[PDF] Diapositive 1 Collection d'imagerie radiologique Comprendre

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Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)

Acquisition et Hardware Imagerie Parallèle

Sécurité des patients

Jacques FELBLINGER : j.felblinger@chru-nancy.fr

Freddy ODILLE : freddy.odille@inserm.fr

U1254 Inserm-Université de Lorraine -CHRU Nancy -CIC-IT de Nancy

2Sommaire

1) Quelques rappels du cours précédent

Origine du signal IRM

Conditions de fonctionnement

Champ magnétique statique (B0)

Gradient de champ magnétique (Gx, Gy, Gz)

Ondes électromagnétiques (B1)

3) Imagerie parallèle

Plan de Fourier

Calibration

4) Sécurité en IRM

Sécurité Patient

Sécurité travailleur (Pr Léhéricy)

3Bibliographie

-Dillenseger -Collection d'imagerie radiologique, Comprendre l'IRM, Masson, B Kastler -MRI fromPicture to Proton, Cambridge, McRobbieet al. http://www.imaios.com/fr/e-Cours/e-MRI/RMN-IRM pas à pas

4Comment ça marche?

Champ magnétique (le plus grand possible): 1,5T = 30 000 x Champ terrestre

Émetteur -Récepteur Radiofréquence

5 = fréquence de résonance (Hz) = rapport gyromagnétique (fonction de l'atome)

B0standard = 1,5 Tesla, = 64 MHz = 64 000 000 Hz

Noyaux utilisables : 1H (corps humain : 70% de H20), 13C, 19F, 31P, 23Na

Champ magnétique intense

(aimant supraconducteur)

Etape1Etape2Etape3

Récupération (relaxation),

B=* 6

Excitation RF => bascule de puisretour à

Relaxation longitudinale(T1)Relaxation transversale(T2) B0

Excitation

Impulsion RF 0-90°

y x z

Résonance magnétique et relaxation

7Séquence en écho de spin

Une impulsion RF 90

8 Coupe Plan Z Y X Phase

Fréquence

Acquisition = sélection de coupe

+ codage k du plan (espace k)

Espace k

(Domaine de Fourier)Espace Image

Transformée

de Fourier

9Familles de séquences

‰Echo de spin (inversion à 180)

‰Echo de gradient (inversion par gradient)

‰Echo planar(EPI)

‰SSFP

‰Spectroscopie

Remplissage cartésien, spiral ou radial

‰Inversion/saturation

‰Diffusion

‰Sélection graisse/eau

‰Codage vitesse

10

N lignes de phase

CoupeCoupe

11 Coupe

Coupe (z)

Phase (ky)

Fréquence (kx)

Coupe

N lignes de phase

AcquisitionAcquisition

RF

Excitation

90

Inversion

180
TE TR

Inversion

180
= N x TR / ETL

Excitation

90

ETL = Echo Train Length(ou "turbo factor

Rare(Hennig

12Echo de gradient

...Echo de gradient : †Rephasage (gradient positif) : refocalise le signal sur la courbe de décroissance en T2*

Fréquence (kx)

RF

Excitation

e-t/T2* 13 Coupe

Coupe (z)

Phase (ky)

Fréquence (kx)

Coupe

N lignes de phase

AcquisitionAcquisition

RF

Excitation

TE TR

Excitation

14PlanarImaging (EPI)

Coupe

Coupe (z)

Phase (ky)

Fréquence (kx)

N lignes de phase

RF

Excitation

TE TR ("single shot» EPI)

15Quelle séquence choisir?

Echo de spin (ou écho de spin rapide)

+ Contraste T1, T2, densité de protons

+ Pas sensible aux hétérogénéités de champ magnétique => images de meilleure qualité

-Energie radiofréquence élevée => Mesure précise du T1ou du T2

Echo de gradient (ou EPI)

+ Contraste T1, T2*, densité de protons + Energie radiofréquence faible (petit angle de bascule) -Sensible aux hétérogénéités de champ magnétique ƒImperfection du champ B0 (limitation technique)

ƒPerturbation du champ B0

=> Imagerie rapide (ciné, temps-réel), imagerie 3D

16Steady-State Free Precession» (SSFP)

Echo de spin ou de gradient classique : on attend longtemps entre deux excitations successives (relaxation complète) Echo de gradient rapides : si délai très court entre deux excitations successives =>

Excitation Excitation Excitation

TRTRTR

M0

Excitation

TRTRTRTR

TRTRTR

Régime transitoireRégime permanent (steady-state) M0 MSS

‰SéquencesSSFP, TR = 4-5 ms

‰Contrasteen T2/ T1

‰Imageriecinécardiaque: nécessiteunesynchronisationcardiaque (électrocardiogramme)

18Saturation de signal

Récupération (relaxation),

Champ magnétique intense

(supraconducteur)

Etape1Etape2Etape3

:proton H (eau) Graisse et eau différentes fréquences de résonances

Sélection du signal graisse/eau

0500100015002000250030000

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 B=*

19Séquences plus complexes

Une séquence se compose de deux parties :

¾Codage du contraste , spatialement

sélective, spectralement

¾Codage spatial

¾nom différent pour chaque combinaison et pour chaque constructeur ...Exemple 1 : séquence Black-Blood FastSpin Echo (BB- FSE) ¾Préparation : double inversion à 180puis écho de spin ...Exemple 2 : séquence Spin Echo EPI

¾Préparation écho de spin (contraste T2)

¾Lecture par remplissage "single shot

mais décroissance en T2* pendant la lecture) 20

Pour acquérir plus vite le plan de Fourier

Cartésien: séquentiel, hautes vers basses fréquences ou inverse

Spirale: simple ou double

1 lignepar excitation, plusieurslignes

Spin Echo (Gradient echo) , Fast Spin Echo,

21Révision

TR= temps de répétition = temps entre deux excitations successives TE Angle de bascule = 90-180pour une séquence spin écho, <90en écho de gradients Echo de Spin = séquence de base, corrige les inhomogénéités de B0, lente

FastSpin Echo = 90-180-180-180-180

Echo de gradients = séquence rapide, ne corrige pas les inhomogénéités de B0EPI= écho de gradient "single shot»

Séquences "steadystate»

Saturation(inversion) du

Sélection spectrale du

Séquence = (séquence de base, remplissage du kspace = NOM (différent pour chaque constructeur)

22Sommaire

1) Quelques rappels du cours précédent

Origine du signal IRM

Conditions de fonctionnement

Champ magnétique statique (B0)

Gradient de champ magnétique (Gx, Gy, Gz)

Ondes électromagnétiques (B1)

3) Imagerie parallèle

Plan de Fourier

Calibration

4) Sécurité en IRM

Sécurité Patient

Sécurité travailleur (Pr Léhéricy)

23

Console IRMAmplificateurSéquenceur

ADCDonnées brutes

DICOM images

Reconstruction

B0 + B1

+ gradient de champ magnétique

Réception

Sequence:

24Champ magnétique = Aimant

1)Pôle Nord Pôle Sud

2)

3)Lignes de champ

1)Solénoïde

2)Intensité du champ = fonction (nombre de spires, courant)

25Champ magnétique statique

Design: ouverts 0,5-0,7T

SNR B0

En Clinique 1.5T (optimum pour la plupart des applications)

Pourquoi augmenter B0?

Très haut champ 10,5T

Dr. D. McRobbie, NHS Trust

26Champ magnétique statique B0

B0= 1,5 T -> fréquencede Larmor= 64 000 000 Hz

(30 000 foisle champ magnétiqueterrestre) -B0 homogénéité en ppm (décalage 1/1000 000, quelques mT= quelques Hz) -Conséquence:

-Réglage de homogénéité = SHIM (pour les séquences sensibles, pour les extrémités)

Zone homogène

B0

Bobinage

supraconducteur B0

27Correction des inhomogénéités de B0

Shim

Barres ferromagnétiques

Shimsactifs

Bobine de shim

t t RF

Reception

FID

Reduce T2* effect

28Shim

e-t/T2* Champ magnétiqueimparfait, + courant dansbobinesde Shim

T2* B0non homogène

Résultat: FID plus long, (+ T2 que T2*)

B0homogène

e-t/T2

29Etat supraconducteur

500-700A > 30kW

Matériel dédié

Hélium Liquide -269C

1500-1800 l

(1l liquide = 700l of gaz)

Sécurité:

start/stop B0 = processus long et couteux ou QUENCH

Application du champ B0 (plusieurs heures /jours)

Générateur externe et un entrée "chaude»

Courant continue sans apport externe

Identique pour réduire le champ

30Champ de fuite (Fringefield)

3T

Hors aimant:

Reduction rapide

du champ magnétique Sécurité: trèsfort gradient de champ = attraction trèsrapide B0(G)

MR scanner

door

Patient bed

Blindageactif!

31Attraction : Effects

Attraction of 5 cents coin (video available at www.healtis.com)

32Attraction: Effets

33Données magnétiques

No implantDiamagneticParamagneticFerromagnetic

m = 0,ȝr= 1m<0 m>0 m>>0 No effect= airTend to avoidPrefer to pass throughTendto crowd

H, He, C, F, P

Water,Fat, Bone,

Oxy and Deoxy

m-10.10-6

Gd:m=+163.10-6

Aluminium:m= 22.10-6

Titanium:m=151.10-6

Pure Iron,Iron

Alloys, Cobalt,

m m: Susceptibilité magnétique ȝr: Permittivité relative : ȝr= m+ 1 = changement des propriétés magnétique 34
Implant ferro-magnetique: attraction + distortion de

35Attraction : Risks

Outside MR Bore = fringe field = Magnetic force

Inside MR Bore = static homogeneous Field = NO

magnetic force m : magnetic susceptibility Volume : shape, m (mass) and (volumetric mass density) ௗ௥): gradient of magnetic field 0T to 3T <1m (active shielded) Weight force / Magnetic force = Risks! (100 for iron)

Without saturation of ferromagnetic material

With saturation of ferromagnetic material

John SchenckReview of magnetic susceptibility, Medical physics 1996

Magnetic force m . Volume . B0. ( ௗ஻

Magnetic force m . Volume . ( ௗ஻

36Utilisation du bouton de Quench

button

Stoppe le champ magnétique en quelques minutes

bâtiment

Cout très importants!!!

Sans urgence vitale

Appeler le constructeur qui réduit le champ

Sécurité : Savoir où est le

bouton de Quenchet connaitre son effet

37Torque (couple) : Effects

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