Soutenance mémoire
Approfondissement de la séquence T2 TSE FS triggée
Les séquences pondérées en T2 sont systématiquement utilisées car elles sont nettement supérieures en termes de caractérisation, de détectabilité et de dénombrement des lésions hépatiques. En pratique, cette séquence optimise le contraste entre le parenchyme hépatique et les lésions focales (Guglielmo, Mitchell, Roth & Deshmukh, 2014, p. 277). En effet, le T2 moyen du foie sain est d’environ 50 ms à 1,5 Tesla (T), ce qui lui permet de se différencier de la majorité de ses anormalités qui ont toutes un T2 plus important. Par exemple, le T2 moyen des carcinomes hépatocellulaires (CHC) se situe au environ de 70 ms, celui des métastases est de 90 ms, celui des hémangiomes se trouve aux alentours de 150 ms et le T2 moyen des kystes peut aller jusqu’à 500 ms. Ainsi, le temps d’écho (TE) recommandé afin d’optimiser le contraste pour un examen hépatique se situe entre 60 et 80 ms. L’utilisation de ce long TE provoque une diminution du rapport signal sur bruit mais reste un bon compromis pour la détection de la majorité des lésions hépatiques. A 3T, ces valeurs T2 sont diminuées de 8 à 10%.
Le TE devrait alors être légèrement abaissé pour garder au mieux cette différence de signal permettant un contraste idéal. En vue de diminuer les artéfacts de mouvements, il est possible d’effectuer une séquence en pondération T1 étant donné qu’elle utilise un TR court, ce qui laisse moins de temps à ce type d’artéfacts pour apparaître. Cette pondération sert de référence pré-contraste ou peut s’avérer utile dans la caractérisation de pathologies graisseuses par le biais d’une séquence « In and Out Phase » (Semelka, Martin, & Balci, 2006, p.633). Cependant, elle amène bien moins d’informations au niveau du dénombrement et de la détectabilité des lésions par rapport à une pondération T2. La raison de cette mauvaise différenciation est un manque de contraste entre le foie et ses pathologies, provoqué par des T1 moyens très proches entre le foie et les lésions, comparés aux temps T2. L’utilisation d’un TR court ne donne pas le temps aux différences de vitesses de décroissance de s’exprimer et donc de montrer une bonne différence de signal entre les tissus. Le contraste est alors bien plus faible qu’en pondération T2 et selon le TR choisi, ces tissus risquent même de se voir confondus (figure 2B). L’étude de Klessen et al. (2005, p.579-581), comparant la séquence d’écho de gradient T1 FLASH (Fast Low Angle Shot) avec plusieurs séquences T2, a montré que le contraste, la netteté des contours des organes, le SNR ou encore la qualité globale de l’image étaient tous nettement supérieurs en T2. Par ailleurs, selon Bong, Kyung, et Myeng (2014), l’utilisation d’une pondération T1 ou T2 n’aurait pas de réelle influence sur la répercussion des artéfacts de mouvements car ce n’est pas la pondération qui joue un rôle mais plutôt le type de séquences et/ou sa manière d’acquérir les données nécessaires à l’élaboration des images. Nous aborderons ces différents principes dans la prochaine section.
Caractéristiques de divers modes de remplissage du plan de Fourier Il existe différentes façons d’acquérir l’image du point de vue du remplissage du plan de Fourier (ou espace K). Ce plan consiste en une matrice 2D ordonnant correctement les fréquences des signaux obtenus par transformée de Fourier. Il permet de retranscrire les coordonnées (x ; y) obtenues par le codage de phase et de fréquence dans l’espace des fréquences. Cette opération permet la coïncidence de ce plan à l’image réelle reconstruite à l’aide d’un procédé relativement complexe appelé « transformée de Fourier inverse ». A l’intérieur de l’espace K, les lignes n’ont pas toutes le même Figure 2: Illustration de la différence de détectabilité d’un carcinome hépatocellulaire (CHC) bien contrasté en T2 FS (A) alors qu’il se confond au parenchyme hépatique sur la séquence T1 pré-contraste (B). poids en termes de contraste et de résolution spatiale. Les lignes centrales comportent les éléments contribuant au contraste alors que celles de la périphérie renferment les informations nécessaires à la résolution. Ainsi, une image qui ne serait obtenue qu’à partir des lignes centrales serait bien contrastée mais peu résolue, tandis que si elle était réalisée uniquement à partir des lignes périphériques, elle serait bien détaillée mais perdrait en contraste. La manière d’acquérir ces lignes peut avoir des répercussions non négligeables sur la qualité de l’image. Nous allons détailler ci-dessous les différents principes d’acquisition du plan de Fourier permettant de diminuer les artéfacts de mouvements respiratoires utilisés dans notre étude. Ils sont représentés par un schéma à la figure 3.
La T2 TSE FS triggée est une séquence remplissant linéairement le plan de Fourier et dite « turbo », c’est-à-dire rapide. En effet, l’écho de spin standard possède certains désavantages, comme par exemple, un temps d’acquisition relativement long ou encore une diminution du SNR à cause de la décroissance du signal en T2. Afin d’obtenir un temps d’acquisition réaliste, ce type de séquences est d’une manière ou d’une autre accéléré. Dans notre cas, la T2 TSE FS triggée voit son acquisition segmentée. Il s’agit d’un mode de remplissage du plan de Fourier ne se faisant plus ligne par ligne et par TR, mais à l’aide de plusieurs lignes acquises en l’espace d’un seul TR (figure 3b). Un paramètre appelé « Echo Train Lenght » (ETL), ou « facteur turbo » en français, entre en compte et divise le temps d’acquisition par son propre facteur. Selon Semelka et al. (2006, p.636), cette technique permet de diminuer l’apparition des artéfacts de mouvements respiratoires avec pour avantage de garder un bon contraste tissulaire, malgré la diminution de la différence entre les T2 des tissus, provoquée par l’acquisition de multiples trains d’échos. La séquence T2 TSE segmentée peut aussi se réaliser en plusieurs apnées car l’immobilisation de la région d’intérêt reste généralement le meilleur moyen d’éviter l’apparition d’artéfacts de mouvements respiratoires. Il est cependant nécessaire que le patient soit capable de retenir sa respiration pendant toute la durée de l’acquisition des images. L’emploi de séquences rapides devient dans ce cas primordial. L’épaisseur de coupe est par contre bien souvent augmentée, ce qui limite la résolution spatiale et par conséquent la détectabilité des lésions focales (Lee & al., 2007, p.324 ; Bruegel & al., 2008, p.1421).
Avec une séquence T2 TSE, l’apnée comprend plusieurs désavantages par rapport à une séquence en synchronisation respiratoire. Le premier est une perte de SNR et de résolution des tissus (figure 4), provoquée notamment par la saturation des protons, phénomène pouvant se produire en cas de répétitions de courts TR. On trouve également une diminution du contraste entre le foie et les lésions, partiellement due à l’augmentation du facteur turbo afin que l’apnée prenne un temps convenable pour le patient (Bayramoglu & al., 2010, p.369 ; Karantanas & Papanikolaou, 2001, p.141 ; Klessen & al., 2005, p.578). Finalement, une acquisition nécessitant plusieurs apnées peut provoquer des décalages si les diverses inspirations prises par le patient diffèrent en amplitude. Une autre méthode de remplissage du plan de Fourier très efficace contre les artéfacts de mouvements respiratoires est l’utilisation de séquences « instantanées » appelées « single-shot ». Il s’agit de séquences ultra-rapides permettant l’acquisition de la moitié du plan de Fourier en l’espace d’un seul TR (HASTE chez Siemens). Grâce aux propriétés « en miroir » de l’espace K, il est techniquement possible de calculer, à partir de chacune des coordonnées d’un demi-plan acquis, celles correspondant à l’autre demi-plan car ces deux moitiés contiennent exactement la même information. Le second demi-plan se voit donc uniquement reconstruit et non acquis.
La symétrie du plan de Fourier offre ainsi la possibilité de réduire de moitié la durée de l’acquisition de cette séquence, car le codage de phase n’est plus réalisé pour plusieurs lignes segmentées, mais uniquement pour un seul de ces deux demi-plans de Fourier (figure 3a). Cette caractéristique la rend extrêmement rapide en comparaison de la T2 TSE FS triggée. Cependant, elle engendre une perte de résolution et de contraste non négligeable due à l’acquisition de multiples échos brouillant les différences de T2 des tissus (Semelka & al., 2006, p.636 ; Lee & al., 2007, p.327). La séquence HASTE n’apporte d’ailleurs pas une visualisation du parenchyme hépatique et des lésions focales aussi bonne que la T2 TSE FS triggée, comme le précise Bruegel et al. (2008, p.1428) et se visualise sur la figure 5. Dans la pratique, une basse résolution est malgré tout préférée à des artéfacts de mouvements respiratoires car la sensibilité en contraste de l’IRM compense plus ou moins le manque de résolution. Cette technique permet néanmoins une image souvent très peu perturbée par des artéfacts de mouvements (Lee & al., p.329).
Toujours dans le but de diminuer les artéfacts de mouvements, il est possible d’utiliser une technique de remplissage radial du plan de Fourier, spécialement conçue pour ça (BLADE chez Siemens). Ce codage radial de la séquence implique que chaque ligne du plan de Fourier passe par le centre de ce dernier (figure 3c), contrairement au remplissage cartésien. C’est l’exploitation de cette information qui permet une atténuation des artéfacts. En effet, ce remplissage particulier, combiné à un suréchantillonnage, provoque une accumulation des lignes de données au milieu du plan de Fourier. Ainsi, le fait d’utiliser un plan radial permet d’encercler la majorité de l’information (signal) autour d’un point central, ce qui atténue la proportion de signal artéfacté par rapport à la quantité de celui propice à la formation d’une image de qualité. De ce fait, les artéfacts sont « noyés dans la masse » et la qualité d’image se voit ainsi augmentée. Bayramoglu et al. (2010, p.372) a de plus montré une plusvalue du contraste foie-lésion et de la résolution de l’image.
Nous retrouvons également ces améliorations dans l’article de Zhang et al. (2015, p.588), donnant à la technique BLADE une visualisation des petites lésions meilleure que la T2 TSE FS triggée. Le remplissage radial de la séquence BLADE permettrait alors une diminution des artéfacts de mouvements tout en gardant, voire améliorant, la qualité d’image face à une séquence T2 TSE FS triggée conventionnelle (figure 6). A paramètres techniques identiques, le SNR ne changerait pas entre l’une ou l’autre des deux séquences, étant donné qu’il ne dépend pas de la manière dont est remplit le plan de Fourier (Haneder, Dinter, Gutfleisch, Schoenberg & Michaely, 2011, p.180). Le désavantage est que cette accumulation des données nécessite bien plus de temps et l’ajout de l’écho navigateur provoque en outre une augmentation du temps d’acquisition non négligeable. Par ailleurs, cette technique atténue les mouvements dans le plan de coupe mais pas ceux survenant à travers le plan. Ces derniers peuvent alors provoquer des artéfacts résiduels, visualisés sous forme de stries en hypersignal réparties de manière radiale sur l’image (Bong & al., 2014, p.5 ; Haneder & al., p.181 ; Zhang & al., 2015, p.589). Ils sont appelés « streaking artifacts » ou artéfacts en étoile.
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Table des matières
1 INTRODUCTION
2 PROBLEMATIQUE
2.1 Approfondissement de la séquence T2 TSE FS triggée
2.1.1 Pondération T2
2.1.2 Caractéristiques de divers modes de remplissage du plan de Fourier
2.1.3 Saturation de graisse
2.1.4 Synchronisation respiratoire
2.2 Objectif de l’étude
3 MATERIEL ET METHODE
3.1 Instrument de collecte des données
3.1.1 Paramètres d’acquisition de la T2 TSE FS triggée
3.1.2 Détermination des alternatives à proposer aux TRM
3.2 Méthode d’analyse qualitative des images
3.2.1 Détermination des alternatives à inclure dans l’analyse qualitative
3.3 Enjeux éthiques
4 RESULTATS
4.1 Analyse des questionnaires
4.1.1 Proportion de séquences T2 TSE FS triggées artéfactées
4.1.2 Raisons évoquées pour expliquer la présence d’artéfacts
4.1.3 Proportion d’artéfacts selon l’écho navigateur utilisé
4.1.4 Raisons évoquées pour expliquer le choix de l’alternative
4.2 Comparaison entre la T2 TSE FS triggée et l’alternative réalisée
4.3 Analyse qualitative des alternatives
4.3.1 Artéfacts
4.3.2 Netteté des contours anatomiques
4.3.3 Démarcation des vaisseaux
4.3.4 Visibilité des lésions
4.3.5 Qualité globale de l’image et confiance diagnostique
4.4 Paramètres techniques des alternatives analysées
5 DISCUSSION
5.1 Synthèse
5.2 Limites
5.3 Perspectives
6 CONCLUSION
7 LISTE DES FIGURES ET ILLUSTRATIONS
8 LISTE DE REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
9 BIBLIOGRAPHIE
10 ANNEXES
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