Imagerie Rapide :Imagerie Rapide :EG et EPIEG et EPI

E. de Kerviler, D. E. de Kerviler, D. HoaHoa

Tacq = TR x Ny x Nacc

Echo de Gradient

Turbo x SENSE

Echo Planar

Imagerie parallèle

Echo de GradientEcho de Gradient

�� Différences avec l’écho de SpinDifférences avec l’écho de Spin–– Angle de bascule ≤ 90Angle de bascule ≤ 90°°–– Absence d’impulsion de 180Absence d’impulsion de 180°°

Echo de Spin

–– Absence d’impulsion de 180Absence d’impulsion de 180°°

RF

90°

Echo de gradient

RF

α

180°

Le contraste en écho de Le contraste en écho de GradientGradient

L’angle de bacule Le temps d’écho

KK--space view of the space view of the gradient gradient and spin and spin echo imagingecho imaging

Ky

123

Ky

123

Kx

3.......n

3.......n

Echo de Echo de gradientgradient

RFRF

TR

αααα αααα αααα αααα

TE

Tacq = TR x Ny x Nacc

TR le plus court possible

Echo de gradientEcho de gradient

�� Modifier l’angle agit Modifier l’angle agit sur :sur :–– La proportion La proportion

d’aimantation d’aimantation

�� Décroissance de Décroissance de l’aimantation l’aimantation transversale liée à :transversale liée à :–– La relaxation T2La relaxation T2d’aimantation d’aimantation

basculéebasculée

–– La durée (TR) pour la La durée (TR) pour la repousse de repousse de l’aimantationl’aimantation

–– La relaxation T2La relaxation T2

–– Les hétérogénéités du Les hétérogénéités du champ magnétiquechamp magnétique

Echo de gradientEcho de gradient

TR = 600 ms, TE = 15 ms TE, 5 min2 acq, 5 mm, 230 mm FoV, 256*256 matrix

Echo de Gradient (FLASH 90°)Echo de Spin

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 EG avec destruction de l’aimantation transversalel’aimantation transversale

�� Contraste surtout T1, fonction de :Contraste surtout T1, fonction de :–– Angle bascule (pondéré T1 si angle ≈ 90Angle bascule (pondéré T1 si angle ≈ 90°°))–– TE (peu pondéré T2 si TE court)TE (peu pondéré T2 si TE court)–– TE (peu pondéré T2 si TE court)TE (peu pondéré T2 si TE court)

�� Mais contraste T2 possible (petit angle Mais contraste T2 possible (petit angle et TE long)et TE long)

�� Acronymes :Acronymes :

–– GE : SPGR, MPSPGRGE : SPGR, MPSPGR

–– Philips : T1Philips : T1--FFEFFE

–– Siemens : FLASHSiemens : FLASH

TE 9FA 30TE 9FA 30

TE 30FA 30TE 30FA 30

susceptibility effectsusceptibility effect T2* weightingT2* weighting

TE 13.42TE 13.42 TE 15.66TE 15.66

in-phase opposed-phase

Angle de ErnstAngle de Ernst

�� Pour un angle de bascule et un T1 Pour un angle de bascule et un T1 donnés, il existe un TR optimal pour donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signalobtenir un maximum de signalobtenir un maximum de signalobtenir un maximum de signal

100 100 o o

50 ms TR50 ms TR

Signal Signal

Excitation angleExcitation angle

200 ms TR200 ms TR

500 ms TR500 ms TR

1000 ms TR1000 ms TRT1= 800 msT1= 800 ms

α ErnstTR Tarc e= −cos 1

EG ultraEG ultra--rapiderapide

�� Contraste surtout T1Contraste surtout T1

�� Indications : Indications : AngioAngio, T1 3D , T1 3D FatSatFatSatdynamiques, T1 IPdynamiques, T1 IP--OP en apnée …OP en apnée …dynamiques, T1 IPdynamiques, T1 IP--OP en apnée …OP en apnée …

�� AcronymesAcronymes

–– GE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGRGE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGR

–– Philips : T1Philips : T1--FFE, THRIVEFFE, THRIVE

–– Siemens : Siemens : TurboTurbo--FlashFlash, VIBE, VIBE

ExemplesExemples

Abdomen en apnéeAbdomen en apnée

In phaseOut of phase

� Effacer le signal d’un foie stéatosique

Imagerie T1 3D dynamiqueImagerie T1 3D dynamique

… Encore plus pondéré T1… Encore plus pondéré T1

�� Préparation de l’aimantation Préparation de l’aimantation ((MagnetizationMagnetization PreparedPrepared …)…)

�� Applications : Applications : AngioAngio, 3D T1 haute , 3D T1 haute �� Applications : Applications : AngioAngio, 3D T1 haute , 3D T1 haute résolutionrésolution

�� AcronymesAcronymes

–– GE : IRGE : IR--FSPGR, DEFSPGR, DE--FSPGRFSPGR

–– Philips : IRPhilips : IR--FFEFFE

–– Siemens : Siemens : TurboFLASHTurboFLASH, MP, MP--RAGERAGE

ExemplesExemples

TurboFLASH MP-RAGE

EG avec équilibre de EG avec équilibre de l’aimantation transversalel’aimantation transversale

�� Contraste mixte de type T2/T1Contraste mixte de type T2/T1

�� AcronymesAcronymes

–– GE : MPGRGE : MPGR–– GE : MPGRGE : MPGR

–– Philips : FFEPhilips : FFE

–– Siemens : FISPSiemens : FISP

Signal en Signal en échoécho de de gradientgradient

α α α

FID + signal SE+ échos stimulés

α

Une combinaison de 3 pulses RF résulte endes échos stimulés ...

α

signal FID

α α

signal SE

α

échos stimulés

Signal en Signal en échoécho de de gradientgradient

α α α α

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

Equilibre + renforcement Equilibre + renforcement du contraste T2du contraste T2

�� Contraste T2Contraste T2

�� Indication : Peu employé en pratique Indication : Peu employé en pratique Pb = artefacts de flux, faible S/B. Pb = artefacts de flux, faible S/B. Pb = artefacts de flux, faible S/B. Pb = artefacts de flux, faible S/B.

�� AcronymesAcronymes

–– GE : SSFPGE : SSFP

–– Philips : T2Philips : T2--FFEFFE

–– Siemens : PSIFSiemens : PSIF

Etat d’équilibre + Etat d’équilibre + gradients équilibrésgradients équilibrés

�� Limitation des artéfacts de flux, très Limitation des artéfacts de flux, très rapiderapide

�� Indications : Imagerie des liquides, Indications : Imagerie des liquides, �� Indications : Imagerie des liquides, Indications : Imagerie des liquides, angioangio sans sans GadoGado, repérage, HR …, repérage, HR …

�� AcronymesAcronymes

–– GE : FIESTAGE : FIESTA

–– Philips : Philips : BalancedBalanced FFEFFE

–– Siemens : Siemens : TrueTrue FISPFISPExcitation alternanteLes tissus avec haut T2/T1 (blanc) sont en hypersignal (sang, graisse, liquides)

TRU-FISP, FIESTA, B-FFETRU-FISP, FIESTA, B-FFE

… Encore plus pondéré T2… Encore plus pondéré T2

�� Mélange de 2 séquences pondérées en Mélange de 2 séquences pondérées en T2T2

–– FISP + PSIF = DESSFISP + PSIF = DESS–– FISP + PSIF = DESSFISP + PSIF = DESS

–– TrueFISPTrueFISP + + TrueFISPTrueFISP = CISS= CISS

�� Indications : Liquides, articulationsIndications : Liquides, articulations

DESS CISS

SÉQUENCES EN ECHO SÉQUENCES EN ECHO PLANARPLANAR

Echo Echo PlanarPlanar (EPI)(EPI)

�� 3 types de remplissage du plan de 3 types de remplissage du plan de FourierFourier

–– NonNon--blippedblipped EPIEPI–– NonNon--blippedblipped EPIEPI

–– BlippedBlipped EPIEPI

–– Spiral EPISpiral EPI

�� Imagerie ultraImagerie ultra--rapiderapide

Echo Echo planarplanar ((nonnon--blippedblipped))

RFRF

TR

αααα αααα

TE effectif

Dans cet exemple, imagerie « Single shot » : tout le plan de Fourier rempli en un TR

TrajectoireTrajectoire dansdans l’espacel’espacekk du "blipped" EPIdu "blipped" EPI

TE eff

Rf

Gs

Gp

Gr

adc

Spiral EPISpiral EPI

RFRF

Gradients = 0 au centre du plan de FourierMoins d’artefacts de flux

t = TE

RFRF

GxGx

GyGy

GzGz

t = 0

Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim

Non

-blip

ped

Blip

ped

with Imperfect x-ShimBlip

ped

Spi

ral

Echo Echo PlanarPlanar : Quelle : Quelle pondération ?pondération ?RFRF

αααα αααα

RFRFαααα αααα αααα αααα αααα αααα

SS = T2 MS = T1 ou T2

Echo Echo planarplanar : ES: ES vs EG vs EG EPIEPI

90° 180°RF

Signal

EG

ES

ES

Signal

Décroissance du signal par relaxation T2

Glec

Plan de Fourier

TE

effectif

EG

Artéfacts en EPIArtéfacts en EPI

�� Artéfacts N/2Artéfacts N/2

�� Déplacement chimique eau Déplacement chimique eau -- graissegraisse

�� Artéfact de susceptibilité magnétiqueArtéfact de susceptibilité magnétique�� Artéfact de susceptibilité magnétiqueArtéfact de susceptibilité magnétique

�� Distorsions géométriques Distorsions géométriques (courants de Foucault, ou (courants de Foucault, ou eddyeddycurrentscurrents))

EPI et bande passanteEPI et bande passante

Lecture des colonnes ≈ 100 ms

=> BP phase = 1/0,1 = 10Hz/pixel

Lecture d’une ligne ≈1 ms=> BP=128/0,001=128000 Hz/pixel

10Hz/pixel

Déplacement chimique Déplacement chimique eau graisse : 3,5ppmeau graisse : 3,5ppmDécalage du signal de la graisse (direction de phase)

à 1,5T => 223 Hz de différence => BPphase=10Hz/pixel=> erreur de + de 20 pixels

Mauvaise saturation de graisse

Saturation de graisse

et mauvais shim

Saturation de graisse

et bon shim

Déplacement chimiqueDéplacement chimique

EPI avec FatSat EPI sans FatSat

EPI : applicationsEPI : applications

�� DiffusionDiffusion–– AVC, abcès, tumeurs …AVC, abcès, tumeurs …

–– TractographieTractographie

–– Corps entierCorps entier–– Corps entierCorps entier

�� PerfusionPerfusion–– BOLDBOLD

–– GadoGado

�� Imagerie ultraImagerie ultra--rapiderapide

Imagerie de diffusionImagerie de diffusion

b 1000 CDA

Tenseur de diffusion Tenseur de diffusion (glioblastome)(glioblastome)

Tracking FA>0.25，base is T2W

TumeursTumeurs

Diffusion normale

Diffusion restreinte

Diffusion accrue

Diffusion corps entierDiffusion corps entier

Myélome stade III

IMAGERIE PARALLÈLEIMAGERIE PARALLÈLE

Imagerie cérébraleImagerie cérébrale1 antenne tête 8 canaux1 antenne tête 8 canaux

8 éléments = 8 antennes

Signal enregistré 8 fois

S/B x √8

Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier

Ky

Voyage dans le plan de Voyage dans le plan de FourierFourier

Read TR/line

Pha

se= N x TR

N : Nombre de lignes dephase

Kx

Temps pour remplir la totalité du plan de Fourier

Ky

Voyage dans le plan de Voyage dans le plan de FourierFourier

Read TR/line

Pha

se= N x TR / n

N : Nombre de lignes dePhasn : nombre d’éléments d’antenne

Kx

Antennes Antennes phasedphased arrayarray ::2 façons de travailler2 façons de travailler

�� Anciennes séquences, mais avec un Anciennes séquences, mais avec un meilleur rapport S/Bmeilleur rapport S/Bmeilleur rapport S/Bmeilleur rapport S/B

�� Nouvelles séquences d’imagerie Nouvelles séquences d’imagerie parallèleparallèle

–– Plus rapides avec la même résolutionPlus rapides avec la même résolution

–– De même durée avec une résolution plus De même durée avec une résolution plus élevéeélevée

+

Imagerie abdominaleImagerie abdominale2 antennes 6 canaux 2 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

“réel”

objetimage

“repliement”

Pha

se

Plan de FourierPlan de Fourier256

256

256

128

FOV carré FOV rect.

Chaque antenne a une certaine sensibilité (C est le facteur de sensibilité)Chaque antenne “voit” une partie de l’objet

Exemple d’une antenne en Exemple d’une antenne en réseau réseau phaséphasé 2 éléments2 éléments

objetimage

Ant 1C1

Ant 2C2

ImagerieImagerie // : // : PParallelarallelAAcquisition cquisition TTechniqueechnique

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

Le SENSE permet de « déplier » l’image

Comme marche le GRAPPA ?… (exemple avec 3 éléments d’antenne)

Acquisition uniquement des lignes ROUGES (donc 3 fois plus rapide). Pour les lignes ROUGES, addition des signaux d’antennedes signaux d’antennecomme suitC1+C2+C3

Pour les lignes BLEUES-C1+C3 (enlèvement de C2)

Pour les lignes JAUNESC1-C2+C3

Comment Comment çaça marchemarche ??

Acquisition:

Reconstruction:

Données repliées+

Carte de sensibilité

GR

AP

PA

SE

NS

E

SE

NS

E

SM

AS

H

GRAPPA : Suppression de l’aliasing “à la source” dans la mat rice 2D (espace k)

Ant1Ant2

SE

NS

E

SM

AS

H

SENSE : suppression de l’aliasing “dans l’image” après doub le TF

Quel gain en temps ?Quel gain en temps ?

�� En théorie, accélération maximum = En théorie, accélération maximum = nombre d’éléments d’antennenombre d’éléments d’antenne

�� En pratique, il faut ajouter :En pratique, il faut ajouter :�� En pratique, il faut ajouter :En pratique, il faut ajouter :

–– Données additionnelles acquises au Données additionnelles acquises au centre du plan de Fouriercentre du plan de Fourier

–– Cartes de sensibilité des antennesCartes de sensibilité des antennes

AvantagesAvantages

�� RapiditéRapidité

�� RésolutionRésolution Résolution= 1 x 2 x 4 mm3

Résolution= 1 x 2 x 2 mm3= 1 x 2 x 4 mm

durée : 17 s= 1 x 2 x 2 mm

durée : 17 s

Sans SENSE : apnée 24 s.

Avec SENSE : apnée 12 s.

InconvénientsInconvénients�� Rapport S/BRapport S/B

�� ArtefactsArtefacts

�� Temps de reconstructionTemps de reconstruction

�� Plan de coupePlan de coupe

Replié

Mal

déplié

�� Plan de coupePlan de coupe

1/2 FOVTemps / 2

1/3 FOVTemps / 3

1/4 FOVTemps / 4

Facteur 1 Facteur 2

Facteur 3 Facteur 4

FOV carré 250mm FOV rectangulaire 125mm SENSE GRAPPA

Artefacts d’imagerie //Artefacts d’imagerie //

FOV carré 350mm FOV rectangulaire 175mm SENSE GRAPPA

ConclusionConclusion

�� Imagerie ultraImagerie ultra--rapiderapide

–– Lecture du signal par des EG ou variantesLecture du signal par des EG ou variantes

–– Toujours un effet T2* Toujours un effet T2* –– Toujours un effet T2* Toujours un effet T2*

–– Contraste majoritairement T2, sauf si on Contraste majoritairement T2, sauf si on ralenti la séquence ou si on détruit ralenti la séquence ou si on détruit l’aimantation transversalel’aimantation transversale

�� Imagerie parallèleImagerie parallèle

–– Attention au rapport S/BAttention au rapport S/B

–– Attention au repliementAttention au repliement