Qu’est-ce qui est blanc ou noir, et pourquoi? Dr Thierry MOLL Notions de base en IRM Qu’est-ce qui est blanc ou noir, et pourquoi? Dr Thierry MOLL

Histoire Premières expériences de RMN au début des années 30 par l'équipe d'Isaac Rabi, prix Nobel de physique en 1944. RMN dans la matière condensée: 2 équipes Félix Bloch et Edward Purcell, prix Nobel de physique en 1952. Paul Lauterbur et Peter Mansfield, base de l'imagerie en 1973, Prix Nobel de médecine 1993

Le phénomène (1) La plateforme RMN haute résolution dispose : d’un spectromètre VARIAN INOVA 600MHz équipé de 2 sondes (3 et 5 mm) à 3 canaux permettant d’étudier les noyaux 1H, 13C, 15N et 31P ; VARIAN INOVA 600MHz

Le phénomène (2) Expérience Le résultat dépend de : Échantillon placé dans un champ magnétique +ou- intense (champ terrestre à +s Teslas) Excitation par une onde électromagnétique (fréquence radio) Recueil du signal radio après l'arrêt de l'excitation Le résultat dépend de : La nature de l'échantillon (nbre de masse (A) impair : 1H, 3He, 13C, 14N, 15N, 16O, 19F, 23Na, 31P, 39K, 129Xe, 131Xe. En imagerie médicale, seul le spin du proton est utilisé. Du champ Bo De la fréquence excitatrice fexc De l'homogénéité du champ

Signal de précession libre Free induction decay

Modèle quantique

Modèle mécanique

La séquence ‘Echo de spins’ Principale technique en IRM Pulse 90° pour délivrer l'énergie à l'échantillon à des intervalles de temps réguliers (TR temps de répétition) Pulse 180° à TE/2 Lecture du signal au temps d'écho (TE) Pondération DP, T1 et T2 dépend de TR et TE TR court -> pondération T1 TR long, TE court -> pondération Densité de protons (DP) TR long, TE long -> pondération T2

La séquence d'inversion récupération Variante de la séquence d'écho de spin Impulsion 180° avant l'excitation 90° (temps d'inversion TI) Amélioration du contraste T1 Si TI = 0.69xT1 d'une substance, annulation de son signal Suppression de la graisse, mais aussi de la metHb Suppression de l'eau libre (FLAIR) Mais Temps d'acquisition long

Techniques d’imagerie rapide Echos de gradient Echos de gradient ultra rapide (TurboFLASH,FSPGR,TFE) Echos de spin rapide (RARE, FSE, TSE) Echo planar

La séquence d'échos de gradient Pour gagner du temps, on diminue le TR. Angle de bascule faible pour éviter la saturation (angle optimum de Ernst) Rephasage par un gradient bipolaire (pas d'impulsion 180°) Pondération T1 ou T2 fonction de l'angle de bascule et du TE Pondération T2 avec un TE long -> sensible aux inhomogénéités de champs (effet T2*)

Noir et Blanc, T1, T2, T2*, DP Air Eau Eau + Protéines et macromolécules Eau + methémoglobine (Fe+++) Eau + sang frais (Fe++) Eau + Mélanine Graisse Substance blanche Substance grise Muscle Os compact Os spongieux

Signal de l'eau Echelle de Gris Eau hyperT2, hypoT1 Graisse Augmentation T1 -> plus noir Augmentation T2 -> plus blanc Eau hyperT2, hypoT1 + protéines, Gadolinium, metHb, mélanine -> HyperT1 + GR frais, sidérocytes -> hypoT2* Graisse HyperT1, faible T2, déplacement chimique

Tissus normaux et lésions DP T1 T2 T2* Diff FLAIR Gd Morpho Remarque Eau libre noir blanc Eau liée Œdème selon Œdème cytotoxique iso <48h T1 et T2 iso Œdème vasogénique + Œdème interstitiel - Dilatation VL,V3 Péri ventriculaires, cornes frontales++ Sang frais <48h Hématome sub aigu 2 – 10 j Hématome chronique Périphérie de l'hématome > 2 – 3 semaines Tumeur Effet de masse +/- oedème Nécrose Au centre de la lésion

Codage spatial

L’appareil d’IRM

Les séquences ‘spéciales’ Inversion Récupération (IR) Imagerie de la graisse (STIR, Saturation de graisse, Dixon) FLAIR Echo de gradient T2 (pondération T2*) Single Shot Spin Echo Diffusion - Perfusion Spectroscopie

Imagerie de la graisse Saturation de la graisse (FatSat) STIR Séquence Dixon (T1 in-out phase)

FLAIR fluid attenuation inversion recovery

Imagerie de diffusion

Imagerie de perfusion

Spectroscopie

Produit de contraste en IRM

Sécurité des patients

Imagerie vasculaire En écho de spin Imagerie ‘Temps de vol’ (TOF) Contraste de phase AngioIRM avec injection de produit de contraste Imagerie de perfusion Traitement d’image : MIP

Produit de contraste en IRM

Bases d’interprétation Anatomie Crâne Rachis Ostéo-articulaire Cavité abdominale Thorax Le signal Oedème Sang Hémodynamique

Les syndromes en IRM Œdème La prise de contraste L’évolution de l’hématome Les 3 oedèmes cérébraux L’ischémie cérébrale

Les principales indications Encéphale et moelle AVC (diagnostic, bilan) Tumeur Mdies dégénératives (Démence) Mdies inflammatoires (SEP, ADEM,…) Mdies infectieuses (bactérienne, virale, parasitaire) Céphalées, Epilepsie Rachis Tumeur osseuse Infection Dégénérative Oncologie Bilan d’extension (méta cérébrale, hépatique) Ostéoarticulaire Mdies générales (ostéonécroses, rhumatismes inflam, ) Pathologie régionale (genou, cheville, …) Infections Tumeurs osseuses Viscérale Foie (Tumeurs, voies biliaires, surcharges) Cancer du rectum (bilan d’extension) Utérus (bilan d’extension col et endomètre, endométriose) Surrénales (adénome vs méta,TS maligne) Cœur et gros vaisseaux (malformations, dissection Ao, ischémie, fonction)

Hernie discale et arthrose rachidienne

Spondylodiscite infectieuse

Tumeurs rachidiennes malignes

Tassement vertébral bénin, angiome vertébral

Genou Traumatismes : ménisques, ligts, contusion osseuse Arthrose:

Hanche Ostéonécrose Algodystrophie Dégénérative (os, cartilage, labrum)

Ostéomyélite

Tumeurs osseuses Bénin vs malin

Ischémie cérébrale

Maladie de la substance blanche

Tumeurs cérébrales

Encéphalites

Démences

Céphalées chroniques

Foie Voies biliaires Tumeurs Surcharges

Pancréas