Séquences IRM

II.2.4.1. Inversion récupération spin écho-rapide

Nous avons utilisé une impulsion d’inversion récupération suivie d’une séquence de type spin écho rapide (RARE i.e Rapid Acquisition with Refocused Echo) à plusieurs temps d’inversion (Tinv) pour mesurer le T1 dans des échantillons d’eau à différentes concentrations de Gd-DOTA (cartographie T1-map). Les paramètres utilisés pour cette séquence sont les suivants :

Pour les T1 longs : Tinv = 15000, 5000, 2700, 1700, 800 et 690 ms, le facteur d’accélération (RARE factor) = 8, TEeffective = 30 ms, la taille du champ (FOV) = 12 x 12 x 7 mm3, RS = 0,38 x 0,38 x 0,7 mm3, le nombre d’accumulation (NA) = 2. La durée totale de l’acquisition (Tacq) est de 10 min 21 s.

Pour les T1 intermédiaires : Tinv = 2500, 1000, 500, 200, 80 et 30 ms, RARE factor = 2, TEeffective

= 10 ms, FOV = 12 x 12 x 7 mm3, RS = 0,38 x 0,38 x 0,7 mm3, NA = 1. Tacq = 3 min 26 s.

Pour les T1 courts : Tinv = 300, 100, 50, 30, 20 et 16,5 ms, RARE factor = 1, TE = 10 ms, FOV = 12 x 12 x 7 mm3, RS = 0,38 x 0,38 x 0,7 mm3, NA = 4. Tacq = 3 min 18 s.

L’écart entre les valeurs théoriques de T1 étant important (T1 entre 30 et 3 000 ms), les paramètres de la séquence ont été optimisés d’une façon à obtenir une meilleure précision de mesure pour chaque échantillon de T1.

II.2.4.2. Spin écho rapide T1-map

Nous avons utilisé la séquence spin écho rapide à plusieurs TR (i.e RARE-VTR) pour mesurer le T1 dans de cerveau de souris. Cette séquence est plus rapide (plus adéquat pour les acquisitions in vivo) que la séquence d’inversion récupération utilisée pour imager les échantillons d’eau. Les paramètres utilisés pour cette séquence sont les suivants : TR = 8000,

101 3000, 1700, 1000, 800, 600, 500, 400, 300, 210 ms, RARE factor = 2, TEeffectif = 10 ms, FOV = 16 x 16 x 10 mm3, RS = 0,166 x 0,222 x 1 mm3,NA = 2. Tacq = 19 min 48 s.

II.2.4.3. Turbo RARE écho de spin

Nous avons utilisé la séquence Turbo RARE écho de spin pour acquérir l’image anatomique cérébrale de la souris avec une pondération T2 (T2W). Les paramètres utilisés pour cette séquence sont les suivants : TEeffectif = 40 ms, TR = 2500 ms, RARE factor = 4, FOV = 16 x 16 x 8 mm3, RS = 0,125 x 0,125 x 1 mm3, NA = 6. Tacq = 8 min.

II.2.4.4. IR-MDEFT 3D

La figure II.1 schématise la séquence MDEFT 3D (3D Modified driven equilibrium fourier transform). Le signal est acquis par le biais de deux encodages de phase (Gphase1 et Gphase2) et un encodage de lecture (Glecture). TR est le temps de répétition qui sépare deux impulsions adiabatiques (non sélectives) d’inversion de forme « sécante hyperbolique π (Park and Garwood 2009) » et α(1… n) sont les impulsions radiofréquences (RF) sélectives de forme « Sinc 10H (Pauly and others 2011)» séparées par le temps de répétition TRecho. Les gradients de phase sont appliqués simultanément après les impulsions RF α ensuite le gradient de lecture est appliqué pour acquérir l’écho de gradient à TE.

Pour chaque TR l’espace k est parcouru linéairement dans le plan x et y. Les lignes sont remplies une à une en commençant par la première ligne de la matrice pour aller vers la dernière en passant par le centre de la matrice à t = Tinv (figure II.1 et II.2). Ce mode de remplissage est donc de type « Linéaire » contrairement à ce qui a été préconisé pour la méthode IR-FLASH 2D (Perles-Barbacaru and Lahrech 2007) (Remplissage de type « centrique » en commençant par la ligne centrale de l’espace k).

Un nombre de répétitions égal au nombre de phases dans la direction z (Gphase2) est utilisé afin de remplir l’espace k dans la direction z. La transformée de fourier 3D (TF 3D) de l’espace k permet de construire une image volumique 3D (figure II.2).

102 Figure II.1: Schéma simplifié d’une séquence inversion récupération de type 3D MDEFT (d’après

(Fellner and others 1996; Frahm and Haenicke)). Le remplissage des lignes de l’espace k se fait d’une façon linéaire du bas vers le haut de la matrice en passant par le centre de l’espace k. Sur ce

schéma le premier TRecho est représenté trop long pour permettre de representer le gradient de lecture. Les ordres de grandeur de TR, TRecho, TE et Treste sont 750 ms, 10 ms, 2 ms et 250 ms

respectivement.

Figure II.2: a) Représentation schématique du remplissage de type « linéaire » du plan de fourier préconisé pour la séquence MDEFT 3D. b) Images anatomiques de trois coupes coronales du

cerveau de souris (T1W-Gd-DOTA) ayant un glioblastome cérébral d’origine humaine (U87). c) Cartographies de l’aimantation longitudinale (MZ) des coupes représentées en (b) obtenues avec la

103 Nous pouvons constater d’après les figures II.1 et II.2 que la séquence IR-MDEFT 3D est une séquence FLASH 3D modifiée à partir du protocole d’acquisition Bruker. La séqeunce IR-MDEFT 3D se différencie de la séquence IR-FLASH 2D (voir section I.3.1.4.a.1 du chapitre 1) principalement par : a) le remplissage « linéaire » de l’espace k, b) l’absence de gradient de sélection de coupe, c) l’application d’un gradient de phase dans une deuxième direction pour le codage de la direction longitudinale (z). Ces caractéristiques de la séquence MDEFT 3D ont plusieurs conséquences :

1) Concernant le remplissage de l’espace k de type « Linéaire » :

 Conséquence 1 : la première lecture d’une ligne de l’espace k a lieu à t < Tinv

contrairement à la séquence IR-FLASH 2D. Ceci aboutit à une meilleure suppression du signal résiduel ayant une constante de temps de relaxation longitudinale (T1) longue (>1000 ms) et ainsi une meilleure quantification du VS (section II.4.1 : figure II.4 et tableau II.9, section II.4.3.4 : figure II.9 et section II.4.3.5 : figure II.10, section II.4.3.6 : figure II.11, II.12).

 Un désavantage du remplissage linéaire peut apparaître si le T1 du sang n’est pas suffisamment court aprés injection de l’AC, car l’acquisition démarre à t< Tinv. Comme l’aimantation du sang a moins de temps pour remonter vers l’équilibre thermodynamique, le signal Spost serait sous-estimé (section II.4.1, figure II.4).

 Conséquence 2 : Le temps (Treste) qui sépare la dernière impulsion RF d’excitation à faible angle de bascule α et la prochaine impulsion RF d’inversion est plus long que celui disponible avec la séquence IR-FLASH 2D. Ceci permet l’augmentation du RS plus élevée, notamment si on applique la méthode de remplissage partiel de l’espace k. En effet, le remplissage centrique de l’espace k (qui a été utilsé auparavant avec la séquence IR-FLASH 2D) ne permet pas d’acquérir par exemple une matrice de 94 x 94 même avec la méthode de remplissage partiel de l’espace k contrairement au remplissage linéaire (IR-MDEFT 3D).

La séquence IR-MDEFT 3D pourrait ainsi avoir une meilleure résolution spatiale sans avoir d’impacte sur la résolution temporelle (section II.4.4, figure II.13 et II.15).

104 2) Concernant l’absence de gradient de sélection de coupe et l’application du deuxième

gradient de phase :

 Conséquence 1 : Meilleur RSB par rapport à la séquence IR-FLASH 2D (section II.4.3.5 : tableau II.14, section II.4.3.6 : figure II.11 et II.12) car l’absence d’un gradient de sélection de coupe dans la séquence 3D implique que le signal mesuré après chaque impulsion RF d’inversion est originaire de tout le volume excité par l’impulsion RF contrairement à l’imagerie 2D où le signal enregistré est donné par une seule coupe.

 Conséquence 2 : Dans la microvascularisation, la séquence IR-MDEFT 3D supprime mieux le signal résiduel à T1 long que la séquence IR-FLASH 2D mais l’aimantation longitudinale acquise avec cette dernière est plus élevée pour les T1 courts. Ceci est dû à la relaxation longitudinale durant Tinv sans perturbation par des impulsions d’excitation à faible angle de bascule α. Le flux sanguin perpendiculaire à la coupe peut aussi conduire à une augmentation du signal par effet d’entrée dans la coupe. L’effet du flux sanguin sur la quantification du VSC dans la micro et la macro-vascularisation avec les deux séquences sera comparé en détail dans la section II.4.3.5 (tableau II.13).

Les paramètres de simulation et expérimentaux des séquences IR-MDEFT 3D et IR-FLASH 2D sont mentionnés dans les section II.2.5 et II.3 de ce chapitre.