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Une méthode développée à NeuroSpin s’applique à l’imagerie de l’abdomen en milieu hospitalier


​Une méthode de transmission Radio-Fréquence (RF), brevetée et développée à NeuroSpin dans le cadre de l'imagerie du cerveau humain à 7 Tesla, permet aujourd'hui de supprimer des artefacts encore présents sur les images de gros organes à 3 Tesla. C'est ce qu'a démontré une équipe de l'UNIRS en collaboration avec l'Hôpital Henri-Mondor dans l'imagerie du foie. La méthode appliquée, dite des « points kT », améliore sensiblement la qualité des images obtenues par rapport à la méthode classique de transmission parallèle.

Publié le 15 décembre 2017

​En IRM médicale, plus le champ magnétique statique B0 d'un imageur est élevé, meilleur est le rapport signal-sur-bruit, et plus il est possible de pousser la résolution spatiale des images. En dehors du coût, la principale limitation de la présence d'imageurs à haut champ (3 Tesla) dans le monde hospitalier (par rapport aux 1.5 T) est la persistance de zones d'ombre et de pertes de contraste sur les images de gros organes. Ces artefacts apparaissent quand la longueur d'onde Radio-Fréquence (RF) transmise (champ B1) devient inférieure à la taille de l'objet observé. Or cette longueur diminue quand B0 augmente. Ceci explique que ces artefacts, dits de B1 ou d'inhomogénéités du champ RF, apparaissent sur les images de cuisses ou d'abdomen à 3T, et se répandent également sur les images de cerveaux à 7T.

L'étude rapportée ici porte sur 50 sujets avec diverses pathologies du foie imagé à 3T. L'artefact de B1 est manifeste sur certains sujets, même avec une transmission duale (avec 2 sources RF) spécifique à chaque sujet mise en place par le constructeur. Le résultat est que le rapport des images après/avant injection de l'agent de contraste ne donne pas le réhaussement de signal escompté (cf. Figure 1, en haut à droite). En revanche, la méthode de transmission par points kT conduit à la cartographie attendue de ce réhaussement (en bas à droite), en s'appuyant également sur la transmission parallèle duale. Dans une évaluation à l'aveugle, les radiologues jugent la qualité des images bonne ou très bonne dans 85 % des 20 cas cliniques rencontrés avec la méthode des points kT, contre seulement 55 % avec la méthode de transmission parallèle classique du constructeur.

Figure 1 : Images axiales de foie humain d’un sujet avec de l’ascite – qui amplifie les artefacts d’inhomogénéités du champ RF – avec une méthode de transmission parallèle classique (en haut) et la méthode des points kT (en bas). Au final, le rapport des images après/avant injection de l’agent de contraste nous donne la cartographie attendue du réhaussement de signal (à droite) seulement avec la méthode des points kT.
 

Dans cette étude, l'équipe de NeuroSpin a démontré que les points kT permettront, en routine clinique, de lisser les différences interindividuelles de qualité d'examen, voire de rendre interprétable des acquisitions autrement illisibles.

La méthode des points kT, comment ça marche ?

En IRM, pour mesurer l'aimantation des protons de l'eau présente dans les tissus biologiques, on doit basculer ce vecteur aimantation vers le plan transverse au champ B0, avec un angle de bascule spécifique. Pour ce faire, un champ radiofréquence B1 tournant à la fréquence de précession des spins (fréquence de Larmor, de l'ordre de la centaine de MHz) est transmis lors d'une impulsion d'environ une milliseconde. Mais dans un champ RF inhomogène comme celui obtenu malheureusement à haut champ, l'angle de bascule induit n'est plus uniforme, si bien que le signal ou le contraste peuvent être perdus à certains endroits de l'image. La méthode des points kT introduit de petites impulsions de gradients* du champ principal intercalées entre de courtes impulsions RF de sorte qu'à l'issue de la séquence de ces impulsions, l'excitation des spins paramétrée par l'angle de bascule soit uniforme dans tout le volume d'intérêt. Ceci permet d'homogénéiser le signal et le contraste dans tout l'organe observé (Figure 2).

Figure 2 : Transmission avec et sans le procédé des points kT  dans le cerveau humain à 7T. Images pondérées en temps de relaxation longitudinale (T1) de coupes de cerveau coronale, sagittale, et axiale. Les artefacts d’ombrage et de perte de contraste rencontrés à très haut champ sont supprimés par le procédé.

En outre les performances de la méthode sont améliorées par les degrés de liberté offerts par la transmission parallèle, qui est de plus en plus souvent intégrée par les constructeurs à haut champ: au lieu d'envoyer une seule onde dans une antenne volumique, on transmet plusieurs ondes sur divers éléments émetteurs répartis autour du sujet, que l'on fait se combiner dans l'espace et dans le temps afin d'homogénéiser l'excitation. A priori, ceci nécessite au préalable une calibration (mesure des champs) et une optimisation rapide pendant que le sujet est dans l'imageur. Sur les images de la Figure 2 présentée ici, une autre méthode originale également développée à NeuroSpin a permis d'appliquer des impulsions à base de points kT sans calibration préalable (impulsions dites « universelles »)**.

*Les gradients du champ principal sont utilisés en routine pour encoder l’espace dans le signal reçu au cours d’une séquence d’acquisition. Ils permettent de transformer les spectres RMN en images 3D.

**V. Gras, M. Boland, A. Vignaud, G. Ferrand, A. Amadon, F. Mauconduit, D. Le Bihan, T. Stöcker, N. Boulant. Homogeneous non-selective and slice selective parallel-transmit excitations at 7T with universal pulses: a validation study on two commercial coils. PLOS one http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0183562

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