Signal vasculaire cérébral et RSB : IR-FLASH 2D versus MDEFT 3D

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Nous avons trouvé que le signal Snorm atteint sa valeur maximale de 100% avec la séquence IR-MDEFT 3D chez la majorité des rats (7 rats, 0,6 mmol/kg) et ceci malgré la faible résolution spatiale qui favorise l’effet de volume partiel (figure II.10 a). Cependant, Snorm vasculaire

129 mesuré par la technique IR-FLASH 2D n’a pas pu atteindre plus de 80 % et ceci malgré l’utilisation d’une résolution spatiale plus élevée que celle utilisée chez la technique IR-MDEFT 3D.

Nous avons aussi obtenu un signal vasculaire cérébral de 100 % chez les souris en utilisant la séquence IR-MDEFT 3D (figure II.10 b).

La figure II.10 : Snorm en fonction de temps mesuré par la séquence IR-MDEFT 3D dans les vaisseaux cérébraux a) chez le rat et b) chez la souris.

Les résultats concernant le signal Snorm obtenus avec la technique IR-FLASH 2D sont cohérents avec ceux obtenus par des mesures antérieures (Perles-Barbacaru 2007). Une sous estimation du signal Snorm vasculaire in vivo est constatée avec la technique IR-FLASH 2D et peut être due à la suppression incomplète du signal vasculaire. Car selon l’équation I.18 du chapitre 1, la soustraction d’un signal résiduel (Spre) non négligeable dans le compartiment vasculaire engendre une sous estimation du signal Snorm.

Deux sources peuvent conduire à la sous estimation du Snorm (i.e VS) constaté avec la séquence IR-FLASH 2D.La première est intrinsèque à la séquence et au type de l’encodage de l’espace k utilisé par cette séquence. En effet, nous avons montré par simulation (tableau II.9) que le signal résiduel obtenu par la séquence IR-FLASH 2D (encodage centrique) à T1 = 1s est très

130 élevé (entre 14 et 23 %) et ceci pour au moins la moitié du plan de fourier tandis que pour la séquence IR-MDEFT 3D (encodage linéaire) il est de 1 % au centre du plan de fourier et atteint une valeur maximale de 17 % à la périphérie du plan de fourier. Ceci est pareil pour les T1

encore plus longs > 1 s.  cette valeur est élevé ceci peut conduire à une sous estimation du VSC.

La deuxième source est liée à l’effet de saturation du signal qui dépend de 1) l’impulsion RF d’excitation (qui est sélective pour la coupe (2D) pour IR-FLASH 2D et non sélective pour la coupe (3D) pour IR-MDEFT 3D), 2) de la mobilité des molécules d’eau (i.e. flux sanguin à travers la coupe) et du temps de relaxation longitudinal T1 dans la vascularisation.

Premièrement, l’effet de saturation a lieu suite à l’application répétée des impulsions d’excitation (RF α). Si la RF α est appliquée une seule fois ou si la molécule d’eau dans la coupe à étudier ne reçoit qu’un seul RF α (cas du flux sanguin rapide), l’effet de saturation n’est pas présent.

Deuxièmement, l’effet de saturation est dominant dans le cas du T1 long car l’aimantation longitudinale relaxe lentement et n’atteint pas l’équilibre thermodynamique avant la prochaine RF α.

Le tableau II.13 indique qualitativement l’ampleur de l’effet de saturation induit par les deux séquences sur les signaux correspondant aux aimantations Mz et M0 (qui sont utilisées pour calculer le signal Snorm) en fonction du T1 et du flux sanguin.

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Tableau II.13 : Récapitulatif de l’effet de saturation du signal suite aux impulsions RF α sur l’aimantation MZ et M0 mesurée avec la séquence IR-FLASH 2D et IR-MDEFT 3D en fonction du T1 et du flux sanguin. Uniquement les cas en vert interviennent dans le calcul du Snorm.

Diminution (saturation) du signal zéro, 0, faible, +, et forte, ++.

En absence de flux sanguin, la séquence IR-FLASH 2D et la séquence IR-MDEFT 3D ont le même effet de saturation du signal. Selon l’équation I.18 du chapitre 1 ceci conduit à une surestimation du VS car principalement M0 (i.e DP) subit une saturation. A noter que dans ce régime de flux sanguin Spré est mieux supprimé (i.e signal résiduel plus faible).

En présence du flux sanguin rapide la séquence IR-FLASH 2D et la séquence IR-MDEFT 3D n’ont pas le même effet de saturation du signal. Le VS avec la séquence IR-FLASH 2D est sous-estimé principalement à cause du signal Spré (i.e Mz à T1 long) résiduel important.

Dans le cas de la séquence IR-MDEFT 3D le signal Spré est diminué (saturation élevée) évitant une sous-estimation de Snorm. Le signal M0 (i.e DP) subit une saturation élevée. Ceci conduit alors toujours à une sur-estimation du VS, comme dans le cas de flux sanguin négligeable. Nous pouvons conclure deux choses :

132 1- La séquence IR-MDEFT 3D n’est pas sensible au flux sanguin car en absence ou en présence du flux la mesure du VS est la même, tandis que la séquence IR-FLASH 2D est sensible au flux sanguin, notamment pour les artères cérébrales.

2- Dans le cas du flux sanguin élevé (macro-vaisseau > 1m/s (Verlhac and Bernaudin 2008)) la séquence IR-FLASH 2D sous-estime le VS, un effet observé expérimentalement lors de la mesure du signal Snorm dans les macro-vaisseaux.

3- L’effet du flux sanguin lors de la mesure du VS microvasculaire peut être considérée négligeable, parce que la vitesse du flux sanguin dans les capillaires est très faible (< 1 mm/s(Kamoun and others 2010).

Après avoir étudié l’origine de la différence du RSB entre les deux techniques, nous concluons par un résumé des valeurs moyennes du RSB obtenus par la technique IR-MDEFT 3D (à 4,7 T) chez les rats et les souris. Nous avons comparé ces valeurs à celles obtenues chez le rat avec la méthode IR-FLASH 2D à 4.7 T et à celles obtenues auparavant dans notre équipe à 2,35 T (Sarraf and others 2015). Les valeurs de RSB obtenus à 2,35 T ont été calculées en se référant uniquement au signal Spost, contrairement à notre méthode qui se réfère au signal Snorm. Ceci à pour conséquence de surestimer les valeurs de RSB à 2,35 T par rapport à notre méthode effectuée à 4,7 T. IR-MDEFT 3D (8 Rats) IR-MDEFT 3D (8 Souris) IR-FLASH 2D (8 Rats) IR-FLASH 2D (6 Rats) B0 4,7 T 4,7 T 4,7 T 2,35 T ** RS 1 x 1 x 2 mm3 0,47 x 0,47 x 1 mm3 1 x 1 x 1,5 mm3 1 x 1 x 2 mm3 RSB 37 ± 6 29 ± 5 7,8 ± 2 16 ± 5 Tableau II.14 : Valeurs du RSB pour la méthode IR-FLASH 2D et MDEFT 3D dans le striatum du

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