imagerie in vitro

NX  <3-87>

L'utilisation d'une matrice 64×64 ou supérieure devrait donc provoquer des distorsions en coupes sagittales ou frontales. En revanche, une matrice 32×32 satisferait presque la condition <3-87>.

Figure 3-33 un gradient de champ magnétique selon l'axe z (à gauche) présente une composante divergente (figure centrale où les autres composantes d'un champ purement divergent ont été ajoutées en gris) ; la nullité de la divergence impose une composante de champ sur les axes x et y pour compenser la composante divergente liée au gradient (droite).

4.2.2 résultats d'imagerie

4.2.2.1 4.2.2.14.2.2.1

4.2.2.1 imagerie in vitro

L'acquisition d'une image de la cellule par une séquence EPI est présentée sur la Figure 3-34. Bien que plus rapide que la séquence RARE, il existe toujours un flou des contours dans la direction du codage par la phase, par filtrage lié à la décroissance due à la diffusion.

Figure 3-34 image de la cellule de pompage acquise en EPI ; la direction du codage par la phase est horizontale ; la taille du pixel (6 mm) est Inférieure à la limite de 13 mm imposée par la condition <3-56> ce qui explique l'artefact de filtrage.

x z x z y x z y 0 0 0 z B B G z → + ⋅ ^{B 0} → → ∇⋅ ≠ 0 2 2 z z z G x B G y B G z → ⋅ ⋅ + ⋅

4.2.2.2 4.2.2.2 4.2.2.2

4.2.2.2 imagerie in vivo

Des acquisitions ont été réalisées in vivo, sur volontaires sains, dans des conditions équivalentes à celles décrites pour la séquence RARE (apnée après inhalation de l'équivalent d'environ 130 µmol d'hélium-3 hyperpolarisé).

La Figure 3-35 montre une coupe axiale avec un RSB de 30. Il existe quelques artefacts (légère distorsion, fantôme de Nyquist, et points brillants) mais l'image obtenue est d'une qualité suffisante pour permettre une interprétation clinique.

Figure 3-35 coupe axiale de 50 mm d'épaisseur acquise en EPI sur volontaire sain à 0,1 T (durée d'acquisition de 130 ms).

Sur la Figure 3-36, la coupe centrale (25 mm) est de qualité supérieure à la coupe de 50 mm présentée sur la Figure 3-35 avec un RSB supérieur, alors que la quantité de gaz inhalée est similaire. Ce paradoxe s'explique probablement par un déphasage à l'intérieur des voxels pendant les 130 ms de l'acquisition ; ce déphasage, lié à l'hétérogénéité du champ B^G₀, est d'autant plus important que la coupe est épaisse et peut donc, dans une certaine mesure, compenser la perte de signal due au plus faible nombre de noyaux.

Figure 3-36 cinq coupes axiales de 25 mm d'épaisseur, tous les 10 cm, acquises en EPI lors d'une apnée, de l'apex vers la base des poumons.

Les coupes plus excentrées de la Figure 3-36 ainsi que les coupes frontales (cf. Figure 3-37) ou sagittales sont par contre nettement distordues en raison du phénomène "des termes de Maxwell".

Globalement, la qualité des images EPI obtenues est moindre que celle des images RARE. Cette technique peut cependant être utile si l'on cherche à privilégier la rapidité (EPI est trois fois plus rapide) ou pour l'acquisition de coupes multiples (ce dernier avantage doit être modulé par les distorsions importantes des coupes excentrées).

Figure 3-37 coupe frontale acquise avec la séquence EPI ; in vivo ; d'importantes distorsions sont visibles.

Enfin, la séquence EPI est très sensible aux hétérogénéités de champ magnétique. Le paramètre pertinent pour estimer ces hétérogénéités est la variation absolue de champ ∆ auB₀

sein du volume utile. Ces hétérogénéités ont deux origines : les effets de susceptibilité magnétique et les défauts de l'aimant. La variation ∆ due à la susceptibilité est proportionnelleB₀

au champ magnétique ; la variation ∆ due aux défauts de l'aimant est fréquemment expriméeB₀

de façon relative (en ppm) ce qui caractérise bien la difficulté technique à obtenir un champ homogène, indépendamment de la valeur absolue du champ. Généralement, les aimants à bas champ ne sont donc pas optimisés en homogénéité et ont une homogénéité relative moins bonne que les aimants à haut champ ; ceci n'est pas dû à une impossibilité technique mais plutôt au fait que l'optimisation n'est pas forcément nécessaire pour l'imagerie. L'utilisation d'un aimant à faible champ optimisé en homogénéité conduirait donc à une valeur de ∆ nettement plusB₀

faible qu'à haut champ. Un tel aimant permettrait une excellente homogénéité de champ.

4.2.3 en résumé

Par rapport à la séquence RARE, la séquence EPI permet une acquisition encore plus rapide ainsi que l'acquisition de coupes multiples. Toutefois, les images ont davantage d'artefacts qu'avec la séquence RARE, en particulier pour des coupes distantes du centre des gradients (phénomène des termes de Maxwell, plus sensible à bas champ).

Ces deux séquences single-shot sont limitées par la diffusion rapide de l'hélium à une résolution de 5 mm. En deçà, il est nécessaire de raccourcir la durée d'acquisition du signal après l'impulsion RF donc de recourir à des séquences multi-shot (ou hybrides).

4.3

'

(FLASH)

La séquence FLASH est une séquence multi-shot d'écho de gradient.

4.3.1 mise au point technologique

En régime hyperpolarisé, la décroissance progressive de l'aimantation rend préférable l'utilisation d'un angle variable avec la séquence FLASH (cf. p.153). Toutefois, notre séquenceur ne permettait pas l'utilisation de tels angles pour une séquence complète d'imagerie et nous avons donc utilisé exclusivement des angles fixes. Ceci conduit à une décroissance progressive de l'aimantation longitudinale selon une loi exponentielle.

La séquence utilisée était une séquence classique d'écho de gradient 2D sans recyclage de l'aimantation avec les caractéristiques suivantes :

• matrice 64×64 (ou 128×128)

• champ de vue de 400 mm

• angle de basculement de 13,5° (ou 9,8° en matrice 128)

• plan de Fourier partiel : 36 lignes acquises (68 en matrice 128)

• taille de pixel : 6,25 mm (3,1 mm en matrice 128)

• TE = 10 ms

• temps de lecture : T = 5 ms_obs

• gradient de lecture : 0,98 mT.m^-1

• temps d'acquisition total : T_ACQ= 500 ms

• acquisition sélective (coupes de 50 mm) ou non sélective (projection 2D)

• en fin de ligne, utilisation d'un gradient "spoiler" (6,5 mT.m^-1 pendant 2 ms) pour détruire l'aimantation transversale résiduelle

Contrairement à l'imagerie en régime de polarisation thermique, le gradient "spoiler" n'a pas besoin d'être aléatoire pour éviter les effets de recyclage cohérent de l'aimantation ; en effet, la diffusion dans un tel gradient suffit à détruire de façon irréversible l'aimantation transversale.

4.3.2 résultats d'imagerie

4.3.2.1 4.3.2.1 4.3.2.1

4.3.2.1 imagerie in vitro

La Figure 3-38 montre l'image obtenue avec la cellule de pompage par la séquence FLASH. Par comparaison à l'image de la Figure 3-34, on constate comme prévu la disparition des artefacts liée au filtrage du plan de Fourier.

Figure 3-38 acquisition d'une image de la cellule de pompage avec la séquence FLASH (matrice 64) ; les bords de la cellule apparaissent nets.

4.3.2.2 4.3.2.2 4.3.2.2

4.3.2.2 imagerie in vivo

La Figure 3-39 montre des images FLASH acquises in vivo après inhalation de l'équivalent d'environ 130 µmol d'hélium-3 totalement polarisé. L'image de projection est peu artefactée mais a un RSB moindre (250) que celui de l'image RARE (800), pourtant acquise avec une quantité équivalente de gaz. La coupe de 50 mm a un RSB faible (24) contrastant avec l'image de coupe de 50 mm acquise en RARE (RSB de 100, cf. Figure 3-26). En revanche, il est possible

d'améliorer la résolution spatiale par une matrice 128×128 au prix d'un plus faible RSB. Une telle résolution de 3 mm n'est pas accessible en RARE en raison de la diffusion.

Figure 3-39 images axiales du poumon acquises en séquence FLASH : à gauche, projection axiale en matrice 64×64 ; au

centre, coupe axiale de 50 mm ; à droite, projection axiale en matrice 128×128 (68 lignes de phase effectivement acquises).