Stéatose : Quantification par IRM. O.Ernst. Hôpital C.Huriez, CHRU Lille, France

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1 Stéatose : Quantification par IRM O.Ernst Hôpital C.Huriez, CHRU Lille, France

2 Rappel : Les noyaux des atomes d hydrogène sont dans un environnement moléculaire différent. Cet environnement fait un (faible) écran entre ces protons et le champ magnétique Bo. L écran est plus important dans la graisse que dans l eau. Le champ magnétique est donc plus atténué dans la graisse que dans l eau (quelques millionièmes). La fréquence de précession des protons de la graisse est donc un peu plus faible que la fréquence de précession de l eau (220 Hz à 1.5T, 440 Hz à 3 T).

3 Rappel : Pour les séquences en écho de gradient : Tous les 4,6 ms (1/200 s) à 1,5 T les moments magnétiques des protons de l'eau et de la graisse sont en phase Tous les 2, ,5... ms à 1,5 T les moments magnétiques des protons de l'eau et de la graisse sont en opposition de phase A 3T les valeurs de TE sont divisées par 2

4 B1 90 EAU GRAISSE dans le même voxel 1,5 T Les H+ de l eau tournent plus vite que les H+ de la graisse 2,3 4,6 6,9 9,2 SIGNAL TEMPS ms

5 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 Stéatose hépatique : Si 50 % de graisse signal nul en opposition de phase Si pas de graisse signal identique en phase et opposition de phase

6 1.5T 2.3 ms 18.4 ms Stéatose Opposition de phase Phase Opposition de phase Phase etc

7 Quantification de la stéatose : idée Faire une séquence avec 2 échos en phase et opposition de phase Données : Signal en phase Signal en opposition de phase Sp = k ( %eau + %graisse) So = k ( %eau - %graisse) De plus %eau + %graisse = 1 Résultats : %graisse = (Sp So) / 2 Sp Vérification : Signal noir en opposition se phase (So=0) => graisse = 50 % Signal identique en phase et opposition (Sp=So) => graisse = 0 %

8 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 1 La stéatose peut elle dépasser 50 % de graisse? NON Difficultés 2 3 échos sont nécessaires pour tenir compte de la décroissance du au T2* entre chaque écho Difficultés 3 Le T1 de la graisse et du foie n'est pas identique => faire une séquence qui dépend peu du T1 en choisissant un TE < à 20 % Difficultés 4 Une petite partie de la graisse (#10%) n'est pas prise en compte Difficultés 5 Le résultat ne correspond pas à la valeur donnée par les anatomo-pathologistes

9 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 1 La stéatose peut elle dépasser 50 % de graisse? Peu probable Foie d'oie gavée 54,6 % de graisse Ann Zootech 1994 Salichon et col.

10 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 1 La stéatose peut elle dépasser 50 % de graisse? NON Difficultés 2 3 échos sont nécessaires pour tenir compte de la décroissance du au T2* entre chaque écho Difficultés 3 Le T1 de la graisse et du foie n'est pas identique => faire une séquence qui dépend peu du T1 en choisissant un TE < à 20 % Difficultés 4 Une petite partie de la graisse (#10%) n'est pas prise en compte Difficultés 5 Le résultat ne correspond pas à la valeur donnée par les anatomo-pathologistes

11 2.3 ms 4.6 ms Baisse de signal du foie due à un raccourcissement du T2* 6.9 ms 9.2 ms

12 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 2 Il n'a pas été tenu compte de la décroissance du au T2* entre chaque écho => 3 écho En mesurant le signal sur les 2 premiers échos en phase, il est possible de calculer la baisse de signal due au T2* entre un écho en opposition de phase et un écho en phase Le % de baisse de signal du au T2* entre le 1er écho en opposition de phase et le 1er écho en phase est égal à la moitié du % de baisse entre les 2 premiers écho en phase

13 Exemple à 1,5 T Baisse de 20 % par le T2* 40 TEop TEph1 TEph2 Le signal baisse de 20 % entre les TE 4,6 ms et 9,2 ms Il baisse donc par l'effet de T2* de 10 % en 2,3 ms

14 Exemple à 1,5 T Baisse de 10 % par le T2* Baisse de 20 % par le T2* 40 TEop TEin1 TEin2 Pour calculer la stéatose il faut supprimer l'effet T2* entre 2,3 et 4,5 ms. Il faut augmenter le signal mesuré à 4,6 ms de 10 % La bai Dans la formule, il faut utiliser la valeur 55 pour l'écho en phase (55-33)/2*55 = 0,1 soit 20 % de graisse

15 En réalité la décroissance due au T2* entre les échos est exponentielle. Le coefficient à appliquer au signal du premier écho en phase est en fait : Coefficient : Sp1 / Sp2 Au total pour calculer la stéatose : - Faire une séquence 3 échos (opp phase1 phase2) - Calculer le coefficient correcteur Sp1 / Sp2 - Calculer le signal corrigé de la première mise en phase Spcor = Sp1 * Coefficient correcteur - Calculer la stéatose %graisse = (Spcor So) / 2 Spcor Dans notre exemple : coefficient 11,8 %, % de graisse 20,4 %

16 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 1 La stéatose peut elle dépasser 50 % de graisse? NON Difficultés 2 3 échos sont nécessaires pour tenir compte de la décroissance du au T2* entre chaque écho Difficultés 3 Le T1 de la graisse et du foie n'est pas identique => faire une séquence qui dépend peu du T1 en choisissant un TE < à 20 % Difficultés 4 Une petite partie de la graisse (#10%) n'est pas prise en compte Difficultés 5 Le résultat ne correspond pas à la valeur donnée par les anatomo-pathologistes

17 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 3 Il n'a pas été tenu compte de la valeur de T1 différente entre l'eau et la graisse Solution : Le T1 correspond à la repousse du moment magnétique sur l'axe Z après une impulsion d'excitation. => Pour diminuer la pondération il faut utiliser des séquences avec un faible angle de bascule (maximum 20 )

18 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 1 La stéatose peut elle dépasser 50 % de graisse? NON Difficultés 2 3 échos sont nécessaires pour tenir compte de la décroissance du au T2* entre chaque écho Difficultés 3 Le T1 de la graisse et du foie n'est pas identique => faire une séquence qu dépend peu du T1 en choisissant un TE < à 20 % Difficultés 4 Une petite partie de la graisse (#10%) n'est pas prise en compte Difficultés 5 Le résultat ne correspond pas à la valeur donnée par les anatomo-pathologistes

19 Difficultés 4 Une petite partie de la graisse (#10%) n'est pas prise en compte Étude sur fantôme (produits laitiers) Concentration Mesurée en graisse La ligne rouge correspond à un résultat qui serait parfait Carrés bleus : mesures réelles Concentration réelle en graisse La mesure sous estime systématiquement la concentration en graisse de quelques %

20 En fait la constante d'écran des H+ faisant partis des groupements CH2 est différente de la constante des H+ faisant partie des CH, des CH3 ou des COOH => la mesure simple décrite ignore des CH et les COOH Exemple d'acides gras Acide palmitique CH3( CH2)14 COOH 32 H+ 28 font partis des CH2 => la mesure IRM ignore 4/32 des H+ soit 12 %

21 Quantification de la stéatose : Difficultés Difficultés 1 La stéatose peut elle dépasser 50 % de graisse? NON Difficultés 2 3 échos sont nécessaires pour tenir compte de la décroissance du au T2* entre chaque écho Difficultés 3 Le T1 de la graisse et du foie n'est pas identique => faire une séquence qui dépend peu du T1 en choisissant un TE < à 20 % Difficultés 4 Une petite partie de la graisse (#10%) n'est pas prise en compte Difficultés 5 Le résultat ne correspond pas à la valeur donnée par les anatomo-pathologistes

22 Difficultés 5 Le résultat ne correspond pas à la valeur donnée par les anatomo-pathologistes Le résultat IRM donne un % de graisse par rapport à la masse du foie. Cette valeur ne dépasse quasiment jamais 50 % Le résultat anatomo-pathologique correspond au % d'hépatocytes stéatosiques. Cette valeur peut atteindre 100 %. De façon très approximative, il faut multiplier pas un peu plus de 2 la valeur IRM pour avoir une idée de la valeur anatomopathologique.

23 Quantification de la stéatose : méthode pratique (avec simple tableur) 1 faire une séquence 3 échos opposition de phase1 / phase1 / phase2 (à 1,5T 2.3 / 4,6 / 9,2) Remarque : sur certaine machine le temps inter écho doit être constant. Il faut alors faire une séquence 4 échos opposition de phase1 / phase1 / opposition de phase2 / phase2 (à 1,5T 2.3 / 4,6 / 6,9 / 9,2). Le 3ème écho ne servira à rien pour la mesure. 2 Mesurer le signal sur les échos en phase et calculer le coefficient correcteur Coefficient = Sp1 / Sp2 3 Calculer le signal corrigé du premier écho en phase Spcor = Sp1 * coefficient

24 Quantification de la stéatose : méthode pratique (avec simple tableur) 1 Faire une séquence 3 échos opposition de phase1 / phase1 / phase2 2 Mesurer le signal sur les échos en phase et calculer le coefficient correcteur Coefficient = Sp1 / Sp2 3 Calculer le signal corrigé du premier écho en phase Spcor = Sp1 * coefficient 4 Calculer la stéatose %graisse = (Spcor So) / 2 Spcor Le résultat est calculé de 0 à 1 => multiplier par 100 pour avoir le chiffre en %

25 Conclusion La quantification en IRM de la stéatose est une méthode simple et reproductible. Attention, il faut que le signal du foie soit nettement au dessus du bruit de fond sur le 2ème écho en phase pour conserver une mesure fiable. => Impossibilité de quantifier la stéatose en cas surcharge en fer importante.