O. ErnstHôpital C.Huriez, CHRU Lille

IRM et DEPLACEMENT CHIMIQUEIRM et DEPLACEMENT CHIMIQUE

IRM : Je n’y comprend rien…

Pourquoi les organes (reins par exemples) sont parfois entourés d’un coté par une ligne blanche et de l’autre par une ligne noire ?

Pourquoi ces mêmes organes peuvent ils être parfois entourés par un liseré noir sur l’ensemble du pourtour ?

Pourquoi une séquence in – opp ?

Diminution du signal du foie en opposition de phase, pourquoi ???

?

?

?

En IRM la fréquence F de précession est proportionnelle au champ magnétique B

F (Hz) = γ B (Tesla)

γ constante gyromagnétique

Avec B = Bo (aimant de la machine) + dB

dB représente les variations de champ magnétique local.

Chaque atome crée une minime aimantation (très très très faible).

Cette aimantation dB s’ajoute à Bo pour les atomes voisins.

La valeur de l’aimantation dB qui s’ajoute à Bo varie selon le type d’atome et la distance.

Chaque tissus étant composé d’atomes différents placés de façons différentes, dB est différent pour chaque tissus.

HH

O

HH

O

H

H

H

H

H

H

C C C

dB faible

dB fort

eau graisse

HH

O

HH

O

HH

OHH

O

HH

O

Les molécules d’acides gras sont plus éloignées les unes des autres

que les molécules d’eau

B

B0

dB

B0

dB

B0

dB

EAU GRAISSE

B eau

B graisse

F

B0

dB

B0

dB

B0

dB

EAU GRAISSE

F eau

F graisse

En pratique …

B eau > B graisseF eau > F graisse de 3,5 ppm

Exemple à 1.5 T

B eau = 64,000220 MhzB Graisse = 64,000000 Mhz

Pour 64 millions de tours par secondes 220 tours de différence …

3,5 ppm (partie par million) = 3,5 / 1000000

C’est négligeable !

NON

2 effets : 1 décalage graisse eau 2 effet du TE

Décalage chimique : effet de 1er ordre

Rappel : dans une image IRM un axe est codé en fréquence, l’autre en phase.

Comme la graisse et l’eau non pas la même fréquence, l’image de la graisse est décalée par rapport à l’image de l’eau et des tissus dans l’axe du codage de fréquence.

Si le décalage est supérieur à 1 pixel il devient visible

graisse graisseRéalité

Fréquences

Image IRM

eau

Gradient de fréquence

Comment diminuer le déplacement chimiquede 1er ordre

Quelques possibilités :

Augmenter la bande passante (bande de fréquences plus grande par pixel) (sur la machine Philips diminuer le water fat shift).

En IRM tout se paye …

Plus de fréquences = plus de bruit => S/B diminue…

Décalage chimique de 1er ordre

Du à la différence de fréquence de précession entre l'eau et la graisse

=> décalage de la localisation spatiale de l'eau et de la graisse dans l'axe du gradient de fréquence.

=> pour toutes les séquences

=> pour toutes les TE

Décalage chimique de 1er ordre

Cas particulier de l'écho planar (et donc en diffusion)

Mark S. Cohen, Ph.D. in Functional MRI 1998 PA Bandettini and C Moonen. .

La différence de phase eau graisse s'accumule durant toute l'acquisition de l'image du fait de l'absence d'impulsion RF (B1) entre les échos qui « force » les protons à se mettre en phase.

=> Très important décalage dans le sens de la phase (plusieurs cm).

Déplacement chimique de 2ème ordre

Uniquement pour les séquences en écho de gradient, c'est à dire sans impulsion RF (B1) entre l'impulsion

d'excitation et l'écho

Après l’impulsion d’excitation du début d’une séquence Tous les protons sont en phase.

Après l’excitation chaque proton de la graisse fait donc 220 tours de moins que ceux de l’eau par seconde.

Opposition de phase

• Différence de fréquence de rotation des H+ de l’eau et de la graisse

• 220 Hz à 1,5 T

• Mise en phase tous les 1/220e secondes

à 4,6 9,2 13,8 etc ms

• Mise en opposition de phase (1/2 tour de décalage)..

à 2,3 6,9 11,5 etc ms

B190°

2,3 4,6 6,9 9,2

EAU GRAISSE dans le même voxel

TEMPS ms

1,5 T

Les H+ de l’eau tournent plus vite que les H+ de la graisse

SIGNAL

Phase - Opposition de phase

DANS UN VOXEL

1) En phase :

signal total = signal eau + signal graisse

2) En opposition de phase :

Signal total = signal eau - signal graisse

TE = 4,6 Phase

TE = 2,3 Opposition de phase

HUILE

EAU

TE = 4,6 ms Phase

TE = 2,3 msOpposition de phase

Stéatose (= dépôt de graisse dans le foie) homogène

4.62.3 6.9

FOIE NORMAL

STEATOSE

TE

Signal

1,5 T

STEATOSE HEPATIQUE

• En phase : signal iso intense

• En opposition de phase : signal hypo intense

CANCER COLIQUE

Ilot de foie stéatosique

Déplacement chimique de 1er ordre

Décalage eau graisse

Pour toutes les séquences

Pour toutes les valeurs de TE

Dans l'axe du gradient de fréquence (et phase pour écho planar)

Déplacement chimique de 2ème ordre

Pour les séquences en écho de gradient

Pour des valeurs spécifiques de TE (2,3 6.9 ... ms à 1,5 T)..

Soustraction du signal de la graisse au signal de l'eau dans un voxel

=> si 50% eau & 50% graisse dans un voxel : disparition du signal