IRM et DEPLACEMENT CHIMIQUE O. Ernst Hôpital C.Huriez, CHRU Lille

IRM : Je n’y comprend rien… Pourquoi les organes (reins par exemples) sont parfois entourés d’un coté par une ligne blanche et de l’autre par une ligne noire ? Pourquoi ces mêmes organes peuvent ils être parfois entourés par un liseré noir sur l’ensemble du pourtour ? Pourquoi une séquence in – opp ? Diminution du signal du foie en opposition de phase, pourquoi ???

? ? ?

En IRM la fréquence F de précession est proportionnelle au champ magnétique B F (Hz) = γ B (Tesla) γ constante gyromagnétique Avec B = Bo (aimant de la machine) + dB dB représente les variations de champ magnétique local.

Chaque atome crée une minime aimantation (très très très faible). Cette aimantation dB s’ajoute à Bo pour les atomes voisins. La valeur de l’aimantation dB qui s’ajoute à Bo varie selon le type d’atome et la distance. Chaque tissus étant composé d’atomes différents placés de façons différentes, dB est différent pour chaque tissus.

Les molécules d’acides gras sont plus éloignées les unes des autres H O H O dB faible H C H O H O H O H O H O dB fort Les molécules d’acides gras sont plus éloignées les unes des autres que les molécules d’eau eau graisse

B B eau B graisse B0 dB dB dB B0 B0 EAU GRAISSE

F F eau F graisse B0 dB dB dB B0 B0 EAU GRAISSE

En pratique … B eau > B graisse F eau > F graisse de 3,5 ppm Exemple à 1.5 T B eau = 64,000220 Mhz B Graisse = 64,000000 Mhz Pour 64 millions de tours par secondes 220 tours de différence …

2 effets : 1 décalage graisse eau 3,5 ppm (partie par million) = 3,5 / 1000000 C’est négligeable ! NON 2 effets : 1 décalage graisse eau 2 effet du TE

Décalage chimique : effet de 1er ordre Rappel : dans une image IRM un axe est codé en fréquence, l’autre en phase. Comme la graisse et l’eau non pas la même fréquence, l’image de la graisse est décalée par rapport à l’image de l’eau et des tissus dans l’axe du codage de fréquence. Si le décalage est supérieur à 1 pixel il devient visible

Gradient de fréquence Réalité graisse eau graisse Fréquences Image IRM

Comment diminuer le déplacement chimique de 1er ordre Quelques possibilités : Augmenter la bande passante (bande de fréquences plus grande par pixel) (sur la machine Philips diminuer le water fat shift). En IRM tout se paye … Plus de fréquences = plus de bruit => S/B diminue…

Décalage chimique de 1er ordre Du à la différence de fréquence de précession entre l'eau et la graisse => décalage de la localisation spatiale de l'eau et de la graisse dans l'axe du gradient de fréquence. => pour toutes les séquences => pour toutes les TE

Décalage chimique de 1er ordre Cas particulier de l'écho planar (et donc en diffusion) La différence de phase eau graisse s'accumule durant toute l'acquisition de l'image du fait de l'absence d'impulsion RF (B1) entre les échos qui « force » les protons à se mettre en phase. => Très important décalage dans le sens de la phase (plusieurs cm). Mark S. Cohen, Ph.D. in Functional MRI 1998 PA Bandettini and C Moonen. .

Déplacement chimique de 2ème ordre Uniquement pour les séquences en écho de gradient, c'est à dire sans impulsion RF (B1) entre l'impulsion d'excitation et l'écho Après l’impulsion d’excitation du début d’une séquence Tous les protons sont en phase. Après l’excitation chaque proton de la graisse fait donc 220 tours de moins que ceux de l’eau par seconde.

Opposition de phase Différence de fréquence de rotation des H+ de l’eau et de la graisse 220 Hz à 1,5 T Mise en phase tous les 1/220e secondes à 4,6 9,2 13,8 etc ms Mise en opposition de phase (1/2 tour de décalage).. à 2,3 6,9 11,5 etc ms

B1 90° 1,5 T EAU GRAISSE dans le même voxel Les H+ de l’eau tournent plus vite que les H+ de la graisse 2,3 4,6 6,9 9,2 SIGNAL TEMPS ms

Phase - Opposition de phase DANS UN VOXEL 1) En phase : signal total = signal eau + signal graisse 2) En opposition de phase : Signal total = signal eau - signal graisse

HUILE EAU TE = 2,3 Opposition de phase TE = 4,6 Phase

TE = 2,3 ms Stéatose (= dépôt de graisse dans le foie) homogène Opposition de phase TE = 4,6 ms Phase Stéatose (= dépôt de graisse dans le foie) homogène

Signal FOIE NORMAL STEATOSE TE 4.6 6.9 2.3 1,5 T

STEATOSE HEPATIQUE En phase : signal iso intense En opposition de phase : signal hypo intense

CANCER COLIQUE Ilot de foie stéatosique

Déplacement chimique de 1er ordre Décalage eau graisse Pour toutes les séquences Pour toutes les valeurs de TE Dans l'axe du gradient de fréquence (et phase pour écho planar)

Déplacement chimique de 2ème ordre Pour les séquences en écho de gradient Pour des valeurs spécifiques de TE (2,3 6.9 ... ms à 1,5 T).. Soustraction du signal de la graisse au signal de l'eau dans un voxel => si 50% eau & 50% graisse dans un voxel : disparition du signal