Spectroscopie par résonance magnétique Aspects théoriques et pratiques

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1 Spectroscopie par résonance magnétique Aspects théoriques et pratiques
Damien Galanaud Service de Neuroradiologie Hôpital La Pitié Salpêtrière

2 Objectifs Comprendre les bases de la spectroscopie
Maitriser la programmation d’une séquence de spectro Comprendre les artéfacts, et les moyens de les corriger Connaître les applications en dehors du proton et du cerveau

3 Principe général de l'IRM
H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O

4 Principe général de la SRM
H2O H2O H2O I H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O

5 En résumé: IRM : recueil du signal des molécules d ’eau SRM : suppression du signal de l ’eau recueil du signal des molécules dissoutes Même appareil, même examen image caractérisation métabolique

6 Signal [ ] TE FID B H FT H fréquence Impulsion RF

7 Principe: utilisation des différences de fréquence de résonance des protons des différentes molécules

8 Transformée de Fourier
H H I I H Fréquence/déplacement chimique temps

9 2 temps d'écho réalisables
TE Long (PRESS 135 ms) TE Court (STEAM 20 ms)

10 SRM à temps d'écho long NAA tCr tCho

11 NAA (N-Acetyl-Aspartate) : index de souffrance ou de mort neuronale
TE = 135 ms Cho Cr/PCr Lac NAA (N-Acetyl-Aspartate) : index de souffrance ou de mort neuronale CHO (Choline) : marqueur des membranes (lésions, renouvellement), de la myéline ou d ’une inflammation (bétaïne) Cr/PCr (Créatine-Phosphocréatine) : marqueur de densité cellulaire Lac (Lactate) : témoin d ’un processus ischémique, d ’un dysfonctionnement mitochondrial ou d ’une infiltration macrophagique

12 SRM à temps d'écho court NAA tCr tCho Ins Glx Lipides

13 mI: myoinositol, glie normale
Cho Cr NAA TE = 35 ms mI: myoinositol, glie normale mI Glx: glutamine-glutamate, « neurotransmetteurs » Glx Lip: lipides, nécrose ou contamination (scalp) Lip

14 SRM Monovoxel Avantages Inconvénients un seul point rapide (1 mn)
traitement simple Inconvénients un seul point

15 Imagerie métabolique (CSI)
Avantage multiples points d ’étude = profil métabolique Inconvénients long (13 mn) traitement complexe

16 NAA Créatine Choline Choline/NAA Choline/Créatine

17 Quand fait-on de la spectro ?
Tumeurs Bilan initial Suivi évolutif Maladies métaboliques Bilan étiologique d’un trouble neurologique, d’une encéphalopathie Suivi de malade sous traitement Comas Autres Suivi = nécessité de positionner le voxel toujours au même endroit Sauvegarder et transférer sur IMPAX les localisers +++

18 SNR Largeur spectrale Critères de qualité d’un spectre
- Qualité du shim - Qualité du WS - Antenne - Champ magnétique

19 Mise en place d’une séquence de spectro
Est-ce faisable ? Positionnement du voxel Positionnement des OVS

20 Mise en place d’une séquence de spectro
Shim localisé (Largeur H2O, NAA) < 10 Hz: OK > 15 Hz: Pas bon B B distance distance

21 Mise en place d’une séquence de spectro
Suppression du signal de l’eau (% WS) Réglage du gain (TG, % signal) Acquisitions FT, reconstruction Fréquence Fréquence 21

22 Positionnement du voxel
22

23 Positionnement des OVS
Pas de règle absolue Attention au recouvrement 23

24 Taille du voxel 96 nex 96 nex 24

25 Nombre d'acquisitions 96 nex 32 nex 25

26 La SRM en dehors du proton
Possibilité d’étudier d’autres noyaux 3T et plus ! Nécessité de faire une acquisition d’image de repérage (H) puis la SRM Fréquences de résonnance différentes Antennes dédiées Antennes mono atome (surfaciques) Antennes à découplage Noyaux étudiables P31 Métabolisme énergétique (muscle, cerveau) Na23 AVC, SEP, métabolisme rénal C13 Cycle de Krebs (ça coûte très très cher !)

27 SRM du phosphore Possible théoriquement dès 1.5T mais signal très faible Intérêt théorique Métabolisme énergétique Mesures de pH Nécessite des antennes à découplage Muscle >>> Cerveau Possibilités de faire des épreuves dynamiques Applications pratiques: myopathies, pathologies vasculaires, cytopathies mitochondriales, schizophrénie, Parkinson…

28 Pi PDE PCr ATP aATP bATP HEP pH

29 La SRM en dehors du cerveau
Difficultés Nécessite une immobilité prolongée Problème lié au signal de la graisse Applications essentiellement en pathologie tumorale (choline) Prostate: étude du pic de citrate + choline. Intérêt: diagnostic du cancer, suivi évolutif sous hormonothérapie/radiothérapie Sein ORL Foie …

30 Kurhanewicz and Vigneron, Magn Reson Imaging Clin N Am 2008 16, 697-x

31 Conclusion SRM cérébrale facilement réalisable en routine
Nécessité de bien comprendre le fonctionnement de la séquence SRM extra cérébrale: routine en prostate, le reste en développement SRM extra protonique du domaine de la recherche.