Spectroscopie par résonance magnétique

Aspects théoriques et pratiques

Damien GalanaudService de NeuroradiologieHôpital La Pitié Salpêtrière

Objectifs

- Comprendre les bases de la spectroscopie

- Maitriser la programmation d’une séquence de spectro

- Comprendre les artéfacts, et les moyens de les corriger

- Connaître les applications en dehors du proton et du cerveau

H2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2O

Principe général de l'IRM

H2OH2O

H2O

H2O

H2O

H2O H2O

H2O

H2O

H2O

Principe général de la SRM

H2OH2O

H2O

H2OI I

• IRM : recueil du signal des molécules d ’eau

• SRM :

• suppression du signal de l ’eau

imageimage

En résumé:

• suppression du signal de l ’eau

• recueil du signal des molécules dissoutes

• Même appareil, même examen

caractérisation métaboliquecaractérisation métabolique

FTFTHHHH

SignalSignal

[ ][ ]TETEBB

fréquencefréquence

FIDFID

Impulsion RFImpulsion RF

Principe: utilisation des différences de fréquence

de résonance des protons des différentes

molécules

Transformée de FourierTransformée de Fourier

HHHH

I

tempstempsFFréquence/déplacement chimiqueréquence/déplacement chimique

HH

HH

I I

TE Court (STEAM 20 ms)TE Long (PRESS 135 ms)

2 temps d'écho réalisables

NAA

tCr

SRM à temps d'écho long

tCrtCho

NAANAA (N-Acetyl-Aspartate) : index de souffrance ou de mort neuronale

NAA

Cr/PCrChoLac

TE = 135 msTE = 135 ms

NAANAA (N-Acetyl-Aspartate) : index de souffrance ou de mort neuronale

LacLac (Lactate) : témoin d ’un processus ischémique, d ’un dysfonctionnementmitochondrial ou d ’une infiltration macrophagique

CHOCHO (Choline) : marqueur des membranes (lésions, renouvellement),de la myéline ou d ’une inflammation (bétaïne)

Cr/PCrCr/PCr (Créatine-Phosphocréatine) : marqueur de densité cellulaire

NAA

tCr

SRM à temps d'écho court

Lipides

tCho

Ins Glx

mI:

mI

ChoCr

NAA

Cr

Glx Lip

TE = 35 ms

mI: myoinositol, glie normale

Glx: glutamine-glutamate, « neurotransmetteurs »

Lip: lipides, nécrose ou contamination (scalp)

SRM Monovoxel

Avantagesrapide (1 mn)

traitement simple

Inconvénientsun seul point

Imagerie métabolique (CSI)

Avantagemultiples points d ’étude

= profil métabolique

Inconvénientslong (13 mn)

traitement complexe

Créatine CholineNAA Choline

Choline/CréatineCholine/NAA

Quand fait-on de la spectro ?

- Tumeurs

- Bilan initial

- Suivi évolutif

- Maladies métaboliques

- Bilan étiologique d’un trouble neurologique, d’une encéphalopathie

- Suivi de malade sous traitement

- Comas

- Autres

Suivi = nécessité de positionner le voxel toujours au même endroitSauvegarder et transférer sur IMPAX les localisers +++

Critères de qualité d’un spectre

SNR

Largeur spectrale

- Qualité du shim

- Qualité du WS

- Antenne

- Champ magnétique

Mise en place d’une séquence de spectro

- Positionnement du voxel

- Positionnement des OVS

- Est-ce faisable ?

Mise en place d’une séquence de spectro

- Shim localisé (Largeur H2O, NAA)

B B

< 10 Hz: OK

> 15 Hz: Pas bon

B B

distance distance

Mise en place d’une séquence de spectro

- Suppression du signal de l’eau (% WS)

- Acquisitions

- FT, reconstruction

- Réglage du gain (TG, % signal)

Fréquence Fréquence

Positionnement du voxel

Positionnement des OVS

- Pas de règle absolue

- Attention au recouvrement

Taille du voxel

96 nex

96 nex

Nombre d'acquisitions

96 nex

32 nex

La SRM en dehors du proton

- Possibilité d’étudier d’autres noyaux

- 3T et plus !

- Nécessité de faire une acquisition d’image de repérage (H) puis la SRM

- Fréquences de résonnance différentes Antennes dédiées

- Antennes mono atome (surfaciques)

- Antennes à découplage- Antennes à découplage

- Noyaux étudiables

- P31 Métabolisme énergétique (muscle, cerveau)

- Na23 AVC, SEP, métabolisme rénal

- C13 Cycle de Krebs (ça coûte très très cher !)

- Possible théoriquement dès 1.5T mais signal très faible

- Intérêt théorique

- Métabolisme énergétique

- Mesures de pH

- Nécessite des antennes à découplage

SRM du phosphore

- Muscle >>> Cerveau

- Possibilités de faire des épreuves dynamiques

- Applications pratiques: myopathies, pathologies vasculaires, cytopathies

mitochondriales, schizophrénie, Parkinson…

Pi

PDE

PCr

γγγγATP

ααααATP

ββββATP

HEP

pH

La SRM en dehors du cerveau

- Difficultés

- Nécessite une immobilité prolongée

- Problème lié au signal de la graisse

- Applications essentiellement en pathologie tumorale (choline)

- Prostate: étude du pic de citrate + choline. Intérêt: diagnostic du cancer, suiviévolutif sous hormonothérapie/radiothérapie

- Sein

- ORL

- Foie

- …

Kurhanewicz and Vigneron, Magn Reson Imaging Clin N Am 2008 16, 697-x

Conclusion

- SRM cérébrale facilement réalisable en routine

- Nécessité de bien comprendre le fonctionnement de la séquence

- SRM extra cérébrale: routine en prostate, le reste en développement

- SRM extra protonique du domaine de la recherche.