Imagerie par Résonance Magnétique de la prostate
3.2.4 Séquences de base en IRM
Pour former le signal RMN décrit précédemment, on utilise différents types de sé-quences IRM. Ces dernières sont des séries d’impulsions et d’applications de gradients
faites à des instants bien précis, que l’on utilise selon le type d’image que l’on souhaite obtenir.
Echo de spin
La séquence d’écho de spin (ou spin-écho) est considérée comme la séquence de base en IRM. Dans la technique d’écho de spin (ou spin-echo), on émet une onde RF longitudinale de 90◦ qui va causer le basculement des spins dans le plan transverse xy. Au bout d’un temps TE
2 , on va appliquer une onde RF transversale de rephasage de 180◦ qui va avoir comme effet de rephaser les protons déphasés du fait des hétérogénéités du champ B0. On lit le signal au temps TE et on répète l’enchaînement au temps TR. TE est appelé temps d’écho et TRest appelé temps de répétition. On notera que l’impulsion de 180◦ de rephasage permet d’obtenir un signal T 2 vrai et non pas T 2∗.
Echo de gradient
Dans ce type de séquences, on rephase les spins en utilisant un gradient. La séquence d’écho de gradient utilise un angle de bascule plus faible que celui de la séquence écho de spin, ce qui permet un retour à l’équilibre plus rapide et donc de raccourcir le temps TR. Il en résulte donc un temps d’acquisition plus court que pour les séquences par écho de spin. Ici, le signal d’écho est généré en appliquant d’abord un gradient de codage de fréquence pour déphaser les spins, puis un gradient identique inversé pour les rephaser. Dans ce cas, contrairement aux images en écho de spin, les inhomogénéités du champ B0 ne sont plus corrigées, on obtient donc des images pondérées en T 2∗.
3.2.5 Pondérations
Les séquences IRM peuvent être plus ou moins pondérées en T 1, T 2 et densité de protons. Nous proposons ci-après une présentation succincte du principe de la pondération des séquences.
Pondérations T 1, T 2
Soit TE le temps d’écho, la durée qui sépare le milieu de l’onde RF d’excitation et le milieu du temps de lecture du signal émis par les protons lors de la relaxation. On rap-pelle que TR est le temps de répétition, c’est-à-dire le temps au bout duquel on répète le processus d’excitation. La pondération des séquences en T 1, T 2 ou en densité de proton est réalisée en faisant varier les constantes de temps TE et TR.
Pondération T1
En effet, si le temps TRest la durée entre deux ondes RF de 90◦, il conditionne la relaxation longitudinale des tissus étudiés, valeur qui dépend du T 1. Plus le TR est long (supérieur à 1800 ms avec une IRM à 1.5 T), plus Mz tend vers M0, rendant alors les tissus difficiles
3.2. PRINCIPE PHYSIQUE DE L’IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE
à différencier car les protons ont fini leur relaxation et retrouvé un état d’équilibre au moment de la nouvelle bascule. Une diminution du temps TR (inférieur à 600 ms avec une IRM à 1.5 T) permet de pondérer l’image en T 1 (T1-w, pour T1 weighted) car on va mettre en évidence les différences entre les tissus. En pratique, sur les images finales, ceux qui ont un temps T 1 court apparaîtront en blanc tandis que ceux caractérisés par un temps T 1 long apparaîtront en noir.
Pondération T2
Dans le cas où on utilise un temps TE court (inférieur à 50 ms avec une IRM à 1.5 T), on ne peut pas différencier les tissus en fonction de leurs T 2 respectifs car les aimantations transversales Mxy des différents tissus n’auront pas eu le temps de se différencier. Si le temps TE est long (supérieur à 60 ms avec un IRM à 1.5 T), la séquence permet alors de distinguer les tissus en fonction de leur propriété T 2 ; elle est dite pondérée en T 2 (T2-w, pour T2 weighted). En pratique, sur les images finales, les tissus ayant un temps T 2 court apparaîtront en noir tandis que ceux ayant un T 2 long apparaîtront en blanc.
La figure 3.4 présente des images de prostate pondérées en T 1, T 2.
On remarque qu’il est plus facile d’obtenir une image bien pondérée en T2 ("exclu-sivement") qu’une image bien pondérée en T1. En effet, pour bien dépondérer en T1 il suffit d’allonger le temps TR(seule contrainte : augmenter la durée de la séquence. . .), par contre, pour bien pondérer une image en T1 ("exclusivement"), il faudrait théoriquement réduire TE "à zéro". Mais il est difficile de beaucoup réduire le TE car il doit (toujours) être égal à deux fois le temps TE/2 (contraintes instrumentales : délai le plus court pour appliquer une impulsion RF de 180◦ après l’impulsion RF de 90◦ 20ms).
Le contraste est meilleur sur une séquence en T2 mais le rapport signal sur bruit est plus faible car les mesures sont réalisées "tardivement" (TE long) sur la courbe d’atténuation du signal en T2 (signal plus faible). Une séquence pondérée "exclusivement" en T2 sera souvent notée T2-map (pour T2 mapping).
A noter que si la séquence n’est pondérée ni en T 1 ni en T 2 (TR long et TE court), les tissus sont alors différenciés en densité de protons.
Pondération en diffusion
Cette technique exploite le phénomène de diffusion, c’est-à-dire les mouvements mi-croscopiques (browniens) liés à l’agitation thermique des molécules d’eau (voir figure 3.3). Ces déplacements peuvent se faire dans toutes les directions de l’espace de façon équili-brée (dite "isotrope"), ou de façon déséquiliéquili-brée, dans une orientation particulière (dite "anisotrope"). La séquence comporte l’application successive de deux gradients intenses et symétriques autour d’une impulsion spin-écho de 180◦, qui ont pour rôle d’appliquer aux protons un déphasage de précession qui dépend de leur position. Le premier gradient donne à la précession des protons une avance de phase proportionnelle à leur position sur l’axe
du gradient. Le second gradient est exactement opposé au premier et impose un retard de phase de même angle aux protons. Les protons n’ayant pas bougé entre les deux impul-sions sont donc rephasés ("déphasage" nul) et émettent du signal. Les molécules mobiles, qui se sont déplacées entre chaque application de gradient, en revanche, ne sont pas ou sont incomplètement re-phasées, ce qui entraîne une perte de signal proportionnelle à leur amplitude de déplacement (dans la direction étudiée, i.e. l’axe des gradients de diffusion). Les gradients peuvent être appliqués dans n’importe quelle direction de l’espace. Ils sont habituellement appliqués selon trois axes deux à deux perpendiculaires et l’image isotrope est produite en moyennant les trois signaux recueillis. Tout comme le degré de pondéra-tion en T2 dans une séquence d’écho de spin est défini par le temps d’écho TE, le degré de pondération en diffusion est établi par la force des gradients et leur temps d’application qui sont intégrés dans ce qui est appelé le facteur de gradient b (lire section 3.6).
Figure 3.3 – Principe de la séquence de diffusion : mesure des déplacements
micro-scopiques des protons de l’eau (mouvements browniens). Cette mobilité de l’eau reflète indirectement la micro-structure des tissus. Source :Brunelle et coll. [12].
Technique de saturation sélective du signal de la graisse (fatSat)
Les protons de la graisse ont une fréquence de résonance différente des protons de l’eau. Cette différence est de 3,25 ppm soit environ 208 Hertz (Hz) à 1.5 T. Il est ainsi possible de supprimer la composante graisseuse des tissus. On réalise cela en incorporant dans la séquence une impulsion sélective centrée exactement sur le pic de résonance de la graisse (impulsion dont la fréquence est décalée de 208 Hz par rapport à l’impulsion habituelle) d’où l’annihilation de l’aimantation longitudinale de ce tissu (saturation). Ainsi lors de l’impulsion de 90◦ suivante, le signal de la graisse n’aura pas eu le temps de "repousser" par rapport aux autres tissus : on réalise de cette façon une suppression de son signal. Cette technique est habituellement appelée FatSat. Elle est très intéressante pour mettre
3.3. L’IRM PROSTATIQUE MULTI-PARAMÉTRIQUE EN PRATIQUE CLINIQUE : ASPECTS TECHNIQUES
en évidence des lésions à proximité de structures graisseuses en particulier après injection de gadolinium (cf. la section 3.5 dédiée à l’imagerie dynamique avec injection de produit de contraste). De plus, cette technique permet de supprimer le signal de la graisse sans altérer la visualisation des tissus ayant un T 1 équivalent.