Spectroscopie par résonance magnétique

Aspects théoriques et pratiques

Damien GalanaudService de NeuroradiologieHôpital La Pitié Salpêtrière

Objectifs

- Comprendre les bases de la spectroscopie

- Maitriser la programmation d’une séquence de spectro

- Comprendre les artéfacts, et les moyens de les corriger

- Connaître les applications en dehors du proton et du cerveau

H2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

Principe général de l'IRM

H2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2OI I

Principe général de la SRM

• IRM : recueil du signal des molécules d ’eau

•SRM :

•suppression du signal de l ’eau

• recueil du signal des molécules dissoutes

•Même appareil, même examen

imageimage

caractérisation caractérisation métaboliquemétabolique

En résumé:

FTFTfréquencefréquence

HHHH

FIDFID

SignalSignal

[ ][ ]TETE

Impulsion RFImpulsion RF

BB

Principe: utilisation des différences de fréquence

de résonance des protons des différentes

molécules

Transformée de FourierTransformée de Fourier

tempstempsFFréquence/déplacement chimiqueréquence/déplacement chimique

HHHH

HH

HH

I I

I

TE Court (STEAM 20 ms)TE Long (PRESS 135 ms)

2 temps d'écho réalisables

NAA

tCrtCho

SRM à temps d'écho long

NAANAA (N-Acetyl-Aspartate) : index de souffrance ou de mort neuronale

NAA

Cr/PCrChoLac

TE = 135 msTE = 135 ms

LacLac (Lactate) : témoin d ’un processus ischémique, d ’un dysfonctionnement mitochondrial ou d ’une infiltration macrophagique

CHOCHO (Choline) : marqueur des membranes (lésions, renouvellement), de la myéline ou d ’une inflammation (bétaïne)

Cr/PCrCr/PCr (Créatine-Phosphocréatine) : marqueur de densité cellulaire

NAA

Lipides

tCr

tCho

Ins Glx

SRM à temps d'écho court

mI: myoinositol, glie normale

mI

ChoCr

NAA

Cr

Glx: glutamine-glutamate, « neurotransmetteurs »

Glx

Lip: lipides, nécrose ou contamination (scalp)

Lip

TE = 35 ms

Avantages rapide (1 mn) traitement simple

Inconvénients un seul point

SRM Monovoxel

Avantage multiples points d ’étude = profil métabolique

Inconvénients long (13 mn) traitement complexe

Imagerie métabolique (CSI)

Créatine Choline

Choline/CréatineCholine/NAA

NAA

Quand fait-on de la spectro ?

- Tumeurs

- Bilan initial

- Suivi évolutif

- Maladies métaboliques

- Bilan étiologique d’un trouble neurologique, d’une encéphalopathie

- Suivi de malade sous traitement

- Comas

- Autres

Suivi = nécessité de positionner le voxel toujours au même endroitSauvegarder et transférer sur IMPAX les localisers +++

Critères de qualité d’un spectre

SNR

Largeur spectrale

- Qualité du shim

- Qualité du WS

- Antenne

- Champ magnétique

Mise en place d’une séquence de spectro

- Positionnement du voxel

- Positionnement des OVS

- Est-ce faisable ?

Mise en place d’une séquence de spectro

- Shim localisé (Largeur H2O, NAA)

B B

distance distance

< 10 Hz: OK

> 15 Hz: Pas bon

Mise en place d’une séquence de spectro

- Suppression du signal de l’eau (% WS)

- Acquisitions

- FT, reconstruction

Fréquence

Fréquence

- Réglage du gain (TG, % signal)

Positionnement du voxel

Positionnement des OVS

- Pas de règle absolue

- Attention au recouvrement

Taille du voxel

96 nex

96 nex

Nombre d'acquisitions

96 nex

32 nex

La SRM en dehors du proton

- Possibilité d’étudier d’autres noyaux

- 3T et plus !

- Nécessité de faire une acquisition d’image de repérage (H) puis la SRM

- Fréquences de résonnance différentes Antennes dédiées

- Antennes mono atome (surfaciques)

- Antennes à découplage

- Noyaux étudiables

- P31 Métabolisme énergétique (muscle, cerveau)

- Na23 AVC, SEP, métabolisme rénal

- C13 Cycle de Krebs (ça coûte très très cher !)

- Possible théoriquement dès 1.5T mais signal très faible

- Intérêt théorique

- Métabolisme énergétique

- Mesures de pH

- Nécessite des antennes à découplage

- Muscle >>> Cerveau

- Possibilités de faire des épreuves dynamiques

- Applications pratiques: myopathies, pathologies vasculaires, cytopathies

mitochondriales, schizophrénie, Parkinson…

SRM du phosphore

Pi

PDE

PCr

ATP

ATP

ATP

HEP

pH

La SRM en dehors du cerveau

- Difficultés

- Nécessite une immobilité prolongée

- Problème lié au signal de la graisse

- Applications essentiellement en pathologie tumorale (choline)

- Prostate: étude du pic de citrate + choline. Intérêt: diagnostic du cancer, suivi évolutif sous hormonothérapie/radiothérapie

- Sein

- ORL

- Foie

- …

Kurhanewicz and Vigneron, Magn Reson Imaging Clin N Am 2008 16, 697-x

Conclusion

- SRM cérébrale facilement réalisable en routine

- Nécessité de bien comprendre le fonctionnement de la séquence

- SRM extra cérébrale: routine en prostate, le reste en développement

- SRM extra protonique du domaine de la recherche.