Soutenance mémoire
Phénomène de résonance magnétique
Contraste en T1, T2 et densité protonique (ρ) [20, 29]
Le contraste en IRM correspond à la traduction des signaux RMN en niveaux de gris (noir : signal faible, blanc : signal élevé). Ce contraste traduit les différences en temps de relaxation et, dans une moindre mesure, les différences en densité de protons.
Influence du temps de répétition TR
Le temps de répétition TR correspond à l’intervalle séparant deux impulsions de 90°, c’està-dire deux cycles élémentaires, ce qui correspond au passage d’une ligne à l’autre (un cycle complet « image » correspond à 128 ou 256 lignes). Durant chaque intervalle TR, l’aimantation longitudinale M ⃑ ⃑ ⃑ L de chacun des tissus repousse en fonction de leurs T1 respectifs. Le temps de répétition est également appelé « temps de repousse » ou temps de récupération de l’aimantation longitudinale. En effet, l’aimantation longitudinale M ⃑ ⃑ ⃑ L repousse jusqu’à un certain niveau en fonction de la longueur de TR avant d’être de nouveau basculée dans le plan transversal par une nouvelle impulsion de 90° qui amorce le cycle suivant. Si le TR est long (2s), l’aimantation longitudinale repousse jusqu’à son niveau d’équilibre M ⃑ ⃑ ⃑ z0 à la fin de chaque cycle. Si le TR est court (<0.5s), la repousse est interrompue et l’aimantation longitudinale ne récupère pas son niveau initial à la fin de chaque cycle.Ainsi le TR conditionne le contraste en T1 ou pondération en T1 d’une séquence (Fig.19) : – Plus le TR est court, plus le contraste en T1 est fort. On dit que la séquence est pondérée en T1. C’est le tissu avec le T1 le plus court qui donne le signal le plus élevé. – Plus le TR est long, plus le contraste en T1 est faible car les différences en T1 des tissus sont moins perceptibles. On dit que la séquence est dépondérée en T1.
Influence du temps d’écho TE
Le temps d’écho TE détermine le moment où le signal est mesuré sur la courbe de décroissance de T2, c’est-à-dire le temps pendant lequel on laisse décroître le signal en T2 avant de le mesurer. Si le TE est court (<20-30ms), les différences en vitesse de décroissance n’ont pas le temps de s’exprimer et on ne peut pas distinguer les deux tissus par leur T2 (Fig.20). Si le TE est plus long (>80-100ms), il est possible de distinguer les deux tissus par leur T2. C’est le tissu avec le T2 le plus long qui donne le signal le plus élevé (Fig.20).Ainsi, le TE conditionne le contraste en T2 ou pondération en T2 d’une séquence : – Plus le TE est long, plus la séquence est pondérée en T2. – Plus le TE est court, plus la séquence est dépondérée en T2.
Equation du signal RMN
Le signal RMN, qui correspond à la décroissance en T2 de l’aimantation transversale va également dépendre de la repousse en T1. Deux paramètres accessibles à l’opérateur vont permettre de moduler la pondération de la séquence IRM : le temps de répétition TR et le temps d’écho TE. La densité protonique intervient aussi car ML0, donc MLr et MTm sont proportionnels à ρ.
Ainsi, l’équation du signal de la séquence d’écho de spin est la suivante :
Sse = ρ L(TR/T1) . T(T2/TE) f(v)
Sse = signal spin écho ρ = densité protonique L(TR/T1) = 1 – e -TR/T1 ; cette fonction traduit la repousse exponentielle en T1 de M ⃑ ⃑ ⃑ L. T(T2/TE) = e –T2/TE ; cette fonction traduit la décroissance exponentielle en T2 de M ⃑ ⃑ ⃑ T. f(v) = fonction liée au flux
Pondération en T1, T2 et densité protonique
Séquence courte pondérée en T1 Il faut : – Un TR court (400-600 ms) pour favoriser le contraste en T1 (pondération en T1). – Un TE court (15 ms) pour minimiser le contraste en T2 (dépondération en T2). Le tissu avec le T1 le plus court donnera le signal le plus élevé (blanc).
Séquence longue pondérée en T2 Il faut : – Un TE long (120 ms) pour favoriser le contraste en T2 (pondération en T2). – Un TR long (2000 ms) pour minimiser le contraste en T1 (dépondération en T1). Le tissu avec le T2 le plus long donnera le signal le plus élevé (blanc).
Les séquences pondérées en T2 sont mieux contrastées (par rapport aux séquences pondérées en T1 et en ρ) mais le signal est plus faible car les mesures sont réalisées tardivement sur la courbe d’atténuation du signal en T2.
Pondération en densité de protons ou ρ Il faut : – Un TR long (2000 ms) pour minimiser le contraste en T1 (dépondération en T1). – Un TE court (15 ms) pour minimiser le contraste en T2 (dépondération en T2). Dans ce cas de figure, l’aimantation longitudinale de chaque tissu repousse entièrement jusqu’à sa valeur d’équilibre initiale M ⃑ ⃑ ⃑ Lr = M ⃑ ⃑ ⃑ L0 = M ⃑ ⃑ ⃑ z0. Or, M ⃑ ⃑ ⃑ z0 croît avec la densité de protons (concentration en protons par unité de volume). Le contraste obtenu exprime alors les différences en densité protonique. Ce contraste est en général faible car les différences en densité de protons des tissus biologiques ne sont pas très élevées.
Application au contraste du système nerveux central
Le contraste des différentes structures cérébrales découle des notions que nous venons de voir et du fait que la substance blanche a les temps de relaxation T1 et T2 les plus courts, le liquide céphalo-rachidien (LCR) les temps de relaxation les plus longs et la substance grise des valeurs intermédiaires (proches de la substance blanche).
En séquence courte pondérée en T1
En séquence courte pondérée en T1, le contraste est anatomique : – La substance blanche est blanche – La substance grise est grise – Le LCR est noir – La graisse a le T1 le plus court et apparaît donc très blanche (plus que la substance blanche)
Lors de ce type de séquence, le TR court (500 ms) permet de pondérer en T1 (compétition à la repousse) et la mesure est réalisée rapidement avec un TE court dans le cycle suivant pour conserver le même contraste (SB>SG>LCR
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Table des matières
Introduction
I- Fonctionnement de l’IRM
I-1. Notions élémentaires de magnétisme nucléaire
I-2. Phénomène de résonance magnétique
I-2.1. Modèle classique du phénomène de résonance magnétique
I-2.2. Modèle quantique du phénomène de résonance magnétique
I-3. Les phénomènes de relaxation
I-3.1. La relaxation longitudinale ou T1 = relaxation spin-réseau
I-3.2. La relaxation transversale ou T2 = relaxation spin-spin
I-3.3. Mesure du signal RMN : signal FID et notion de T2*
I-4. La séquence de base : séquence d’écho de spin (ES) ou spin-écho (SE)
I-5. Contraste en T1, T2 et densité protonique (ρ)
I-5.1. Influence du temps de répétition TR
I-5.2. Influence du temps d’écho TE
I-5.3. Equation du signal RMN
I-5.4. Pondération en T1, T2 et densité protonique
I-5.5. Application au contraste du système nerveux central
I-5.6. Produits de contraste
I-6. Codage spatial du signal
I-6.1. Définitions
I-6.2. Localisation spatiale du signal
I-7. Reconstruction de l’image
I-7.1. Notion de transformée de Fourier
I-7.2. Acquisition de l’image et plan de Fourier
I-7.3. Imagerie 3D
I-8. Interprétation du signal et du contraste en IRM
I-8.1. Structures typiquement en hypersignal en T1
I-8.2. Structures typiquement en hypersignal en T2
I-8.3. Structures donnant typiquement peu ou pas de signal en IRM
I-9. Actualités concernant les applications cliniques de l’IRM anatomique du cerveau chez le Chien
I-9.1. Tumeurs cérébrales
I-9.2. Epilepsie essentielle
I-9.3. Traumatismes crâniens
I-9.4. Autres applications cliniques
II- Fonctionnement de l’IRM fonctionnelle
II-1. Imagerie de diffusion
II-1.1. Principe
II-1.2. Applications de l’imagerie de diffusion
II-1.3. Imagerie du tenseur de diffusion
II-2. Spectroscopie par résonance magnétique
II-2.1. Principe
II-2.2. Les techniques de SRM
II-2.3. Le traitement des données
III- Contribution expérimentale
III-1. Objectif
III-2. Matériels et méthodes
III-2.1. Animal
III-2.2. Procédure
III-2.3. Acquisitions des images
III-2.4. Traitements des données
III-3. Résultats
III-3.1. Images d’IRM anatomique en T1 3D, T2 3D et FLAIR
III-3.2. IRM de diffusion
III-3.3. Spectroscopie par résonance magnétique monovoxel du proton .
IV- Discussion
IV-1. IRM anatomique
IV-2. IRM de diffusion
IV-3. Spectroscopie par résonance magnétique
IV-4. Limites techniques
Conclusion
Annexes
Annexe 1 : Séquence d’inversion récupération (IR)
Annexe 2 : Notion d’écho de gradient
Bibliographie
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