Acquisition d images pondérées en diffusion

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Anne-Claire Beaudet
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1 Acquisition d images pondérées en diffusion Julien Sein, Centre IRM-INT

2 Sommaire La séquence d acquisition Non-linéarité des gradients Champ off-resonance Distorsions de susceptibilité Courants de Foucault Protocole du HCP L accélération Stratégies d acquisition

3 Séquence d imagerie de diffusion Acquisition monopolaire M "# = M % e '() + ( * e ',..

4 Non linéarité des gradients et gradients de diffusion bammer et al. 2003

5 Non linéarité des gradients et gradients de diffusion bammer et al. 2003

6 Non linéarité des gradients et gradients de diffusion bammer et al. 2003

7 L acquisition EPI L espace-k: - k est proportionnel au FOV -2k max est proportionnel à la résolution (taille du pixel)

8 Le motif d images EPI D après la documentation de BrainVoyager ( Rainer Goebel)

9 Les déformations de l imagerie de diffusion: observations Anatomie T1 Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016) Image de diffusion P->A

10 Les déformations de l imagerie de diffusion: observation Les déformations ne sont même pas constantes au sein de la même acquisition! Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

11 Les déformations de l imagerie de diffusion: observation Les déformations ne sont même pas constantes au sein de la même acquisition! Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

12 Les déformations de l imagerie de diffusion: observation Les déformations ne sont même pas constantes au sein de la même acquisition! Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

13 Le champ off-resonance: son effet Cet objet imagé dans ce champ magnétique Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

En connaissant les paramètres d imagerie, on peut corriger les images en

14 Le champ off-resonance à l origine des déformations Le champ off-resonance peut être converti en carte de déplacement des pixels => En connaissant les paramètres d imagerie, on peut corriger les images en reproduisant la transformation inverse Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

15 L origine du champ off-resonance Deux sources: - l objet (la tête) lui-même du fait de sa susceptibilité magnétique - les gradients de diffusion par les courants de Foucault (Eddy currents) Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

16 L origine du champ off-resonance Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

17 L origine du champ off-resonance Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

18 L origine du champ off-resonance Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

19 L origine du champ off-resonance => il faut estimer Un par sujet Un par volume Comment? Voir avec Lucile Brun cours suivant Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)

20 L artefact de susceptibilité magnétique Origine: La bande passante par pixel est de l ordre de grandeur du gradient de susceptibilité magnétique Exemple: Bandwidth/pixel (RO)= 2000Hz/Pix, matrice de 84 x 84 => Readout bandwith = 168 khz => dwell time =15us => echo spacing: 1/2000=0.5ms => readout time: 0.5 x84=42ms =>BW/pix (PE)=24Hz Exemple: champ off-resonance de 200Hz Effet: Déplacement des pixels dans la direction du codage de phase - déplacement en lecture: 0.1 pixel - déplacement en phase: 8 pixels!

21 Diminution de l artefact de susceptibilité Solutions: - Diminuer le gradient de susceptibilité: shim - Augmenter la bande passante en phase En pratique: 1. Mode shim avancé, choix du volume d ajustement 2. Diminuer l écart inter-écho en augmentant la bande passante en lecture (optimum à trouver) 3. Diminuer nombre de lignes: diminuer résolution et/ou diminuer champ de vue dans la direction de phase et/ou accélération parallèle (GRAPPA / SENSE) 4. Diminuer l écart inter-écho en divisant le temps de lecture d une ligne

22 Artefacts: Courants de Foucault => Adaptation de la consigne sur les gradients pour obtenir la forme souhaitée Le Bihan et al. JMRI (2006)

23 Diminution des Courants de Foucault: acquisition bipolaire Inconvénient: TE rallongé, S/B diminue

24 Choix d acquisitions du HCP

25 L acquisition «multibandes» Acquisition classique: TA= N directions x TR TR=N coupes x Temps de lecture d une coupe Acquisition multibandes: TR MB =TR/N bandes => TA MB = TA/N bandes!!! Setsompop et al., NeuroImage 2012 Koopmans, ESMRMB course 2016

26 Acquisition parallèle (ipat) Integrated Parallel Acquisition Techniques

27 Reconstruction d images avec ipat

28 Accélération en IRM de diffusion b=0 MB=1, GRAPPA=3 b=0 MB=2, GRAPPA=0 b=0 MB=3, GRAPPA=0 =0 MB=3, GRAPPA=2

29 Accélération en IRM de diffusion b=2000s/mm 2 MB=1, GRAPPA=3 b=2000s/mm 2 MB=2, GRAPPA=0 b=2000s/mm 2 MB=3, GRAPPA=0 b=2000s/mm 2 MB=3, GRAPPA=2

30 Accélération en EPI Acquisition parallèle Sense-Grappa : ipat 2, 3, 4,... -> temps d acquisition et TR plus courts -> TE plus court en EPI -> moins de distorsions en EPI -> perte de SNR (en R) ) -> sensibilite accrue aux mouvements Multiband : MB factor 2, 3,..., 8,... -> TR plus courts: divisés par 2, 3,...8! -> utilisable avec ipat -> pas de perte de signal -> g-facteur: contamination entre les coupes -> pulses plus longs: TE plus longs

31 Quel b choisir? Mais le S/B diminue avec b Cottaar, cours du HCP, Boston 2016

32 Choix de la résolution spatiale Graine: aire de la main M1 Sotiropoulos et al. NeuroImage, 2016

33 Stratégies d acquisitions Le temps d'acquisition est modulable avec le facteur MB Le TE est diminué avec l'ipat et rallongé avec le MB Protocole à adapter en fonction des applications et du post- traitement (correction de distorsions, courants de Foucault..) : EX: topup: nécessité d images AP-PA, eddy: échantillonnage sur la sphère complète Plusieurs b recommandé (> 60 pour la tractographie), b=300 pour modéliser diffusion dans le LCR?

34 Recommandations du HCP Eddy nécessite soit une échantillonnage complet sur toute la sphère et/ou l acquisition complète en double encodage de phase Si le nombre de directions >60, mieux vaut faire une acquisition complète blip+, blip- si il y a du temps disponible Si le nombre de direction <60, mieux vaut augmenter le nombre de directions et n avoir que des b0 en blips opposés

35 Conclusion Compromis entre temps d acquisition, résolution spatiale, angulaire, S/B GRAPPA: perte se S/B, moins de distorsions, gain moins important que MB pour le TR, sensibilité aux mouvements MB: perte moindre de S/B, artefact de contamination entre coupes Comparer avec taux d accélération constant: MB4 vs ipat2 x MB2 par exemple S adapter à chaque type de question scientifique, protocole, population

36 Merci pour votre attention! Have fun scanning!!!

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