L’enchainement des impulsions radiofréquence et des gradients proposé par cette séquence est très proche de la séquence d’écho de spin classique. Par rapport à la séquence d’écho de spin classique, la séquence d’écho de gradient présente deux particularités importantes:
La première est que cette séquence n’utilise plus d’impulsion π de refocalisation et l’utilisation d’un gradient de lecture bipolaire permet de supprimer cette impulsion. Le rephasage des protons est assuré par le lobe positif de ce gradient. L’écho produit ne sera plus un écho de «spin» car le signal est alors généré par ce gradient seul, d’où l’appellation «écho de gradient». Le signal est maximum quand le lobe positif a la même aire le lobe négatif. A ce moment, l’amplitude de l’écho est maximale. La conséquence directe est qu’elle ne produit plus un contraste en T2 mais en T2*.
L’autre particularité est que l’angle de bascule est inférieur à π/2. La conséquence directe est que les TR utilisables avec cette séquence pourront être beaucoup plus courts que le T1 du tissu sans les inconvénients des effets de saturation. La possibilité d’utiliser des TR plus courts permet à la fois de gagner en temps d’acquisition tout en amélioration la pondération T1. Il existe un angle donnant le maximum de signal en fonction du TR choisi et du T1 du tissu considéré. Cet angle est l’angle de Ernst (αErnst) et est donné par la relation suivante:
Ƚ୰୬ୱ୲ൌ ିଵሺିୖభሻ
Eq. I-28 L’équation du signal en écho de gradient est :
ൌ Ɉɏ ൈ
Ƚ ቆͳ െ ିୖభቇ ሺͳ െ Ƚሻିୖభ
ൈ ିమכ
Eq. I-29 Au niveau de l’application des autres gradients de codage de phase et coupe, le principe est le même qu’en écho de spin.
Chapitre 2: Quantification non-invasive des hépatopathies chroniques: Etat de l'art
Quantification non-invasive de la stéatose hépatique - L'échographie pour la quantification de la stéatose
74 Fig. I-30: Chronogramme de la séquence écho de gradient de base avec Gz,ss le gradient de sélection
de coupe, Gy,PE le gradient de codage de phase et Gx,r le gradient de lecture et ADC correspondant à la période d’échantillonnage du signal.
En écho de spin, l’impulsion de refocalisation permettait de s’affranchir des inhomogénéités de champs magnétique mais également des effets de susceptibilité magnétique et du déplacement chimique sur l’amplitude du signal. La séquence écho de gradient sera donc beaucoup plus sensible à ces effets. La diminution du signal se produira donc sous cette forme:
ͳ ଶכൌ ͳ ଶ ͳ ଶୱ ͳ ଶୡ ͳ ଶ୧୬ Eq. I-30 où T2 est la constante de temps liée au déphasage spin-spin, T2s la constante de temps liée au déphasage induit par les effets de susceptibilité magnétiques, T2c la constante de temps liée aux effets de déplacement chimique et T2in la constante de temps liée aux inhomogénéités de champs.
Au niveau du paramétrage de la séquence, nous retrouvons globalement les mêmes paramètres qu’en écho de spin. Quelques variations cependant:
L’angle de bascule devient un nouveau paramètre ajustable au même titre que le TR et le TE.
En pondération T1, il est ajusté en fonction du couple TR - T1 du tissu afin d’obtenir un signal optimal (cf. Eq. I-28).
Due à l’absence de l’impulsion de refocalisation, cette séquence est sensible au déplacement chimique en particulier au déplacement chimique entre l’eau et la graisse. Le choix de la bande passante influe sur la prédominance de cet artefact. Une bande passante étroite va le majorer alors qu’une bande
passante large va le minorer. Nous décrivons de manière plus approfondie ce phénomène dans un paragraphe dédié (I.B.2.5.6) plus tard dans ce manuscrit.
Cette séquence de base a donné naissance aux séquences d’écho de gradient rapide caractérisées par des TR inférieurs au T2 des tissus examinés. Dans ce cas, il persiste à chaque nouvelle impulsion une composante transversale résiduelle de l’aimantation. Le signal recueilli est alors à la fois dépendant de la bascule du vecteur d’aimantation longitudinale et de la persistance de l’aimantation transversale résiduelle. De plus, les impulsions (α) successives vont se comporter comme des π et/ou π/2. Un couple d’impulsion αn- αn+1 vas se comporter comme un train π/2- π avec la formation d’un écho de spin dit « stimulé » pendant le cycle n+2. Cet écho se trouve sous une dépendance T2 et non T2*. Pour obtenir un signal acceptable, il existe trois types de séquence écho de gradient rapide.
Les séquences supprimant l’aimantation transversale résiduelle par un gradient déphaseur. Ce type de séquence permet une bonne pondération T1.
Les séquences renforçant l’aimantation transversale résiduelle par l’intermédiaire d’un gradient rephaseur. Ces séquences donnent une pondération à la fois T1 et T2*.
Les séquences exploitant l’écho de spin stimulé, offrant ainsi une pondération T2. Ces dernières ont été abandonnées au profit des séquences d’écho de spin rapides et sont proche de la séquence true fisp avec TR= 2 TE.
Un autre type de séquence a été développée la séquence dite écho planar imaging (EPI) permettant de remplir le plan de Fourier avec des trains d’écho de gradient à la manière d’une séquence turbo spin écho utilisant des trains d’écho de spin.
Nous aborderons uniquement en détail les séquences d’écho de gradient rapide avec destruction de l’aimantation transversale résiduelle de type FLASH et sa dérivée encore plus rapide la séquence turbo FLASH ainsi que la séquence EPI, l’utilisation de ces séquences ayant été à la base du développement réalisé au cours de ce travail de thèse.