La technique de contrastes synthétiques multiples basés sur le T I

La technique de contrastes synthétiques multiples basés sur le T I

INTRODUCTION

L’un des principaux atouts de l’IRM à ultra-haut champ (≥7T) est de fournir des images haute résolution sans précédent du cerveau humain sain et pathologique grâce à un rapport signal/bruit intrinsèque élevé. De récentes études ont confirmé les avantages cliniques de l’IRM 7T (1-5) et sa valeur ajoutée dans les maladies neurologiques en comparant les images obtenues à 1,5T, 3T et 7T (6-8). Cependant, de par l’augmentation de la fréquence des ondes radiofréquences utilisées, l’imagerie à 7T est soumise à des inhomogénéités accrues du champ B1 ainsi qu’à l’augmentation des taux d’absorption spécifiques (SAR), expliquant l’utilisation préférentielle de séquences en écho de gradient (GRE). La séquence MP2RAGE (Magnetization-Prepared Two Rapid Acquisition Gradient Echoes) (9) a été récemment développée, avec un objectif double : fournir d’une part des images pondérées en T1 indemnes des inhomogénéités de champ B1 habituellement observées à 7T, et obtenir d’autre part une cartographie T1 fiable. Il s’agit d’une séquence 3D en inversion-récupération, fortement pondérée en T1, durant laquelle deux volumes sont acquis en GRE à deux temps d’inversion différents et avec des angles de bascule distincts. La combinaison de ces deux volumes (inv1 et inv2) donne une image appelée UNI, immune aux inhomogénéités B1, ainsi que la possibilité de produire des cartes quantitatives T1. La séquence MP2RAGE s’est donc avérée supérieure à la MPRAGE couramment utilisée, permettant notamment une meilleure segmentation du cerveau non pathologique (9-11). Appliquée à la sclérose en plaques (SEP) à 3T (12) et à 7T (13-14), cette séquence MP2RAGE a montré une meilleure sensibilité dans le décompte des lésions en comparaison aux séquences de référence (notamment dans leur localisation corticale), ainsi qu’une meilleure détection et segmentation automatisées de celles-ci (15). Par ailleurs, MP2RAGE s’est avérée être une séquence clé dans l’exploration à ultrahaut champ des patients présentant une épilepsie partielle (16-18), en fournissant 3 notamment un contraste cliniquement pertinent dans lequel un liseré noir délimite l’interface substance blanche (SB) / substance grise (SG) et améliore ainsi l’identification des malformations corticales (19), dont le diagnostic radiologique n’est pas toujours aisé. Néanmoins, les paramètres initiaux de la séquence MP2RAGE pourraient encore être optimisés pour la visualisation détaillée des couches corticales et des structures profondes (20,21). C’est pourquoi une séquence MP2RAGE avec des temps d’inversion spécifiques, la FLuid And White matter Suppression (FLAWS) (22), a été introduite, idéale pour la visualisation du cortex et des noyaux gris centraux. L’image FLAWS correspond aux pixels d’intensité minimale (mIP) des deux temps d’inversion pour lesquels le signal de la SB et du liquide céphalo-rachidien (LCR) sont annulés : seuls le cortex et les noyaux gris apparaissent hyperintenses. La FLAWS a effectivement été jugée supérieure à 7T, ou du moins complémentaire de l’imagerie conventionnelle T2 3D, en permettant une meilleure visibilité des lésions de SEP (23) et des changements microstructuraux liés aux lésions épileptogènes (24), en particulier dans les cas où les IRM effectuées à plus faible champ étaient considérés comme normales (16). Cependant, en raison de ses paramètres, la FLAWS perd les propriétés clés de MP2RAGE, à savoir une cartographie T1 fiable et une immunité face aux inhomogénéités de champ B1. Globalement, il est pratiquement impossible d’obtenir une visualisation SB/SG optimale, des contrastes spécifiques cliniquement pertinents, et une cartographie T1 précise en effectuant une seule acquisition MP2RAGE avec les paramétrages mentionnés ci-dessus (9,20,22). De surcroit, l’ajout d’une séquence FLAWS au protocole rallonge de façon non négligeable le temps d’acquisition, facteur limitant de son utilisation en pratique clinique. C’est pourquoi nous proposons dans ce travail de construire des images synthétiques homogènes MP2RAGE en se basant sur des contrastes à la demande cliniquement pertinents (dont les contrastes de la FLAWS), via une seule acquisition fiable de la cartographie T1, en réintégrant les équations du signal MP2RAGE. La qualité des images synthétiques et leur valeur clinique ajoutée ont été comparées aux images conventionnelles acquises à 7T par 4 radiologues, sur des patients souffrant de SEP et d’épilepsie, deux pathologies cérébrales clés pour lesquelles les bénéfices cliniques des séquences MP2RAGE et FLAWS à 7T ont déjà été établis. . 

MATERIEL ET METHODES

Population

Vingt et un patients souffrant de différentes formes cliniques de SEP (1 syndrome clinique isolé, 18 formes rémittentes-récurrentes, 1 forme primaire progressive, et 1 forme secondairement progressive) (18 f, âge : 32±7 ans [20-47], durée d’évolution de la maladie : 3±1 ans [1-7] ; voir Tableau A dans les annexes) et 35 patients souffrant d’épilepsie partielle (20 f, âge moyen : 36±10 ans [21-57], durée d’évolution de la maladie : 24±12 ans [3-42]) ont été inclus dans cette étude rétrospective, d’octobre 2017 à décembre 2019. Tous les patients atteints de SEP présentaient des lésions visibles à l’IRM. Vingt et un patients épileptiques présentaient des lésions compatibles avec des lésions épileptogènes (avec différents types et différentes localisations des lésions ; voir Tableau B dans les annexes), tandis que 14 patients épileptiques avaient une IRM considérée comme normale. Le protocole a été approuvé par le comité d’éthique local et les consentements écrits de tous les patients ont été obtenus avant de pratiquer l’IRM. 

Technique IRM

Les acquisitions ont été réalisées à l’aide d’un système d’IRM 7T corps-entier (Siemens Healthineers, Erlangen, Allemagne), équipé d’une antenne tête 1Tx/32Rx (Nova Medical, Wilmington, MA, USA). Des cartographies B1+ à faible résolution ont été acquises à l’aide d’une séquence spin-écho. Les acquisitions MP2RAGE sagittales 3D du cerveau entier (cartographies T1 et FLAWS) ont été réalisées avec une résolution isotrope de (0,6 mm)3 , un champ de vision de 240 mm, un facteur d’accélération d’imagerie parallèle de 3 et un facteur Fourrier partiel 6/8 dans les directions d’encodage de phase et de partition. Les paramètres détaillés de la séquence MP2RAGE acquise classiquement et des images synthétiques sont décrits dans le tableau .1.