Imagerie digitale et optimisation des séquences IRM

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1 Imagerie digitale et optimisation des séquences IRM

2 Digital / analogique Source [2]

3 Bit = 0 ou 1 Définitions 1 nombre binaire = ensemble de bits (par exemple 0111) 1 byte = 8 bits (par exemple ) L image numérique est Échantillonée : matrice de pixels (par ex. 512 * 512) Quantifiée : l intensité dans chaque pixel ne peut prendre qu un nombre fini de valeurs (par exemple 0, 1, 2,, 254, 255) Codeé : la valeur de l intensité est représenté par un nombre binaire ( par exemple 4 = ) Voxel = petit volume du corps du patient correspondant à un pixel

4 Matrice et champ de vue Champ de vue (FOV) = taille de l image [mm] Pas nécessairement carrée (FOV FE * FOV PE ) Matrice d acquisition Exprimée en nombre de pixels Direction d encodage de fréquence : N FE Direction d encodage de phase : N PE Taille du pixel Direction d encodage de fréquence : Direction d encodage de phase : Δy = FOV Δx = NFE FOVPE NPE FE

5 Epaisseur de coupe / gap Δz = épaisseur de coupe Gap entre les coupes Introduit pour parer aux imperfections des impulsions RF Risque des rater des petites lésions Solution : acquisition entrelacée ou 3D (longue) Source [2]

6 Résolution Résolution spatiale = capacité de discerner spatialement deux structures proches Augmente quand la taille du pixel diminue en diminuant le FOV en augmentant la matrice en diminuant l épaisseur de coupe

7 Temps d acquisition Dépend du nombre d acquisitions pour moyenner (NSA) du temps de répétition (TR) du nombre de pas d encodage de phase (N PE ) du nombre de coupes (la dépendance est fonction des paramètres de la séquence) Temps d'acquisition NSA.TR. NPE

8 Bande passante Largeur de la gamme de fréquences autour de la fréquence de Larmor Exprimée en : khz (par exemple ± 10 khz) Hz par pixel (par exemple 78.2 Hz par pixel pour une matrice 256) Nombre de pixels entre l eau et la graisse (par exemple 2.8 pixels) Source [2]

9 Rapport signal sur bruit (I) Signal dépend de la taille du pixel de la séquence du tissu SNR = signal bruit signal Δx Δy Δz Fseq tissu

10 Rapport signal sur bruit (II) Bruit = variation aléatoire et non désirée du signal Bruit électronique Bruit électrique des tissus où bruit BW NSA NPE NFE BW est la bande passante (largeur de la bande de fréquence) NSA = nombre d acquisitions du signal (pour moyenner) N FE = nombre de pas d encodage de fréquence N PE = nombre de pas d encodage de phase

11 Rapport signal sur bruit (III) SNR = FOV FE. FOVPE. Δz. Fseq tissu BW. N FE. N PE. NSA Permet de calculer l influence d une modification des paramètres sur le SNR

12 Contraste Capacité de discerner le tissu 1 du tissu 2 Dépend des paramètres de la séquence (TE, TR, TI, FL) C = S S S S 2 2

13 Affichage Réglage du contraste à l écran par le choix du centre et de la largeur de la fenêtre Source [2]

14 Optimisation Champ magnétique statique Antenne Contraste FOV et résolution spatiale Temps d acquisition NSA Largeur de bande

15 Si champ B 0 Influence du champ SNR (quasi linéairement) Contraste T1 Artefacts de susceptibilité $$$ 0,5 T 1,5 T

16 SNR dépend : Influence de l antenne Du type d antenne (linéaire, quadrature, réseau phasé) De la taille de l antenne Toujours choisir l antenne la + adaptée à la partie du corps à imager Antenne corps entier Antenne tête

17 Contraste Dépend des paramètres de la séquence Technique (SE, GE, IR, ) TR, TE, TI, FL Le choix de ces paramètres modifie la qualité de l image Source [2]

18 Influence du TR Si TR Pondération T1 Signal SNR Temps d acquisition

19 Influence du TE Si TE Pondération T2 Signal SNR

20 FOV Choisir l orientation des coupes Choisir la direction d encodage de fréquence suivant l axe de la plus grande dimension de l anatomie Choisir la direction d encodage de phase suivant l autre dimension et choisir le rectangulaire FOV le plus petit qui contient la structure à imager (! Repli spectral)

21 FOV rectangulaire FOV diminué dans la direction d encodage de phase Le pixel reste carré Temps d acquisition Source [2]

22 Influence du FOV A matrice donnée, si FOV Signal SNR Résolution FOV 22 FOV 24 FOV 14 FOV 18

23 A FOV donné, si matrice Résolution spatiale SNR Signal Bruit Temps d acquisition Résolution spatiale

24 Epaisseur de coupe Si épaisseur de coupe Résolution spatiale Volume partiel SNR Temps d acquisition (si même couverture) en 5 mm 5mm en 3 mm 3mm

25 Gap entre les coupes (I) Si gap Perte de signal à cause du cross-talk Résolution spatiale Risque de ne pas imager des petites lésions Compromis Gap = 10 % * épaisseur en ES Gap = 20 % * épaisseur en IR Solution Acquisition entrelacée ou 3D (longue)

26 Gap entre les coupes (II)

27 Temps d acquisition Temps d acquisition si : TR (! Contraste! ) N PE NSA Techniques de du temps d acquisition : FOV rectangulaire Half fourier 50% de gain de temps SNR diminue de 30 % Zero filling Perte de résolution spatiale Source [2]

28 NSA Number of signal acquisitions (NSA) On acquiert plusieurs fois l image et on moyenne Si NSA SNR ( NSA) Temps d acquisition 1 NSA 3 NSA

29 Bande passante Si bande passante Bruit SNR Artefact du déplacement chimique

30 Livre de référence

31 Sources [1] Young and Freedman, «University Physics - 10th Edition», Addison Wesley, 2000 [2] McRobbie, Moore, Graves and Prince, «MRI From Picture to Proton», Cambridge University Press, 2003