imagerie rapide : eg et epi e. de kerviler, d. hoa
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Imagerie Rapide :EG et EPI
E. de Kerviler, D. Hoa
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“ space”
Storing data in k-space
many radiofrequency signals
raw data
Tacq = TR x Ny x Nacc
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Tacq = TR x Ny x NaccTurbo x SENSE
Echo de
Gradient
Echo Planar
Imagerie
parallèle
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Echo de Spin
Echo de Gradient
Différences avec l’écho de Spin– Angle de bascule ≤ 90°– Absence d’impulsion de 180°
RF
90°
Echo de gradient
RF
α
180°
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Gradient Echo
Simplest sequence– alpha flip-gradient recalled echo
3 parameters– TR– TE– flip angle
Reduced SAR Artifact prone
post-surgical change
“blooming” artifact
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Gradient Echo
FID gradient recalledecho
RF pulse
rephase
dephase
signal
gradient
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TR = 600 ms, TE = 15 ms TE, 5 min2 acq, 5 mm, 230 mm FoV, 256*256 matrix
EG versus ES
Echo de Gradient (FLASH 90°)Echo de Spin
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K-space view of the gradient and spin echo imaging
Kx
Ky
123.......n
Ky
123.......n
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Echo de gradient
RFTR
TE
Tacq = TR x Ny x Nacc
TR le plus court possible
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Le contraste en écho de Gradient
L’angle de bacule Le temps d’écho
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Déphasage dans le plan transversal : EG vu du ciel
y
xz Mxy
y
xz
Mxydephase
phase coherency phase dispersion
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y
xz Mxy
phase coherencyMinus T2* decay
Déphasage dans le plan transversal : EG vu du ciel
rephase
y
xz
Mxy
phase dispersion
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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
90°
30°
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Gradient Echochanging TE
TE 9FA 30
TE 30FA 30
susceptibility effect T2* weighting
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Gradient Echochanging angle & TE
TE 20FA 15
TE 13FA 50
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TR > T2*
T2*
RF
TR < T2*
RF
Etat d’équilibre de l’aimantation transversale résiduelle
TR < T2*
RF
Destruction de l’aimantation transversale résiduelle
Spoiler
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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– Siemens : FLASH
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Gradient Echochanging TE
TE 13.42 TE 15.66
in-phase opposed-phase
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Angle de Ernst
Pour un angle de bascule et un T1 donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signal
100 o
50 ms TR
Signal
Excitation angle
200 ms TR
500 ms TR
1000 ms TRT1= 800 ms
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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
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Exemples
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Abdomen en apnée
In phaseOut of phase
Effacer le signal d’un foie stéatosique
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Imagerie T1 3D dynamique
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… 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
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Exemples
TurboFLASH MP-RAGE
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EG avec équilibre de l’aimantation transversale Contraste mixte de type T2/T1 Acronymes
– GE : MPGR– Philips : FFE– Siemens : FISP
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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
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Signal en écho de gradient
signal FID
signal SE
FID + signal SE+ échos stimulés
échos stimulés
Une combinaison de 3 pulses RF résulte endes échos stimulés ...
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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 FISPExcitation alternante
Les tissus avec haut T2/T1 (blanc) sont en hypersignal (sang, graisse, liquides)
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Régime d’équilibre
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… Encore plus pondéré T2 Mélange de 2 séquences
pondérées en T2– FISP + PSIF = DESS– TrueFISP + TrueFISP = CISS
Indications : Liquides, articulations
DESS CISS
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SÉQUENCES EN ECHO PLANAR
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Echo Planar (EPI)
3 types de remplissage du plan de Fourier– Non-blipped EPI– Blipped EPI– Spiral EPI
Imagerie ultra-rapide
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Echo planar (non-blipped)
RF
TR
TE effectif
Dans cet exemple, imagerie « Single shot » : tout le plan de Fourier rempli en un TR
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Trajectoire dans l’espace k du "blipped" EPI
TE eff
Rf
Gs
Gp
Gr
adc
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Spiral EPI
t = TE
RF
Gx
Gy
Gz
t = 0
Gradients = 0 au centre du plan de FourierMoins d’artefacts de flux
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Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim
Non
-blip
ped
Blip
ped
Spi
ral
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Echo Planar : Quelle pondération ?RF
RF
SS = T2
MS = T1 ou T2
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Echo planar : ES vs EG EPI
90° 180°RF
Signal
Décroissance du signal par relaxation T2
Glec
Plan de Fourier
TE effectif
EG
EG
ES
ES
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Artéfacts en EPI
Artéfacts N/2 Déplacement chimique eau -
graisse Artéfact de susceptibilité
magnétique Distorsions géométriques
(courants de Foucault, ou eddy currents)
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EPI et bande passante
Lecture d’une ligne 1 ms => BP=128/0,001=128000 Hz/pixel
Lecture des colonnes 100
ms=> BP phase = 1/0,1 =
10Hz/pixel
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Déplacement chimique eau graisse : 3,5ppmDécalage du signal de la graisse (direction de phase)
Mauvaise saturation de
graisse
Saturation de graisseet mauvais shim
Saturation de graisseet bon shim
à 1,5T => 223 Hz de différence => BPphase=10Hz/pixel => erreur de + de 20 pixels
![Page 43: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/43.jpg)
Déplacement chimique
EPI avec FatSat EPI sans FatSat
![Page 44: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/44.jpg)
EPI : applications
Diffusion– AVC, abcès, tumeurs
…– Tractographie– Corps entier
Perfusion– BOLD– Gado
Imagerie ultra-rapide
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b 1000 CDA
Imagerie de diffusion
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Tracking FA>0.25, base is T2W
Tenseur de diffusion (glioblastome)
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Tumeurs
Diffusion normale
Diffusion restreinte
Diffusion accrue
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Diffusion corps entier
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Myélome stade III
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IMAGERIE PARALLÈLE
![Page 51: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/51.jpg)
Imagerie cérébrale1 antenne tête 8 canaux
8 éléments = 8 antennes
Signal enregistré 8 fois
S/B x √8
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Read TR/line
Pha
se
Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier
= N x TR
N : Nombre de lignes dephase
Kx
Ky
Remplissage du plan de Fourier
![Page 53: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/53.jpg)
Read TR/line
Pha
se
Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier
= N x TR / n
N : Nombre de lignes dePhasen : nombre d’éléments d’antenne
Kx
Ky
Remplissage du plan de Fourier
![Page 54: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/54.jpg)
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
![Page 55: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/55.jpg)
En IRM, quand le FOV est supérieur à l’objet nous observons une reproduction fidèle de l’image.
objetimage
![Page 56: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/56.jpg)
+
=+
Imagerie abdominale2 antennes 6 canaux
![Page 57: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/57.jpg)
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
objetimage
“réel”
“repliement”
Pha
se
![Page 58: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/58.jpg)
Chaque antenne a une certaine sensibilité (C est le facteur de sensibilité)Chaque antenne “voit” une partie de l’objet
objetimage
Ant 1C1
Ant 2C2
Exemple d’une antenne en réseau phasé 2 éléments
![Page 59: Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa](https://reader035.vdocument.in/reader035/viewer/2022062511/551d9d90497959293b8c65d3/html5/thumbnails/59.jpg)
Les sensibilités d’antennes sont mesurées ; nous pouvons donc calculer le signal pour chaque point x,y et éliminer le repliement.
objet
Image SENSE
Ant 1C1
Ant 2C2
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Imagerie // : Parallel Acquisition Technique
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Le SENSE permet de « déplier » l’image
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Comment ça marche ?
Acquisition:
Reconstruction:
Données repliées+
Carte de sensibilité
GR
AP
PA
SE
NS
E
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SE
NS
E
SM
AS
H
GRAPPA : Suppression de l’aliasing “à la source” dans la matrice 2D (espace k)
SENSE : suppression de l’aliasing “dans l’image” après double TF
Ant1Ant2
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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
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Avantages
Rapidité Résolution Résolution
= 1 x 2 x 4 mm3
durée : 17 s
Résolution= 1 x 2 x 2
mm3
durée : 17 sSans SENSE : apnée 24 s.
Avec SENSE : apnée 12 s.
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Inconvénients Rapport S/B Artefacts Temps de reconstruction Plan de coupe
1/2 FOVTemps / 2
1/3 FOVTemps / 3
1/4 FOVTemps / 4
Replié
Mal
déplié
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Facteur 1 Facteur 2
Facteur 3 Facteur 4
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FOV carré 250mm FOV rectangulaire 125mm SENSE GRAPPA
FOV carré 350mm FOV rectangulaire 175mm SENSE GRAPPA
Artefacts d’imagerie //
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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