Optimisation et application de la séquence 4D-TRAK en IRM cardiaque et des gros vaisseaux

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1 Optimisation et application de la séquence 4D-TRAK en IRM cardiaque et des gros vaisseaux Comment réaliser une ARM 3D dynamique? F Auger, JP Beregi, S Willoteaux, V Gaxotte, Z Naigawi, C Lions Radiologie, Hôpital Cardiologique, CHRU de Lille Remerciement à S.Breil pour les différentes illustrations, Philips Remerciements à toute l équipe des manipulateurs du service de radiologie et imagerie cardiaque et vasculaire, hôpital cardiologique, CHRU de Lille

2 Sommaire Introduction Description de la séquence Stratégie du CENTRA Stratégie du CENTRA keyhole Stratégie du SENSE La séquence 4D-TRAK Objectif de l étude Contraintes de l étude Conditions d acquisition Apnée vs respiration libre Inconvénients de l apnée Optimisation de la séquence Optimisation des paramètres d injection Optimisation des paramètres d acquisition La résolution spatiale La résolution temporelle Résultats de l optimisation Résultats de l acquisition thoracique Déroulement de l acquisition thoracique Synchronisation de l injection Exploration des artères pulmonaires Exploration de l aorte Exemples Anévrismes Dissection aortique Transposition des gros vaisseaux Extension de la séquence à d autres régions Conclusion

3 Introduction 4D TRAK: Time resolved angiography using keyhole La séquence 4D TRAK est une technique d imagerie par RMN qui permet l obtention de plusieurs volumes 3D de haute résolution au cours du temps et à intervalles réguliers, offrant ainsi la possibilité d une analyse temporelle de la vascularisation. Dynamique:1 Dynamique:2 Dynamique:3 Dynamique:4 Dynamique:6 Résolution temporelle Temps

4 Description de la séquence Stratégie du CENTRA Stratégie du CENTRA keyhole Stratégie du SENSE La séquence 4D-TRAK

5 Description de la séquence TRAK (Time Resolved Angiography using Keyhole): Amélioration de la résolution temporelle Combinaison de deux techniques CENTRA (Contrast-Enhanced Timing Robust Angiography) SENSE (Sensitivity Encoding)

6 Techniques CENTRA (Contrast-Enhanced Timing Robust Angiography) Stratégie de remplissage de l espace k Optimiser l acquisition de la phase artérielle Codage du centre de l espace k (information contraste) Réduction de la contamination par le retour veineux Remplissage en premier lieu de la portion centrale de l espace k et ensuite de sa périphérie Montée Concentration Artères Veines Temps

7 Description de la séquence CENTRA keyhole: Méthode qui permet de faire varier le pourcentage central de l espace k qui sera codé durant l acquisition des dynamique. Gain de temps mais perte d information contraste (délimitation des contours)

8 Description de la séquence SENSE (Sensitivity Encoding) Utilisation d antennes en reseau phasé Connaissance de la sensibilité des éléments d antennes (Ref scan) Repliement volontaire A B A B Carte de sensibilité Reconstitution de l image d origine Gain de temps: facteur 2 Perte de S/B Attention au risque de repliement

9 Description de la séquence Référence: Remplissage de la totalité de l espace k Dynamique: remplissage d une portion centrale de l espace k Post traitement: MIP, MIP ciné, MPR Référence Dyn:1 Dyn:2 Dyn:3 Temps Reconstruction des images: Combinaison de la référence et des dynamiques Résolution temporelle

10 Objectif de l étude Contraintes de l étude Inconvénients de l apnée

11 Objectif de l étude L objectif était d établir une séquence d acquisition thoracique qui possédait des temps de dynamique les plus courtes possible afin de discerner les artères des veines pulmonaires tout en préservant une résolution inframillimétrique permettant une visualisation des vaisseaux en distalité. L étude consistait à gérer le compromis existant entre la résolution spatiale et la résolution temporelle.

12 Objectif de l étude Contraintes liées à l étude: Acquisition en apnée ou en respiration libre Discerner les AP des veines pulmonaires Courte durée d injection Résolution temporelle la plus basse possible Préserver une résolution spatiale Interprétabilité des examens Gérer le compromis Durée d acquisition Rapport signal sur bruit Résolution spatiale

13 Condition d acquisition Apnée vs respiration libre

14 Conditions d acquisition Apnée vs Respiration libre

15 Conditions d acquisition Apnée vs respiration libre

16 Conditions d acquisition Inconvénients de l apnée: Rajout d une contrainte Temps limites de la référence (20s): Contraintes: Taille de la matrice Nombre de coupes Reprise de la respiration libre: Induit flou images sur 2 premières dynamiques Référence Dyn:1 Dyn:2 Dyn:3 Dyn:4 Dyn:5 <20s 3 à4s 3 à4s 3 à4s Apnée Respiration Respiration Respiration libre libre libre Demande au patient de tenir une apnée la plus longue possible

17 Conditions d acquisition Inconvénient de l apnée: Images floues lors de la reprise de la respiration Référence 2 premières dynamiques 3éme dynamique Apnée Respiration libre Apnée

18 Optimisation de la séquence Optimisation des paramètres d injection Éviter l opacification simultanée des artères et des veines pulmonaires. Optimisation des paramètres d acquisition Obtenir une durée de référence compatible avec la tenue d une apnée Obtenir une résolution inframillimétrique

19 Optimisation des paramètres d injection Objectif: Éviter l opacification simultanée des artères et des veines pulmonaires. Réduction de la durée du bolus à 5s (10cc à 2cc/s) Dyn1 Dyn2 Dyn3 Dyn1 Dyn2 10cc à 2cc/s Dyn4 Dyn5 Dyn6 Dyn3 Dyn4 Dyn5 20cc à 2cc/s Dyn6 Dyn7 Dyn8 Dynamiques 1, 2 : Artères opacifiées Dynamiques 3: Artères et veines opacifiées Dynamique 4, 5 et 6: Veines opacifiées Dynamiques 1 2 et 3: Artères opacifiées Dynamiques 4, 5, 6 et 7: Artères et veines opacifiées Dynamique 7 et 8: Veines opacifiées Persistance de l opacification simultanée des artères et des veines pulmonaires lors de l injection de 20cc à 2cc/s

20 Optimisation des paramètres d acquisition La résolution spatiale La résolution temporelle

21 Optimisation des paramètres d acquisition La résolution spatiale: La résolution spatiale est fonction de la taille de la matrice et de la taille du champ de vue Obtenir une résolution spatiale inframillimétrique Champ de vue thoracique de 500mm, matrice de 512: Résolution dans le plan de 0.9*0.9mm Épaisseur de coupe: 1.3mm 500mm Pixel de 0.9*0.9mm Résolution: 0.9*0.9*.1.3mm

22 Optimisation des paramètres d acquisition Résolution temporelle: La résolution temporelle dépend de l importance du remplissage de l espace k. Réduire ces différents paramètres afin d obtenir une durée de référence compatible avec la tenue d une apnée Nombre de coupe: 120coupes de 1.3mm Taille de la matrice: Matrice lue de Matrice reconstruite de 560 Espace k Keyhole à 15%: Pourcentage de la portion centrale de l espace k rempli durant l acquisition des dynamiques

23 Résultats de l optimisation Résultats de l acquisition thoracique Déroulement de l acquisition thoracique Synchronisation de l injection Exploration des artères pulmonaires Exploration de l aorte

24 Résultats de l optimisation Résultats de l acquisition thoracique Paramètres d acquisition: 120 coupes de 1.3mm Keyhole : 15% Matrice rec: 560 Résolution temporelle: 3s Résolution spatiale: 0.9*0.9*1.3mm 1 volume 3D d une résolution de 0.9*0.9*1.3mm toutes les 3s Distinction des artères pulmonaires et des veines pulmonaires

25 Résultats de l optimisation Déroulement de l acquisition thoracique Référence Dyn:1 Dyn:2 Dyn:3 Dyn:4 Dyn:5 <20s 3 à4s 3 à4s 3 à4s Apnée Respiration Respiration Respiration libre libre libre Demande au patient de tenir une apnée la plus longue possible Durée d acquisition: respectivement 50s à 1mn05 pour 10 à 15 dynamiques Injection de 10cc à 2cc/s poussée par 30cc à 2cc/s Éviter l opacification simultanée des artères et des veines Pas de bolus track, le délai entre l injection et le début de l acquisition dépend de la région à explorer.

26 Résultats de l optimisation Synchronisation de l injection Exploration de l aorte: Injection de 10cc à 2cc/s poussée par 30cc à 2cc/s Pas de bolus track, le délai entre l injection et le début de l acquisition dépend de la région à explorer. Il faut éviter que cette région se trouve opacifiée durant la période où le patient est en respiration libre, au quel cas les dynamiques d intérêts se trouveraient artefactées. Référence Dyn:1 Dyn:2 Dyn:3 Dyn:4 Dyn:5 <20s 3 à4s 3 à4s 3 à4s Apnée Respiration libre Respiration libre Respiration libre Demande au patient de tenir une apnée la plus longue possible Injection à la fin de la 2 ème dynamique

27 Résultats de l optimisation Synchronisation de l injection Exploration de l aorte: Injection de 10cc à 2cc/s poussée par 30cc à 2cc/s Pas de bolus track, le délai entre l injection et le début de l acquisition dépend de la région à explorer. Il faut éviter que cette région se trouve opacifiée durant la période où le patient est en respiration libre, au quel cas les dynamiques d intérêts se trouveraient artefactées. Référence Dyn:1 Dyn:2 Dyn:3 Dyn:4 Dyn:5 <20s 3 à4s 3 à4s 3 à4s Apnée Respiration libre Respiration libre Respiration libre Demande au patient de tenir une apnée la plus longue possible Injection à la fin de la référence

28 Exemples Anévrismes Dissection aortique Transposition des gros vaisseaux

29 Exemples 4D: Acquisition d images 3D en fonction du temps Examen du 26/03/07 Contrôle de stent thoracique posé le 19/03/07 chez un homme de 72 ans Temps

30 Exemples Indications pour cette technique: Anomalies anatomiques: Anévrisme

31 Exemples 4D: Acquisition d images 3D en fonction du temps Examen du 16/05/07 Contrôle d une dissection aortique de type III survenue au mois de Novembre 2006 Temps

32 Exemples Anomalies anatomiques: Cardiopathie congénitale de type transposition des gros vaisseaux

33 Extension à d autres région Membres supérieurs Membres inférieurs Région abdominale Mise en évidence d un retard de perfusion du parenchyme rénal gauche

34 Conclusion La séquence 3D ARM dynamique (4D-TRAK) permet une analyse temporelle de la circulation. Ainsi optimisée elle offre la possibilité d étudier séparément les artères et les veines pulmonaires malgré la rapidité des flux. Enfin lors de l exploration des membres supérieurs et inférieurs, la haute résolution temporelle de cette séquence limite le retour veineux souvent présent en ARM avec injection.

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