Pond´ eration T1, pond´ eration T2 et contraste tissulaire

Un tissu cellulaire A peut retrouver son aimantation longitudinale plus rapidement qu’un autre tissu, que l’on notera B. Dans ce cas, le temps T1 est plus court pour A que pour B. Cela implique ´egalement que le temps pour que la composante transversale de A s’annule est aussi plus court que pour B. En d’autres termes, les spins du tissu A se stabilisent plus rapidement que ceux du tissu B, qui sont plus lents `a retrouver leur ´etat de repos.

On ne peut pas enregistrer directement le comportement de la composante longitudinale. Il faudra donc deux impulsions `a 90˚pour pouvoir observer le comportement des organes selon le temps T1 ou le temps T2. Un certain contraste entre les diff´erents tissus apparaitra alors, ce qui donnera une image que l’on qualifie de pond´er´ee T1 ou pond´er´ee T2. Le choix de cette pond´eration est d´etermin´e par l’ordre de grandeur de TE et TR. La figure1.10 pr´esente les cas possibles.

Si TR est court, alors le second signal RF est ´emis avant que les tissus n’aient retrouv´e leur ´etat de repos. L’aimantation longitudinale du tissu A est sup´erieure `a celle du tissu B. Dans ce cas, deux possibilit´es existent :

– Si TE est court, cela signifie que l’on re¸coit l’´echo peu de temps apr`es l’impulsion. Les aiman- tations des deux tissus n’ont alors pas le temps de se stabiliser et on distingue une diff´erence entre A et B (Fig. 1.10(a)). L’image ainsi form´ee est dite pond´er´ee T1.

– Si au contraire TE est long, alors les aimantations des deux tissus se sont stabilis´ees, ce qui engendre une composante transversale nulle : aucun signal n’est re¸cu (Fig.1.10(b)).

En revanche, si TR est long, cela signifie que les tissus ont retrouv´e leurs aimantations au repos. Ici encore, deux possiblit´es apparaissent :

– Un ´echo peut ˆetre re¸cu peu de temps apr`es la seconde impulsion. La relaxation des deux tissus n’a pas encore eu le temps de montrer son effet (Fig. 1.10(c)). Cependant, la quantit´e de protons est diff´erente d’un tissu `a l’autre. La valeur de l’aimantation d’un tissu au repos (avant excitation par une onde RF), sera donc sup´erieure pour certains tissus. On peut ainsi construire une image que l’on qualifie de pond´er´ee par la densit´e de proton , bas´ee sur

la diff´erence entre la quantit´e de protons des diff´erents tissus. L’image est dans ce cas peu influenc´ee par les temps T1 et T2.

– Si le temps de r´eception de l’´echo est long, les tissus seront alors en cours de relaxation, la composante longitudinale retrouve peu `a peu sa valeur d’origine au d´etriment de la composante

transversale, qui diminue jusqu’`a atteindre une valeur nulle. C’est alors que la distinction entre A et B est possible (Fig.1.10(d)). On obtient ainsi une image pond´er´ee T2.

(a) (b)

(c) (d)

Figure 1.10 – Enveloppe de la composante longitudinale (pour une premi`ere impulsion `a 90˚) puis transversale (pour une seconde impulsion `a 90˚) de l’aimantation d’un tissu. 1.10(a), cas o`u TE et TR sont tous les deux courts : on obtient une pond´eration T1. 1.10(b), cas o`u TE est long et TR est court : il n’y a plus de signal. 1.10(c), cas o`u TE est court et TR est long : on obtient une pond´eration en densit´e de proton. 1.10(d), cas o`u TE et TR sont tous les deux longs : on obtient une pond´eration T2.

En r´esum´e, la pond´eration d’une image d´epend des ordres de grandeur des temps d’´echo et de r´ep´etition du signal RF. La table1.1 r´ecapitule l’influence de TE et TR sur cette pond´eration.

TR

Court Long TE Court T1 Densit´e protonique

Long Pas utilis´e T2

Table 1.1 – Synth`ese de l’influence de l’ordre de grandeur de TE et TR dans la pond´eration d’une image.

La figure1.11illustre pour une image de cerveau les types d’images obtenues pour ces diff´erentes pond´erations.

Chaque tissu a des propri´et´es magn´etiques diff´erentes. Certains seront donc plus rapides que d’autres `a retrouver leur ´etat de repos, c’est-`a-dire que la composante longitudinale de leur aiman- tation augmentera plus vite tandis que la composante transversale sera rapidement proche de z´ero. Il en r´esulte des temps T1 et T2 plus ou moins importants en fonction de ces propri´et´es.

(a) (b) (c) (d)

Figure 1.11 – 1.11(a), TE court et TR court : Pond´eration T1. 1.11(b), TE long et TR long : Pond´eration T2. 1.11(c), TE court et TR long : Pond´eration par densit´e protonique. 1.11(d), TE long et TR court : Pas utilis´e.

En pratique, un TR court est d’un ordre de grandeur inf´erieur `a 500 ms, alors qu’un TR long est g´en´eralement trois fois un TR court, soit au moins 1500 ms. Un TE est toujours inf´erieur `a un TR. Ainsi, un TE court est g´en´eralement inf´erieur `a 30 ms et un TE long, `a l’instar du temps de r´ep´etition, est trois fois sup´erieur `a un TE court, soit sup´erieur `a 90 ms. La table 1.2 donne les valeurs des temps T1 et T2 pour diff´erents tissus.

Tissu T1 (ms) T2 (ms) Eau 3000 3000 Substance grise 812 100 Substance blanche 680 90 Foie 420 45 Graisse 240 85

Gadolinium Raccourcit le T1 et le T2 des tissus `a proximit´e.

Table 1.2 – Valeurs des temps T1 et T2 pour diff´erents tissus. Cette table est extraite du site web

http://www.imaios.com/fr.

Le gadolinium est un agent de contraste utilis´e en IRM. Certaines r´egions peuvent ˆetre difficiles `

a visualiser, il peut donc ˆetre utile d’accentuer les contrastes de l’image. Pour cela, on injecte avant l’examen clinique des mol´ecules dites paramagn´etiques, c’est-`a-dire qu’elles r´eagissent au champ magn´etique. Ces mol´ecules sont appel´ees agent de contraste . La pr´esence de ces agents de

contraste acc´el`ere les vitesses de relaxation des protons d’hydrog`ene, qui retrouvent donc plus ra- pidement leur ´etat initial. Cela a pour effet d’augmenter le contraste entre les tissus sur le signal observ´e. Par cons´equent, ce ne sont pas directement les agents qui sont mis en ´evidence mais leur influence sur les protons d’hydrog`ene pr´esents `a proximit´e.

L’´etape suivante dans le processus de formation d’images par RM est le codage spatial. Le but de cette section ´etant de pr´esenter les principes physiques sur lesquels repose l’acquisition de ce type d’images pour introduire en particulier les notions d’IRM T1 et T2, nous ne traiterons pas des ´etapes relatives au codage spatial.