (les) proposition(s) exacte(s) : a. tout examen IRM doit comporter au moins deux séquences à interpréter comparativement, l’une pondérée T1, l’autre pondérée T1 avec injection de gadolinium b. l’injection de gadolinium est le plus souvent réalisée au cours d’une séquence pondérée T2 c. les séquences pondérées T1 ont une grande valeur séméiologique d. les séquences pondérées T2 autorisent toujours une bonne analyse anatomique e. les séquences en écho de gradient sont actuellement de plus en plus délaissées 2. Cochez la (les) proposition(s) exacte(s) : a. l’inconvénient majeur de la séquence SET1 est sa lenteur d’acquisition b. la saturation du signal de la graisse lors d’une séquence SET1 avec gadolinium sensibilise la détection des lésions c. les séquences FSET2 Fat Sat ont l’inconvénient majeur de ne pas effacer le signal de la graisse d. en dépit d’une image de qualité dégradée, la séquence STIR est particulièrement intéressante pour l’analyse de la moelle osseuse e. les artéfacts des séquences EGT2 peuvent induire de fausses images de sténoses canalaires A nnoncez-vous ! 2002 vous propose des annonces professionnelles Pour réserver votre emplacement, contactez dès maintenant Franck Glatigny Tél. : 01 41 45 80 57 - Fax : 01 41 45 80 45 La Lettre du Rhumatologue - n° 280 - mars 2002 25 RÉPONSES FMC 1. e ; 2. b, d, e. AUTOQUESTIONNAIRE FMC