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Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa.

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1 Imagerie Rapide : EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa

2 space Storing data in k-space many radiofrequency signals raw data Tacq = TR x Ny x Nacc

3 Turbo x SENSE Echo de Gradient Echo Planar Imagerie parallèle

4 Echo de Spin Echo de Gradient Différences avec lécho de Spin Différences avec lécho de Spin –Angle de bascule 90° –Absence dimpulsion de 180° RF 90° Echo de gradient RF α 180°

5 TR = 600 ms, TE = 15 ms TE, 5 min 2 acq, 5 mm, 230 mm FoV, 256*256 matrix EG versus ES Echo de Gradient (FLASH 90°)Echo de Spin

6 K-space view of the gradient and spin echo imaging Kx Ky n n n n

7 Echo de gradient RF TR TE Tacq = TR x Ny x Nacc TR le plus court possible

8 Le contraste en écho de Gradient Langle de baculeLe temps décho

9 Echo de gradient Modifier langle agit sur : Modifier langle agit sur : –La proportion daimantation basculée –La durée (TR) pour la repousse de laimantation Décroissance de laimantation transversale liée à : Décroissance de laimantation transversale liée à : –La relaxation T2 –Les hétérogénéités du champ magnétique 90° 30°

10 Gradient Echo changing TE TE 9 FA 30 TE 9 FA 30 TE 30 FA 30 TE 30 FA 30 susceptibility effect T2* weighting

11 Gradient Echo changing angle & TE TE 20 FA 15 TE 20 FA 15 TE 13 FA 50 TE 13 FA 50

12 Gradient Echo changing TE TE TE in-phase opposed-phase

13 TR > T2* T2* RF TR < T2* RF Etat déquilibre de laimantation transversale résiduelle TR < T2* RF Destruction de laimantation transversale résiduelle Spoiler

14 EG avec destruction de laimantation transversale Contraste surtout T1, fonction de : 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) Mais contraste T2 possible (petit angle et TE long) Acronymes : Acronymes : –GE : SPGR, MPSPGR –Philips : T1-FFE –Siemens : FLASH

15 Angle de Ernst Pour un angle de bascule et un T1 donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signal Pour un angle de bascule et un T1 donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signal o 50 ms TR Signal Excitation angle 200 ms TR 500 ms TR 1000 ms TR T1= 800 ms

16 EG ultra-rapide Contraste surtout T1 Contraste surtout T1 Indications : Angio, T1 3D FatSat dynamiques, T1 IP-OP en apnée … Indications : Angio, T1 3D FatSat dynamiques, T1 IP-OP en apnée … Acronymes Acronymes –GE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGR –Philips : T1-FFE, THRIVE –Siemens : Turbo-Flash, VIBE

17 Exemples

18 Abdomen en apnée In phaseOut of phase Effacer le signal dun foie stéatosique

19 Imagerie T1 3D dynamique

20 … Encore plus pondéré T1 Préparation de laimantation (Magnetization Prepared …) Préparation de laimantation (Magnetization Prepared …) Applications : Angio, 3D T1 haute résolution Applications : Angio, 3D T1 haute résolution Acronymes Acronymes –GE : IR-FSPGR, DE-FSPGR –Philips : IR-FFE –Siemens : TurboFLASH, MP-RAGE

21 Exemples TurboFLASHMP-RAGE

22 EG avec équilibre de laimantation transversale Contraste mixte de type T2/T1 Contraste mixte de type T2/T1 Acronymes Acronymes –GE : MPGR –Philips : FFE –Siemens : FISP

23 Signal en écho de gradient signal FID signal SE FID + signal SE + échos stimulés échos stimulés Une combinaison de 3 pulses RF résulte en des échos stimulés...

24 Signal en écho de gradient Le signal en écho de gradient avec équilibre de laimantation transversale est toujours une combinaison de : FID qui est plutôt T1w / T2*w SE qui est plutôt T2w échos stimulés, plutôt T2w

25 Equilibre + renforcement du contraste T2 Contraste T2 Contraste T2 Indication : Peu employé en pratique Pb = artefacts de flux, faible S/B. Indication : Peu employé en pratique Pb = artefacts de flux, faible S/B. Acronymes Acronymes –GE : SSFP –Philips : T2-FFE –Siemens : PSIF

26 Etat déquilibre + gradients équilibrés Limitation des artéfacts de flux, très rapide Limitation des artéfacts de flux, très rapide Indications : Imagerie des liquides, angio sans Gado, repérage, HR … Indications : Imagerie des liquides, angio sans Gado, repérage, HR … Acronymes Acronymes –GE : FIESTA –Philips : Balanced FFE –Siemens : True FISP Excitation alternante Les tissus avec haut T2/T1 (blanc) sont en hypersignal (sang, graisse, liquides)

27 Régime déquilibre

28 … Encore plus pondéré T2 Mélange de 2 séquences pondérées en T2 Mélange de 2 séquences pondérées en T2 –FISP + PSIF = DESS –TrueFISP + TrueFISP = CISS Indications : Liquides, articulations Indications : Liquides, articulations DESSCISS

29 SÉQUENCES EN ECHO PLANAR

30 Echo Planar (EPI) 3 types de remplissage du plan de Fourier 3 types de remplissage du plan de Fourier –Non-blipped EPI –Blipped EPI –Spiral EPI Imagerie ultra-rapide Imagerie ultra-rapide

31 Echo planar (non-blipped) RF TR TE effectif Dans cet exemple, imagerie « Single shot » : tout le plan de Fourier rempli en un TR

32 Trajectoire dans lespace k du "blipped" EPI TE eff Rf Gs Gp Gr adc

33 Spiral EPI t = TE RF Gx Gy Gz t = 0 Gradients = 0 au centre du plan de Fourier Moins dartefacts de flux

34 Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim Non-blipped B lipped Spiral

35 Echo Planar : Quelle pondération ? RF RF SS = T2MS = T1 ou T2

36 Echo planar : ES vs EG EPI 90° 180° RF Signal Décroissance du signal par relaxation T2 Glec Plan de Fourier TE effectif EG ES

37 Artéfacts en EPI Artéfacts N/2 Artéfacts N/2 Déplacement chimique eau - graisse Déplacement chimique eau - graisse Artéfact de susceptibilité magnétique Artéfact de susceptibilité magnétique Distorsions géométriques (courants de Foucault, ou eddy currents) Distorsions géométriques (courants de Foucault, ou eddy currents)

38 EPI et bande passante Lecture dune ligne 1 ms => BP=128/0,001= Hz/pixel Lecture des colonnes 100 ms => BP phase = 1/0,1 = 10Hz/pixel

39 Déplacement chimique eau graisse : 3,5ppm Décalage du signal de la graisse (direction de phase) Mauvaise saturation de graisse Saturation de graisse et mauvais shim Saturation de graisse et bon shim à 1,5T => 223 Hz de différence => BPphase=10Hz/pixel => erreur de + de 20 pixels

40 Déplacement chimique EPI avec FatSatEPI sans FatSat

41 EPI : applications Diffusion Diffusion –AVC, abcès, tumeurs … –Tractographie –Corps entier Perfusion Perfusion –BOLD –Gado Imagerie ultra-rapide Imagerie ultra-rapide

42 b 1000 CDA Imagerie de diffusion

43 Tracking FA>0.25 base is T2W Tenseur de diffusion (glioblastome)

44 Tumeurs Diffusion normale Diffusion restreinte Diffusion accrue

45 Diffusion corps entier

46 Myélome stade III

47 IMAGERIE PARALLÈLE

48 Imagerie cérébrale 1 antenne tête 8 canaux 8 éléments = 8 antennes Signal enregistré 8 fois S/B x 8

49 Read TR/line Phase Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier = N x TR N : Nombre de lignes de phase Kx Ky Voyage dans le plan de Fourier

50 Read TR/line Phase Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier = N x TR / n N : Nombre de lignes de Phas n : nombre déléments dantenne Kx Ky Voyage dans le plan de Fourier

51 Antennes phased array : 2 façons de travailler Anciennes séquences, mais avec un meilleur rapport S/B Anciennes séquences, mais avec un meilleur rapport S/B Nouvelles séquences dimagerie parallèle Nouvelles séquences dimagerie parallèle –Plus rapides avec la même résolution –De même durée avec une résolution plus élevée

52 + =+ Imagerie abdominale 2 antennes 6 canaux

53 En IRM, quand le FOV est supérieur à lobjet nous observons une reproduction fidèle de limage. objet image

54 Si le FOV est plus petit que limage, nous observons une image repliée qui se superpose au dessus de limage reproduite dans le sens de la phase objet image réel repliement Phase

55 Plan de Fourier 256 FOV carréFOV rect. 128

56 Chaque antenne a une certaine sensibilité (C est le facteur de sensibilité) Chaque antenne voit une partie de lobjet objet image Ant 1 C1 Ant 2 C2 Exemple dune antenne en réseau phasé 2 éléments

57 Les sensibilités dantennes sont mesurées ; nous pouvons donc calculer le signal pour chaque point x,y et éliminer le repliement. objet Image SENSE Ant 1 C1 Ant 2 C2

58 Imagerie // : Parallel Acquisition Technique

59 Le SENSE permet de « déplier » limage

60 Comme marche le GRAPPA ? … (exemple avec 3 éléments dantenne) Acquisition uniquement des lignes ROUGES (donc 3 fois plus rapide). Pour les lignes ROUGES, addition des signaux dantenne comme suit C1+C2+C3 Pour les lignes BLEUES -C1+C3 (enlèvement de C2) Pour les lignes JAUNES C1-C2+C3

61 Comment ça marche ? Acquisition: Reconstruction: Données repliées + Carte de sensibilité GRAPPA SENSE

62 SMASH GRAPPA : Suppression de laliasing à la source dans la matrice 2D (espace k) SENSE : suppression de laliasing dans limage après double TF Ant1 Ant2

63 Quel gain en temps ? En théorie, accélération maximum = nombre déléments dantenne En théorie, accélération maximum = nombre déléments dantenne En pratique, il faut ajouter : En pratique, il faut ajouter : –Données additionnelles acquises au centre du plan de Fourier –Cartes de sensibilité des antennes

64 Avantages Rapidité Rapidité Résolution Résolution Résolution = 1 x 2 x 4 mm 3 durée : 17 s Résolution = 1 x 2 x 2 mm 3 durée : 17 s Sans SENSE : apnée 24 s. Avec SENSE : apnée 12 s.

65 Inconvénients Rapport S/B Rapport S/B Artefacts Artefacts Temps de reconstruction Temps de reconstruction Plan de coupe Plan de coupe 1/2 FOV Temps / 2 1/3 FOV Temps / 3 1/4 FOV Temps / 4 Replié Mal déplié

66 Facteur 1Facteur 2 Facteur 3Facteur 4

67 FOV carré 250mmFOV rectangulaire 125mm SENSEGRAPPA FOV carré 350mmFOV rectangulaire 175mm SENSEGRAPPA Artefacts dimagerie //

68 Conclusion Imagerie ultra-rapide 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 laimantation transversale Imagerie parallèle Imagerie parallèle –Attention au rapport S/B –Attention au repliement


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