Reconstructions des images IRM

Reconstructions des images IRM

Les séquences d’enregistrement permettent de créer une image dont le contraste va dépendre d’une combinaison entre le temps de relaxation spin-réseau, le temps de relaxation spin-spin et la densité de protons. Selon le choix des paramètres d’acquisition, il est possible d’obtenir des images très différentes, dont l’une donnera une plus forte intensité à la substance grise du cerveau et une autre à la substance blanche par exemple. Avant de construire l’image IRM, il est important d’utiliser la séquence appropriée à l’application que l’on veut en faire afin d’optimiser le contraste choisi. Les séquences d’enregistrement sont classées en termes d’imagerie. On peut ainsi distinguer l’imagerie classique de l’imagerie rapide ou de l’imagerie ultra-rapide [5].

Une séquence d’impulsions (ou d’acquisition) est l’ensemble des impulsions RF et de gradients pour acquérir les données en IRM. Il existe deux grandes familles de séquences en IRM, celle des échos de spin (ou spin écho) et celle des échos de gradients (ou gradient écho ou parfois gradient recalled echo) [1]. Dans ce chapitre on va détailler ces deux séquence tout en mettant l’accent sur leurs importance et inconvenant sur la qualité, et le temps d’acquisition de l’image.

séquence Echo de Spin

La séquence écho spin est particulièrement fondamentale en IRM. Elle permet d’obtenir différents types de pondération (T1, T2 et en densité de protons 𝘱0) en changeant les deux paramètres fondamentaux à savoir le temps d’écho TE et le temps de répétition TR. Cette séquence est composée d’une impulsion d’excitation suivie d’une autre impulsion RF dite de refocalisation. Dans la plupart des cas, l’angle de bascule est de 90° pour l’excitation et de 180° pour la refocalisation [2].

Techniques basées sur l’écho de spin

La séquence Echo de Spin (SE) exploite le processus de relaxation pondéré en T2. Les séries d’impulsions sont: 90°-TP-180° (TP est le temps séparant l’application des deux impulsions RF). Cette série d’impulsion est choisie afin d’éliminer l’influence du champ magnétique externe non homogène B0. Dans la réalité, il est impossible de créer un champ magnétique homogène à 100% sur le volume imagé. En IRM, ceci a comme conséquence un effet supplémentaire de déphasage des spins en raison de l’inhomogénéité du champ magnétique principal. Les protons subissent un déphasage plus rapide en raison du cumul des champs magnétiques produits par leurs voisins T2 et par la variation spatiale du champ externe B0. Ce cumul des deux processus de déphasage en parallèle donne un T2* mesurable plus court que T2 propre du tissu. On élimine l’effet de l’inhomogénéité de B0, en utilisant la méthode Echo Spin (SE). Quand le moment magnétique est placé dans le plan XY par l’impulsion 90◦, les deux processus de déphasage ont lieu dans la période de temps TP. L’application de l’impulsion 180◦ refocalise les dipôles élémentaires. Cette refocalisation serait parfaite si les seuls effets de déphasage étaient liés au champ magnétique externe. Le signal écho Spin est un signal IRM pondéré en T2. Le choix approprié de la valeur de TR et de TE peut aider à commander le contraste T1 ou T2 de l’image.

Ce Temps TP joue un rôle important dans la maîtrise du contraste de l’image, que nous avons déjà défini. Par ailleurs, la formation d’une image nécessitant l’acquisition de plusieurs signaux, la séquence d’acquisition est répétée plusieurs fois avec une période d’application de la séquence égale à TR .

Séquence Echo de Gradient 

La séquence écho de gradient est formée en utilisant une inversion du gradient de lecture. En imagerie par écho de gradient conventionnelle, seule la partie de refocalisation de la trajectoire de l’espace k est mesurée en considérant que le déphasage du signal aussi bien que le codage de phase a été exécuté avant l’acquisition des données [1].

Technique basée sur l’écho de gradient

Les séquences d’écho de gradient ont été développées pour faire de l’imagerie rapide et sont très répandues en 3D. Contrairement aux échos de spin, ces séquences n’utilisent pas d’impulsion de refocalisation mais juste une impulsion d’excitation α  généralement inférieure à 90°. A la place, on crée l’écho en changeant le signe du gradient d’encodage de fréquence. Pour ce faire, on ajoute un gradient de déphasage appelé aussi encodage de phase de signe opposé avant le gradient d’encodage de fréquence.

Comparaison des deux séquences de bases

 ➤ La séquence écho de spin permet de s’affranchir des inhomogénéités du champ magnétique, mais nécessite deux impulsions sélectives, une de 90° et l’autre de 180°, en présence du gradient de sélection de coupe, ce qui limite la durée minimum du temps d’écho. L’impulsion de 90° dans la séquence ES annule la composante longitudinale, ce qui ne permet pas d’utiliser des temps de répétition très courts. Le contraste est variable en fonction du choix du temps de répétition et du temps d’écho.

 ➤ La séquence écho de gradient, par contre, est sensible aux inhomogénéités du champ magnétique Bo. Il peut y avoir des problèmes dans l’utilisation de cette séquence en cas de présence aux voisinages du plan de coupe de l’objet. Cette séquence ne nécessite qu’une impulsion sélective, ce qui permet des temps d’écho plus courts. Elle permet surtout d’utiliser de petits angles d’excitation, qui n’annulent pas la composante longitudinale et autorisent ainsi des temps de répétition très courts, permettant l’accès à l’imagerie rapide. Le contraste est variable, en fonction du temps de répétition et du temps d’écho, mais aussi en fonction de l’angle de basculement α.