Stratégies d’amélioration de la résolution spatiale

L’acquisition du signal Snorm à HRS par la méthode IR-MDEFT 3D et la méthode IR-FLASH 2D est limitée par trois facteurs (figure II.13): 1) par la durée TR = 750 ms entre les impulsions d’inversion π et 2) par le temps minimal (Tmin) à respecter pour que l’aimantation longitudinale atteint sa valeur maximale à équilibre thermodynamique et 3) par le temps Treste qui est défini entre la dernière impulsion alpha et l’impulsion π.

Théoriquement, et pour un TR de 750 ms et un Tinv de l’ordre de 305 ms, la séquence IR-FLASH 2D, dotée d’un remplissage de l’espace k de type centrique (1ere impulsion RF α à 305 ms), peut acquérir une matrice maximale de 44 x 44 (limité par le temps Treste) tandis que la

137 séquence IR-MDEFT 3D dotée d’un remplissage de l’espace k de type linéaire (1ere impulsion RF α à 140 ms) peut acquérir une matrice maximale de 33 x 33 (limité par le temps Tmin = 140 ms pour un temps T1 de l’orde de 25 ms).

Figure II.13 : Aimantation longitudinale (Mz/M0) en fonction du temps après équilibre dynamique (répétition # 6). Mz/M0 est représentée pour différents T1. Π est l’impulsion RF d’inversion appliquée au début de l’acquisition et après chaque TR (d’après (Jivan and others 1997)). Le nombre de pas d’encodage de phase réalisables avec l’encodage de phase linéaire est limité par le

temps Tmin à respecter contrairement à l’encodage de phase centrique où la limitation est donnée par le temps Treste à respecter.

Nous avons voulu connaitre le moyen optimal pour augmenter la RS en utilisant ces deux méthodes. Nous avons étudié a) la technique de segmentation du plan de Fourier et b) la technique de remplissage partiel du plan de Fourier.

a) Ségmentation du plan de Fourier

Nous avons mesuré avec la méthode IR-MDEFT 3D l’aimantation longitudinale Mz/M0 des échantillons de différents temps T1 à HRS avec un nombre de segments 4 et nous avons comparé ces valeurs à celles obtenues à BRS sans segmentation (tableau II.15).

138 T1 mesuré (ms) T1 = 23,8 T1 = 73,1 T1 = 437 T1 = 1 290 T1 = 2 900 Mz/M0 (BRS) % 99,6 ± 1,65 96,08 ± 2,91 21,3 ± 3,1 3,24 ± 1 ,73 3,89 ± 0,94 Mz/M0 (HRS) % 99,6 ± 8,91 97,27 ± 9 28,3 ± 16,01 10,62 ± 1 ,73 15,59 ± 9,4 Tableau II.15 : Valeurs de Mz/M0 (moyenne ± écart-type) mesurées par la séquence MDEFT 3D (Tinv

= 310 ms) à basse et à haute résolution spatiale dans des échantillons ayant des T1 différents.

Nous avons obtenu une efficacité similaire (MZ/M0 maximal) pour des faibles T1, par contre la technique de segmentation de l’espace k montre un signal résiduel plus prononcé pour les valeurs de T1 élevées.

Nous avons étudié le choix de Tinv et le choix de l’angle d’impulsion RF α qui peuvent agir sur le signal résiduel et contribuer à une baisse ou hausse du signal. Pour cela nous avons mesuré l’aimantation Mz/M0 en fonction de Tinv pour un échantillon de T1 = 2,3 s à HRS pour différents angles RF α.

Quel que soit la valeur de Tinv et la valeur de la RF α (autour des valeurs optimisées) l’aimantation résiduelle MZ/M0 est plus élevée à HRS utilisant la segmentation du plan de Fourier qu’a BRS (figure II.14). En revanche, l’aimantation MZ/M0 à BRS est proche du signal théorique (figure II.14 courbe bleue, (Jivan and others 1997), équation I.12 du chapitre 1 section I.3.1.4.a.3).

139 Figure II.14 : Aimantation longitudinale en fonction du Tinv mesurée pour un échantillon de T1 =

2,3 s. Mz/M0 est mesurée à BRS et à HRS pour un nombre de segments égal à 1 et à 4 respectivement et pour différents angles d’impulsion α. La courbe théorique de l’aimantation

longitudinale est représentée en fonction de Tinv (d’après (Jivan and others 1997).

Nous pouvons conclure que la méthode de segmentation du plan de fourier a plusieurs inconvénients majeurs. Le premier inconvénient est le signal résiduel plus élevé qui peut induire une sous estimation du VS. Le deuxième inconvénient est la diminution de la résolution temporelle qui est divisée par le nombre de segments utilisé. Cette perte de résolution temporelle réduit l’échantillonnage durant le plateau RSST1 et rend plus difficile la quantification du VSC notamment dans le cas de l’extravasation de l’agent de contraste (voir chapitre III). Le troisième inconvénient est l’acquisition des différents segments à différents temps pendant que le T1 du compartiment extravasculaire varie en cas d’extravasation. Ceci peut induire une surestimation duVSC.

b) Remplissage partiel du plan de Fourier

Le remplissage partiel du plan de Fourier consiste à acquérir un peu plus de la moitié des lignes de l’espace k (~ 60%) dans la direction de phase ky. L’espace k est symétrique, nous pouvons

140 ainsi estimer l’autre moitié des données de l’espace k grâce à sa symétrie conjuguée (McRobbie 2007).

La figure II.13 permet d’apprécier le temps Treste qui est plus élevé quand l’encodage de phase est linéaire. Ceci permet à la méthode IR-MDEFT 3D d’acquérir un nombre plus élevé de lignes dans la direction ky et ainsi d’augmenter davantage la résolution spatiale en utilisant la méthode de remplissage partiel du plan de fourier.

Par exemple, pour obtenir une résolution de 96 x 96 x 8 (tripler la RS actuelle dans le plan X, Y) en utilisant le remplissage partiel du plan de fourier, il faut remplir environ 57 lignes de l’espace k dans la direction de phase ky. Pour les mêmes paramètres TR, Tinv et TRecho, la méthode IR-FLASH 2D, en utilisant le principe du remplissage partiel du plan de fourier, est incapable de remplir 57 lignes pendant le temps TR (car Tinv (à 325 ms) + 570 ms > 750 ms) mais maximum 42 lignes (Tinv (325 ms) + 420 ms = 745 ms) contrairement à la séquence IR-MDEFT 3D (Figure II.15).

Figure II. 15 : Aimantation longitudinale (Mz/M0) en fonction du temps après équilibre dynamique (répétition # 6). Π est l’impulsion RF d’inversion appliquée au début de l’acquisition et après chaque TR. Mz/M0 est représentée pour T1 = 25 ms. La courbe rouge représente l’aimantation Mz/M0 simulée pour un remplissage linéaire et partiel de l’espace k selon la direction de phase Ky (63.8 % i.e 60 alpha). Le centre de l’espace k est acquis à Tinv = 305 ce qui correspond à α16/α17 (16 impulsions RF α avant le Tinv et 44 impulsions RF α post Tinv). La courbe orange représente Mz/M0

simulée pour un remplissage centrique maximal de 42 impulsions RF α pour une première RF α à Tinv = 325 ms. (d’après (Jivan and others 1997)).

141 D’après la figure II.15 Nous pouvons constater que, dans la configuration d’un remplissage partiel de l’espace k, le gain en résolution spatiale n’est pas au détriment de la résolution temporelle (i.e on acquière une image complète en un même temps TR = 750 ms), ce qui est un point positif pour la quantification du VSC dans le cas où l’AC s’extravase dans le compartiment extravasculaire.

En utilisant la méthode de remplissage partiel de l’espace k, le rapport signal sur bruit sera moins élevé à HRS qu’à BRS car il y aura moins de lignes dans la direction de phase ky acquis et moins d’aimantation par voxel.

II.4.5. Théorie du modèle mathématique développé pour la quantification