imagerie rapide : eg et epi
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Imagerie Rapide :EG et EPIE. de Kerviler, D. Hoa
“ space”
Storing data in k-spacemany radiofrequency
signals
raw data
Tacq = TR x Ny x Nacc
Tacq = TR x Ny x NaccTurbo x SENSE
Echo de
Gradient
Echo Planar
Imagerie
parallèle
Echo de Spin
Echo de Gradient Différences avec l’écho de Spin
– Angle de bascule ≤ 90°– Absence d’impulsion de 180°
RF90°
Echo de gradient
RFα
180°
TR = 600 ms, TE = 15 ms TE, 5 min2 acq, 5 mm, 230 mm FoV, 256*256 matrix
EG versus ES
Echo de Gradient (FLASH 90°)Echo de Spin
K-space view of the gradient and spin echo imaging
Kx
Ky
123.......n
Ky
123.......n
Echo de gradient
RFTR
TE
Tacq = TR x Ny x Nacc
TR le plus court possible
Le contraste en écho de Gradient
L’angle de bacule Le temps d’écho
Echo de gradient Modifier l’angle
agit sur :– La proportion
d’aimantation basculée
– La durée (TR) pour la repousse de l’aimantation
Décroissance de l’aimantation transversale liée à :– La relaxation T2– Les hétérogénéités
du champ magnétique
90°
30°
Gradient Echochanging TE
TE 9FA 30
TE 30FA 30
susceptibility effect T2* weighting
Gradient Echochanging angle & TE
TE 20FA 15
TE 13FA 50
Gradient Echochanging TE
TE 13.42 TE 15.66
in-phase opposed-phase
TR > T2*
T2*
RF
TR < T2*
RF
Etat d’équilibre de l’aimantation transversale résiduelle
TR < T2*
RF
Destruction de l’aimantation transversale résiduelle
Spoiler
EG avec destruction de l’aimantation transversale 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) Acronymes :
– GE : SPGR, MPSPGR– Philips : T1-FFE– Siemens : FLASH
Angle de Ernst Pour un angle de bascule et un T1
donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signal
100 o 50 ms TR
Signal
Excitation angle
200 ms TR
500 ms TR
1000 ms TRT1= 800 ms
EG ultra-rapide Contraste surtout T1 Indications : Angio, T1 3D FatSat
dynamiques, T1 IP-OP en apnée … Acronymes
– GE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGR
– Philips : T1-FFE, THRIVE– Siemens : Turbo-Flash, VIBE
Exemples
Abdomen en apnée
In phaseOut of phase
Effacer le signal d’un foie stéatosique
Imagerie T1 3D dynamique
… Encore plus pondéré T1 Préparation de l’aimantation
(Magnetization Prepared …) Applications : Angio, 3D T1 haute
résolution Acronymes
– GE : IR-FSPGR, DE-FSPGR– Philips : IR-FFE– Siemens : TurboFLASH, MP-RAGE
Exemples
TurboFLASH MP-RAGE
EG avec équilibre de l’aimantation transversale Contraste mixte de type T2/T1 Acronymes
– GE : MPGR– Philips : FFE– Siemens : FISP
Signal en écho de gradient
signal FID
signal SE
FID + signal SE+ échos stimulés
échos stimulés
Une combinaison de 3 pulses RF résulte endes échos stimulés ...
Signal en écho de gradient
Le signal en écho de gradient avec équilibre de l’aimantation transversale est toujours une combinaison de :• FID qui est plutôt T1w / T2*w• SE qui est plutôt T2w• échos stimulés, plutôt T2w
Etat d’équilibre + gradients équilibrés Limitation des artéfacts de flux,
très rapide Indications : Imagerie des
liquides, angio sans Gado, repérage, HR …
Acronymes– GE : FIESTA– Philips : Balanced FFE– Siemens : True FISPExcitation alternante
Les tissus avec haut T2/T1 (blanc) sont en hypersignal (sang, graisse, liquides)
Régime d’équilibre
… Encore plus pondéré T2 Mélange de 2 séquences
pondérées en T2– FISP + PSIF = DESS– TrueFISP + TrueFISP = CISS
Indications : Liquides, articulations
DESS CISS
SÉQUENCES EN ECHO PLANAR
Echo Planar (EPI) 3 types de remplissage du plan
de Fourier– Non-blipped EPI– Blipped EPI– Spiral EPI
Imagerie ultra-rapide
Echo planar (non-blipped)RF
TR
TE effectif
Dans cet exemple, imagerie « Single shot » : tout le plan de Fourier rempli en un TR
Trajectoire dans l’espace k du "blipped" EPI
TE eff
Rf
Gs
Gp
Gr
adc
Spiral EPI
t = TE
RF
Gx
Gy
Gz
t = 0
Gradients = 0 au centre du plan de FourierMoins d’artefacts de flux
Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim
Non
-blip
ped
Blip
ped
Spi
ral
Echo Planar : Quelle pondération ?RF
RF
SS = T2
MS = T1 ou T2
Echo planar : ES vs EG EPI
90° 180°RF
Signal
Décroissance du signal par relaxation T2
Glec
Plan de Fourier
TE effectif
EG
EG
ES
ES
Artéfacts en EPI Artéfacts N/2 Déplacement chimique eau -
graisse Artéfact de susceptibilité
magnétique Distorsions géométriques
(courants de Foucault, ou eddy currents)
EPI et bande passante
Lecture d’une ligne 1 ms => BP=128/0,001=128000 Hz/pixel
Lecture des colonnes 100 ms=> BP phase = 1/0,1 =
10Hz/pixel
Déplacement chimique eau graisse : 3,5ppmDécalage du signal de la graisse (direction de phase)
Mauvaise saturation de
graisse
Saturation de graisseet mauvais shim
Saturation de graisseet bon shim
à 1,5T => 223 Hz de différence => BPphase=10Hz/pixel => erreur de + de 20 pixels
Déplacement chimique
EPI avec FatSat EPI sans FatSat
EPI : applications Diffusion
– AVC, abcès, tumeurs …
– Tractographie– Corps entier
Perfusion– BOLD– Gado
Imagerie ultra-rapide
b 1000 CDA
Imagerie de diffusion
Tracking FA>0.25, base is T2W
Tenseur de diffusion (glioblastome)
Tumeurs
Diffusion normale
Diffusion restreinte
Diffusion accrue
Diffusion corps entier
Myélome stade III
IMAGERIE PARALLÈLE
Imagerie cérébrale1 antenne tête 8 canaux
8 éléments = 8 antennes
Signal enregistré 8 fois
S/B x √8
Read TR/line
Pha
se
Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier
= N x TRN : Nombre de lignes dephase
Kx
Ky
Voyage dans le plan de Fourier
Read TR/line
Pha
se
Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier
= N x TR / nN : Nombre de lignes dePhasn : nombre d’éléments d’antenne
Kx
Ky
Voyage dans le plan de Fourier
Antennes phased array :2 façons de travailler Anciennes séquences, mais avec
un meilleur rapport S/B Nouvelles séquences d’imagerie
parallèle– Plus rapides avec la même
résolution– De même durée avec une résolution
plus élevée
+
=+
Imagerie abdominale2 antennes 6 canaux
En IRM, quand le FOV est supérieur à l’objet nous observons une reproduction fidèle de l’image.
objetimage
Si le FOV est plus petit que l’image, nous observons une image repliée qui se superpose au dessus de l’image reproduite dans le sens de la phase
objetimage
“réel”
“repliement”
Pha
se
Chaque antenne a une certaine sensibilité (C est le facteur de sensibilité)Chaque antenne “voit” une partie de l’objet
objetimage
Ant 1C1
Ant 2C2
Exemple d’une antenne en réseau phasé 2 éléments
Les sensibilités d’antennes sont mesurées ; nous pouvons donc calculer le signal pour chaque point x,y et éliminer le repliement.
objetImage SENSE
Ant 1C1
Ant 2C2
Imagerie // : Parallel Acquisition Technique
Le SENSE permet de « déplier » l’image
Comment ça marche ?
Acquisition:
Reconstruction:
Données repliées+
Carte de sensibilité
GR
APPA
SENSE
SENSE
SMA
SH
GRAPPA : Suppression de l’aliasing “à la source” dans la matrice 2D (espace k)
SENSE : suppression de l’aliasing “dans l’image” après double TF
Ant1Ant2
Quel gain en temps ? En théorie, accélération
maximum = nombre d’éléments d’antenne
En pratique, il faut ajouter :– Données additionnelles acquises au
centre du plan de Fourier– Cartes de sensibilité des antennes
Avantages
Rapidité Résolution Résolution
= 1 x 2 x 4 mm3
durée : 17 s
Résolution= 1 x 2 x 2
mm3
durée : 17 sSans SENSE : apnée 24 s.
Avec SENSE : apnée 12 s.
Inconvénients Rapport S/B Artefacts Temps de reconstruction Plan de coupe
1/2 FOVTemps / 2
1/3 FOVTemps / 3
1/4 FOVTemps / 4
Replié
Mal déplié
Facteur 1 Facteur 2
Facteur 3 Facteur 4
FOV carré 250mm FOV rectangulaire 125mm SENSE GRAPPA
FOV carré 350mm FOV rectangulaire 175mm SENSE GRAPPA
Artefacts d’imagerie //
Conclusion 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 l’aimantation transversale
Imagerie parallèle– Attention au rapport S/B– Attention au repliement
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