L’analyse correcte des images obtenues en IRM suppose une connaissance suffisante des artefacts liés à cette technique. Ces artefacts peuvent être non seulement la cause d’images de mauvaise qualité, mais aussi provoquer des ambiguïtés quant à l’interprétation de certaines de ces images.
Nous verrons dans un premier temps les artefacts non spécifiques de l’imagerie cardiaque, puis les artefacts plus particulièrement rencontrés lors d’une exploration cardiaque.
II.8.1. Artefacts non spécifiques de l'imagerie
cardiaque cinétique
Les artefacts non spécifiques de l'imagerie cardiaque cinétique sont les artefacts inhérents à l'imagerie par résonance magnétique statique.
1 Sutton, et al., Trials, 2008
2 Gimbel, Pacing Clin Electrophysiol, 2008
3 Kanal, et al., SMRI Safety Committee. J Magn Reson Imaging, 1992
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II.8.1.i. Mouvements respiratoires
Les mouvements respiratoires sont à l’origine de flous et d'artefacts. Sur les images d'IRM, la graisse est en hypersignal. Lors du mouvement respiratoire, le signal graisseux au niveau du thorax se répand sous forme de bandes blanches parallèles au thorax sur l'ensemble de l'image (Figure II.9). L’utilisation de séquences d’acquisition très courtes, ainsi que l’apnée permet de minimiser ce mouvement. Il est également à noter, même s’il ne s’agit pas véritablement d’un artefact, que les mouvements respiratoires ont pour conséquence de changer la position du cœur sur les images d’une série d’images successives.
Figure II.9 : Artefact de mouvement respiratoire
Artefact de mouvement respiratoire sur une coupe axiale au niveau du thorax.
II.8.1.ii. Repliement
Lorsque le champ de vue (en anglais, FOV pour Field Of View) est plus petit que les dimensions de l'objet exploré, il y a un repliement sur l’image des régions de l'objet situées en dehors du champ de vue (Figure II.10). Ce phénomène limite la réduction du champ explorable en IRM. Pour corriger cet artefact, on peut effectuer un sur-échantillonnage soit de la phase, soit de la fréquence. Le sur-échantillonnage de la fréquence consiste à utiliser un pas d’échantillonnage plus court à l'enregistrement de l'écho. Le sur-échantillonnage de la phase consiste à acquérir un nombre supérieur de lignes, au prix d'une acquisition plus longue. Il est également possible d’augmenter le champ de vue, mais au détriment de la résolution spatiale ou de la durée d’acquisition.
Une des possibilités pour éviter le repliement est d'utiliser un champ de vue (FOV) rectangulaire : diminution du nombre de lignes avec diminution proportionnelle
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du FOV ce qui permet de garder la même résolution spatiale. L'avantage du FOV rectangulaire réside dans une acquisition plus rapide des images puisque le nombre de lignes acquises est diminué.
Figure II.10 : Artefact de repliement
Exemple d'Artefact de repliement sur une coupe orientée dans le plan de la racine aortique.
II.8.1.iii. Déplacement chimique
L’environnement physico-chimique des protons de l’eau et de la graisse est différent. Cette différence modifie légèrement le champ magnétique local, provoquant par exemple une petite différence de fréquence de résonance entre les protons de l’eau et ceux des lipides (environ 200Hz à 1,5 T). Comme la fréquence des protons sert à localiser l’origine du signal dans l'espace, les signaux provenant des protons d’eau et de graisse voisins peuvent être localisés sur des pixels distants (Figure II.11). Une bande noire et une bande blanche apparaissent généralement de chaque côté de l’interface entre des tissus riches en eau, et des tissus riches en graisse. Ce phénomène est plus ou moins important en fonction de la largeur de bande de la séquence d'acquisition (exprimée en Hz/pixel). Cette largeur de bande est dépendante, entre autres, de la durée du gradient de lecture. En connaissant cette largeur de bande et la différence de fréquence de résonance entre l'eau et la graisse, on peut calculer l'effet du déplacement chimique en millimètres. On peut remarquer que plus la largeur de bande est étroite plus la durée du gradient de lecture est longue, et plus le déplacement chimique est important.
La Figure II.11 est un exemple en IRM vasculaire de déplacement chimique au niveau de la paroi de l'aorte descendante. La paroi de l'aorte étant constituée d'eau
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et de graisse, un effet d'épaississement de la paroi est visible. La localisation de cet artefact dépend de la direction du codage de la phase.
a) Codage haut-bas b) Codage droite-gauche
Figure II.11 : Artefact de déplacement chimique
Artefact de déplacement chimique (flèches blanches) sur une image de l'aorte axiale au niveau de l'abdomen. En fonction de la direction du codage de la phase, l'artefact de déplacement chimique n'est pas situé au même endroit.
II.8.1.iv. Présence d’objet ferromagnétique
La présence d'un objet métallique (agrafe, prothèse, plombs,...) est susceptible de dégrader la qualité des images en modifiant localement le champ magnétique, et en détruisant le signal à proximité de cet objet métallique (Figure II.12).
Figure II.12 : Artefact ferromagnétique
Artefact ferromagnétique au niveau de l'oreille sur une coupe coronale du cerveau.
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II.8.1.v. Artefacts de flux sanguin
Le sang en mouvement peut être utilisé pour améliorer le contraste entre le myocarde et les cavités cardiaques. On exploite le phénomène de "sortie de coupe". En effet, lors de l'acquisition de l'image, une partie ou la totalité du sang préalablement excité sort du plan de coupe. Lorsque le flux sanguin est lent, on peut voir apparaître des artefacts de flux. Notamment, près des parois, si le sang stagne dans la coupe (cas d'un flux très lent), une auréole blanche apparaîtra sur les images en petit axe en sang noir entre le sang de la cavité cardiaque et le myocarde. Sur des images en "sang brillant", si le sang stagne dans la coupe, il y a davantage de saturation du signal sanguin près des parois. Cela peut gêner la localisation du contour endocardique car le niveau de gris du sang est proche de celui du myocarde.
II.8.1.vi. Effet de volume partiel
Une coupe tomographique d’IRM a une certaine épaisseur (par exemple 5 à 6 mm pour une coupe de cœur). Ainsi, plusieurs petites structures peuvent contribuer à la constitution d'un même pixel sur l'image, donnant lieu à un flou (mélange du signal de plusieurs structures) pouvant entraîner des erreurs d’interprétation (Figure II.13). Il suffirait en principe de réduire l'épaisseur de la coupe pour diminuer le phénomène de volume partiel. Cependant, plus l'épaisseur de coupe est importante plus il y a de signal dans un voxel et inversement. Le compromis est donc de mise entre quantité de signal et épaisseur de coupe pour obtenir des images interprétables.
Figure II.13 : Effet de volume partiel
À gauche, schéma de deux coupes jointives. À droite, schéma des images correspondant aux deux coupes. Sur la première ligne, il n'y a pas d'effet de volume partiel puisque la structure sphérique est entièrement contenue dans une seule coupe. Sur la seconde ligne, la même structure sphérique se situe sur deux coupes, on obtient alors un effet de volume partiel : Le signal de la sphère est présent sur les deux images mais celui-ci est plus faible.
Chapitre 2 : L’Imagerie par Résonance Magnétique 73
II.8.2. Artefacts spécifiques de l'imagerie cardiaque
cinétique
II.8.2.i. Défaut de synchronisation à l’ECG
Pour réaliser un examen en IRM cardiaque, la synchronisation avec l'ECG est indispensable (cf. §Intérêt de la synchronisation à l'ECG page 59). Dans certains cas, cette synchronisation ne se fait pas correctement. L'origine des problèmes peut être soit un signal de l'ECG de trop faible amplitude pour être fiable, soit la présence d’une irrégularité du rythme cardiaque du patient, soit les perturbations dues à l'effet "Hall" (effet hydro-magnétodynamique). Les irrégularités du rythme cardiaque (par exemple des extrasystoles) entraînent des défauts de détection de l'onde R et donc l'enregistrement de lignes de phase de façon irrégulière pendant le cycle cardiaque. Dans ce cas, les lignes de phase d'une même image ne sont pas acquises au même temps dans le cycle cardiaque. L'effet "'Hall" (appelé aussi T-wave artifact) est une perturbation de l'ECG par des tensions électriques provoquées par le flux sanguin. En effet, les ions chargés du sang qui se déplacent perpendiculairement au champ magnétique, génèrent des tensions électriques supplémentaires. La masse de sang propulsée rapidement dans l'aorte pendant la systole conduit à une impulsion électrique relativement forte, principalement en présence de champs magnétiques supérieurs ou égaux à 1,5 T. Cette impulsion parasite recouvre l'onde T normale de l'ECG et peut ainsi gêner la détection du complexe QRS.
II.8.2.ii. Artefacts de "off-resonance" (banding artifact)
Les artefacts de "off-resonance" traduisent une excitation inhomogène des spins liée à des irrégularités locales du champ magnétique. Ils apparaissent sous forme de bandes sombres, généralement dans les régions présentant un signal élevé (graisse, sang) (Figure II.14). Ces artefacts sont principalement liés aux séquences SSFP, et sont particulièrement présents à 3 Tesla, car ils sont proportionnels à l’intensité du champ B0 [SAR08]1. Ces artefacts pourraient être minimisés en homogénéisant au maximum le champ magnétique local (par l’intermédiaire d’un volume de shim2 centré sur le cœur, voire sur le VG) [LI_04]3.
1 Saremi, et al., Radiographics, 2008
2 Shim: Les correcteurs de champ magnétique ou shim sont des dispositifs (plaques) qui servent à compenser les défauts d'homogénéité du champ magnétique principal B0.
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Figure II.14 : Artefacts de "off-resonance"
Artefacts observé en séquence ciné SSFP à 3 T sur une coupe GAH du cœur.