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Artéfacts en imagerie par résonance magnétique Vidéo conférence du 02 Fev 2006 E. Gerardin unité de neuroradiologie CHU Charles Nicolle, Rouen.

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1 Artéfacts en imagerie par résonance magnétique Vidéo conférence du 02 Fev 2006 E. Gerardin unité de neuroradiologie CHU Charles Nicolle, Rouen

2 Rappels Signal 90° Gradient de sélection de coupe (Fc) G SS G G 180° Gradient de codage de Fc Gradient de codage de phase G SS G G

3 Rappels TR 180° 90° 180° 90° Tac = TR x Nbre Φ x N ex

4 Les artéfacts en IRM peuvent déformer limage anatomique réelle et/ou simuler un processus pathologique !!! Il est donc essentiel: De savoir les reconnaître pour éviter les erreurs dinterprétation. De connaître leur origine, pour pouvoir les traiter et améliorer la qualité de limage Généralités

5 Les différents artéfacts 1 - Artéfacts liés au patient : Artéfacts métalliques Artéfacts de mouvements (physiologiques ou du patient lui-même) 2 - Artéfacts liés au système dimagerie : Artéfacts de troncature Artéfacts de repliement Artéfacts de déplacement chimique Artéfacts de susceptibilité magnétique

6 Artéfacts métalliques 1 – Diagnostic: Zone qui associe: un centre vide de signal / un renforcement du signal périphérique / et une déformation de limage /

7 Artéfacts métalliques 2 – Mécanisme: Distorsions locales du champ magnétique par du matériel ferromagnétique dans toutes les directions (notamment du codage de phase et de fréquence). Cette distorsion augmente: Avec la taille de lobjet. L intensité du champ B0. Les séquences décho de gradient (T2*) 3 – Causes Corps étrangers métalliques: CI si INTRA OCCULAIRES Far à paupières Clips chirurgicaux et forage intra osseux.

8 Artéfacts métalliques

9 4 – Le traitement: Ablation du corps étranger métallique si possible. Mise en place de matériel chirurgical non ferromagnétique: titane, platine, aluminium… Utiliser une séquence décho de spin plutôt quune séquence décho de gradient.

10 Artéfacts de mouvement 1 – Diagnostic: On retrouve: Pour les mouvements aléatoires, un flou de limage avec un bruit diffus propagé selon la direction du codage de phase. Pour les mouvements périodiques, des images fantômes propagées selon la direction du codage de phase, couvrant lensemble de limage (hors des limites anatomiques).

11 Artéfacts de mouvement 2 – Mécanisme: Ces artéfacts se propagent principalement le long de la direction du gradient de codage de phase. Le déplacement d1 structure entre 2 TR ou au cours du codage de phase rend incorrect sa localisation dans cette direction : soit les spins ne sont pas enregistrés à la même position lors de chaque répétition, soit leur phase ne correspond pas à leur position. Par contre, léchantillonnage en fréquence est si rapide (x ms) que les déplacements liés aux mouvements physiologiques sont: soit trop limités pour altérer le codage spatial, soit responsables dun flou dans cette direction.

12 Artéfacts de mouvement Si le mouvement est périodique (battements cardiaques, pulsations vasculaires ou du LCR, mouvements respiratoires), il va être à lorigine dimages fantômes. Leur intensité avec: lAmplitude du mouvement lIntensité du signal. Elles se propagent selon la direction du codage de phase et couvrent lensemble de limage (même en dehors des limites anatomiques).

13 Artéfacts de mouvement 3 – Traitements: Diminuer les mouvements des patients: Sédation des enfants de 1 à 7 ans contention (abdominale baisse du péristaltisme). Réduire la durée des séquences écho plana Séquence à temps dacquisition < 30 secondes réalisation en apnée (suppression des mouvements respiratoires).

14 Artéfacts de mouvement 3 – Traitements: Synchronisation de lacquisition à un mouvement périodique Synchronisation respiratoire: Asservissement du TR à la périodicité du mouvement respiratoire. Acquisition dune ligne de limage à chaque cycle respiratoire Augmentation du temps dacquisition. Synchronisation cardiaque:

15 Artéfacts de mouvement 3 – Traitements: Bande de pré saturation sur lobjet en mouvement: Déplacer les fantôme hors de la zone dintérêt

16 Artéfacts de mouvement Remèdes :Contre-partie Limiter les mouvements (sédation, contention) Séquences rapides nécessite des séquences adaptées pour l'apnée Techniques de synchronisation ou de compensation des mouvements (respiratoires / cardiaques) augmentation du temps d'acquisition, TR dépendant persistance d'un flou Présaturer le signal des structures en mouvement hors de la zone d'intérêt (graisse de la paroi abdominale...) Inverser le codage de phase et de fréquence pour déplacer l'artéfact de la zone d'intérêt modifie les autres artéfacts

17 Artéfact de repliement (ou Aliasing) 1 – Diagnostic: Lorsque lobjet à imager est plus grand que le FOV. Repliement des structures hors champs du côté controlatéral de limage. Survient dans le sens de la phase et de la fréquence.

18 Artéfact de repliement 2 – Mécanisme dans la phase: Pour coder les spins dans le sens de la phase, on applique un gradient de phase qui va de 0° à 360°. Ceci permet de marquer chaque voxel par la phase. Gp 0°10°360° 270° 10° 270°

19 Artéfact de repliement 2 – Mécanisme dans la phase (suite): Si un objet est situé en dehors du champs de vue, il est quand même soumis au gradient de phase et donc déphasé de façon supérieure aux spins dans le FOV Ceci va entraîner un codage erroné et une projection de cette objet sur limage. 10° 270° Gp 1°10°360° Hors champ 270°390°30° 30° =

20 Artéfact de repliement 2 – Mécanisme dans la fréquence (suite): Le principe est proche. Tout objet hors du FOV et avec une fréquence supérieure à la fréquence déchantillonnage est replié dans limage. Gf 1°10°256° Hors champ Si fréquence > 2 X fréquence déchantillonnage

21 Artéfact de repliement 3 – Traitements dans le sens du codage de fréquence: Disposition dun filtre passe bas (arrête les hautes fréquences, Fc > Fn (ou Fe/2). Augmenter la fréquence d échantillonnage = réaliser un suréchantillonnage dans le sens du codage de lecture (« over sampling »). Cette solution nentraînant pas d augmentation du temps d acquisition.

22 Artéfact de repliement 3 – Traitements dans le sens du codage de phase: Adaptation de la matrice et du FOV à la forme de lobjet. Objet rectangulaire utiliser une matrice et un FOV asymétrique. Fait correspondre le plus petit côté avec le sens du codage de phase Tac le plus petit à résolution spatiale et S/B constants

23 Artéfact de repliement 3 – Traitements dans le sens du codage de phase : Adaptation de la matrice et du FOV à la forme de lobjet. Objet rectangulaire utiliser une matrice asymétrique et un FOV carré. Permet de couvrir tout lobjet sans augmenter la matrice Tac constant, augmentation du S/B mais baisse de la résolution spatiale.

24 Artéfact de repliement 3 – Traitements dans le sens du codage de phase : Suréchantillonnage en phase. 50

25 Artéfact de repliement Remèdes :Contre-partie Placer le codage de phase dans la direction de la plus petite dimension de la matrice Augmenter le champ de vue Diminution de la résolution spatiale Suréchantillonnage en phase Augmentation du temps d'acquisition

26 Artéfact de troncature 1 – Diagnostic : Au niveau des interfaces présentant une zone de transition abrupte de signal (Ex: LCR / moelle). Alternance de striations dintensité faible et élevée parallèle à la zone de variation brutale du signal.

27 Artéfact de troncature 2 – Mécanisme : Une image anatomique contient un éventail infini de fréquences. En IRM elles sont échantillonnées en utilisant un nombre fini de fréquences. Pour traduire une variation brutale de signal (onde carrée) il faudrait une gamme infinie déchantillons en phase et fréquence. 2 16

28 Artéfact de troncature 2 – Mécanisme :. Le nombre déchantillons mesurés est défini par les dimensions de la matrice, dans la direction du codage de phase et de fréquence. La limite principale est dans le sens du codage de phase ou la matrice est la plus faible pour limiter le Tac.

29 Artéfact de troncature effet pseudo-syringomyélique :

30 Artéfact de troncature 3 – Traitements : Augmentation de la matrice dacquisition 128x x256 Augmente le nombre déchantillons les ondelettes sont plus rapprochées et moins grandes. Lartéfact est moins visible mais reste présent. 128 x x 256

31 Artéfact de troncature 3 – Traitements : Utilisation de filtres éliminant les signaux de haute fréquence : plus ou moins efficaces

32 Artéfact de troncature Remèdes :Contrepartie Augmenter la taille de la matrice Augmentation du temps d'acquisition Diminution du rapport signal/bruit

33 Artéfact de susceptibilité magnétique 1 – Diagnostic: Au niveau dune région où sont juxtaposées 2 structures ayant des susceptibilités magnétiques très différentes (Ex: air / parenchyme, os / parenchyme). Zone vide de signal Distorsion de limage Air intra-pétreux

34 Artéfact de susceptibilité magnétique 2 – Mécanisme : A linterface entre 2 tissus ayant des susceptibilités magnétiques différentes, il existe une distorsion du champ magnétique B0. Ces inhomogénéités de champ constantes (de type T2*) sont responsables de déphasages et de décalages de fréquences localisés une perte de signal Ces artéfacts sont majorés par : 1.les séquences décho de gradient (inhomogénéités de champ) 2.Les TE longs (augmentent la durée du déphasage) 3.La taille des pixels. Mm Mm = 0

35 Artéfact de susceptibilité magnétique 3 – Traitements : Substituer la séquence décho de gradient par une séquence décho de spin. Grâce à limpulsion de rephasage de 180°, lécho de spin permet de corriger les inhomogénéités de champ constantes au sein dun voxel. Écho de gradientÉcho de spin Sinus sphénoïdal

36 Artéfact de susceptibilité magnétique 3 – Traitements (suite): Diminuer le temps denregistrement (TE). La baisse du temps entre limpulsion de 90° et le recueil du signal une baisse des déphasages. TE = 60 ms TE = 30 ms Rocher

37 Artéfact de susceptibilité magnétique 4 – Intérêt : Repérage des lésions hémorragiques EG classique >>> écho planar (b1000).

38 Artéfact de susceptibilité magnétique Remèdes :Contrepartie Séquences en écho de spin plutôt qu'en écho de gradient TE court (diminution de la perte de signal) Contraste DP/T1 Augmenter la bande passante de réception (réduction du TE minimal) Diminution du rapport signal sur bruit détection des hématomes (produits de dégradation de l'hémoglobine) quantification des faibles charges en fer hépatique dans l'hémochromatose détection des métastases (produits de contraste captés par le SRE) imagerie de perfusion

39 Artéfact de déplacement chimique 1 – Diagnostic : Au niveau dune interface entre de la graisse et de leau. Dans le sens du gradient de codage de fréquence. Deux zones, une dhypo signal et lautre dhyper signal apparaissent aux interfaces graisse / eau. Interface: Os spongieux / Os cortical Interface: Rein / Graisse péri rénale

40 Artéfact de déplacement chimique 2 – Mécanisme : Les protons situés dans la graisse et ceux situés dans leau nont pas la même fréquence de résonance (fréquence de Larmor). Lors de lapplication dun gradient de fréquence, les protons subissent une variation linéaire de leur fréquence de résonance en fonction de leur position. graisse eau Fréquence de résonance (ppm) ω0ω0 ω1ω1 ω2ω2

41 Artéfact de déplacement chimique 2 – Mécanisme (suite) : Les protons de la graisse précessent plus lentement que les protons de leau. Après application du gradient de fréquence, leur localisation spatiale sera décalée le long de ce gradient, si la différence de fréquence entre leau et la graisse est > au décalage en fréquence dun ou plusieurs pixels.

42 Artéfact de déplacement chimique 3 – Mécanisme (suite) : Il est plus prononcé sur des IRM de haut champ. (le décalage de fréquence entre leau et la graisse augmente). Il est inversement proportionnel à la largeur de la bande passante. Bande passante étroite Bande passante large

43 Artéfact de déplacement chimique 3 – Traitements : Augmenter la puissance des gradients. Augmenter la bande passante mais baisse du signal sur bruit Acquisition en suppression de graisse

44 Artéfact de déplacement chimique Remèdes à l'artéfact de déplacement chimique de premier type Contre-partie Annulation du signal de la graisse Augmentation du temps d'acquisition Inversion de la direction du codage de fréquence et de phase Déplace l'artéfact sans le diminuer Augmentation de la bande passante de réception Diminution du rapport signal sur bruit caractérisation tissulaire : détection des mélanges eau/graisse (stéatose hépatique, adénomes surrénaliens) imagerie spectroscopique

45 Quiz 1.Denis Hoa et al LIRM pas à pas. 2.B. Kastler. 5e édition. Comprendre lIRM, manuel dauto- apprentissage. Masson

46 Cas N°1 De quel type sont les artéfacts visibles sur cet examen ? A – susceptibilité magnétique D – Mouvement B – troncatureE – repliement C – déplacement chimique

47 Cas N°1 Dans quelle direction est codée la phase ? A – droit - gauche B – haut – bas

48 Cas N°1 Réponses: D et A

49 Cas N°2 De quel type sont les artéfacts visibles sur cet examen ? A – susceptibilité magnétique D – Mouvement B – troncatureE – repliement C – déplacement chimique

50 Cas N°2 Comment corriger cet artéfact ? A – augmenter le FOV B- inverser le sens du codage de phase C – utiliser une séquence FSE D – faire un suréchantillonnage en phase

51 Cas N°2 Réponses: E et AD

52 Cas N°3 De quel type sont les artéfacts visibles sur cet examen ? A – susceptibilité magnétique D – Mouvement B – troncatureE – repliement C – déplacement chimique

53 Cas N°3 Quelle (s) proposition (s) est (sont) juste (s) ? A – Ils sont liés à la présence de structures ayant des susceptibilités magnétiques très différentes B – Ils entraînent un vide de signal C – Ils entraînent une distorsion de limage D – ils diminuent pour les séquencesdécho de spin

54 Cas N°3 Réponses: A et ABCD

55 Cas N°4 De quel type sont les artéfacts visibles sur cet examen ? A – susceptibilité magnétique D – Mouvement B – troncatureE – repliement C – déplacement chimique

56 Cas N°4 Pour le corriger il faut diminuer la taille de la matrice ? A – vrai B - faux

57 Cas N°4 Réponses: B et B

58 Cas N° 5 De quel type sont les artéfacts visibles sur cet examen ? A – susceptibilité magnétique D – Mouvement B – troncatureE – repliement C – déplacement chimique

59 Cas N°5 Dans quelle direction est codée la phase ? A – droit – gauche B – haut – bas Quelle solution pour le supprimer ?

60 Cas N°5 Réponses: C et A


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