IRM hépatique: ce que le manipulateur doit savoir

CHU Henri Mondor IRM hépatique: ce que le manipulateur doit savoir P.Zerbib, A.Luciani, F.Pigneur, R.Raymond, A.Rahmouni CHU Henri Mondor Créteil Service Imagerie Médicale Pr.A.RAHMOUNI

Objectifs Comprendre les questions posées à l IRM hépatique dans ses indications habituelles Comprendre, maîtriser et adapter les paramètres des séquences pour y répondre

3 Indications principales 1.Détection et/ou caractérisation d une lesion hépatique unique ou multiples : nodule indéterminé, Carcinome Hépato Cellulaire (CHC),kyste,angiome, Hyperplasie Nodulaire focale (HNF) etc 2.Détection et/ou caractérisation d une anomalie des voies biliaires: calcul des voies biliaires, anomalie congénitale des voies biliaires, pathologie pancréatique, maladies inflammatoires des voies biliaires etc 3.Détection et/ou quantification d une surcharge ferrique: hémochromatose primitive ou secondaire

1. Caractérisation d une lésion hépatique

PREPARATION DU PATIENT Avant toute chose, le manipulateur doit s'informer du dossier et du contexte clinique pour un prise en charge optimisée Du fait de la localisation du foie, des séquences en apnée ou avec asservissement respiratoire sont indispensables

PREPARATION DU PATIENT Expliquer l examen et rassurer le patient Expliquer l indispensable prend quelques minutes et diminue le taux d échecs Motiver le patient sur la coopération en lui disant notamment: les images peuvent être floues, je vous parlerai au cours de l examen etc Expliquer que certaines séquences nécessitent une apnée, et d autres une respiration régulière

L asservissement respiratoire est effectué : -Soit par la mise en place d une ceinture placée autour du patient -Soit par un écho navigateur

Principe de l asservissement par ceinture L asservissement par ceinture respiratoire permet de détecter les cycles respiratoires: le ballon de la ceinture se gonfle à chaque fin d expiration et déclenche les impulsions

Principe de l écho-navigateur L écho navigateur est une séquence en écho de gradient rapide avec environ 5 impulsions/ seconde, sans la double transformée de Fourier donc sans reconstruction d image. Ce navigateur est placé à cheval entre le foie et le poumon. Il détecte l absence ou la présence de protons par enregistrement d un signal. L écho obtenu est visualisé sous la forme d une courbe signal / temps Le signal est proportionnel à la distance parcourue par le foie au cours de la respiration Une impulsion est déclenchée à chaque expiration (présence maximale de protons)

Foie Poumons Echo Navigateur placé à cheval entre le foie et le poumon

LIMITES ET AVANTAGES LIMITES Nécessite la respiration la plus régulière et d amplitude la plus constante possibles AVANTAGES Permet des examens de qualité pour des patients ne pouvant tenir une apnée longue Permet des séquences avec Temps d acquisitions élevés ne pouvant être réalisées en apnée

Les séquences les plus souvent utilisées 1.La séquence T1 écho de gradient en Phase et en Opposition de Phase (InPhase Out-of-Phase) 2.Séquence T2 en écho de spin (1er et 2éme écho) avec saturation de graisse 3.La séquence de Diffusion 4.Séquence 3D T1 en écho de gradient rapide avec saturation de graisse avant et après injection de gadolinium 5.Séquence T1 en écho de gradient avec saturation de graisse

1.La séquence T1 écho de gradient En phase et en Opposition de Phase (InPhase Out-of-Phase) A la recherche d un hypersignal T1 lié ou non à de la graisse intracellulaire 2.Séquence T2 en écho de spin (1er et 2éme écho) avec saturation de graisse A la recherche d une modification du contraste foie-lésion 3.La séquence de Diffusion Pour caracteriser et détecter les lesions 4.Séquence 3D T1 en écho de gradient rapide avec saturation de graisse avant et après injection de gadolinium Pour étudier le réhaussement du foie 5.Séquence T1 en écho de gradient avec saturation de graisse Pour étudier le réhaussement tardif du foie

LA SEQUENCE EN ECHO DE GRADIENT T1 EN PHASE ET EN OPPOSITION DE PHASE

PRINCIPE Acquisition de deux échos Au premier TE (2.4 ms) les protons de la graisse et de l'eau sont en décalage de phase (out phase). Le signal de la graisse s'annule avec apparition d un artefact de décalage chimique (liseré noir) entre les structures eau- graisse Au deuxième TE (4.8 ms) les protons de la graisse et de l eau sont en phase (in phase). Leur deux signaux s'additionnent. A chaque acquisition de coupe, deux images sont acquises et reconstruites en fonction de leur TE respectifs. Cette séquence est réalisée en apnée

LA SEQUENCE EN ECHO DE GRADIENT T1 EN PHASE ET EN OPPOSITION DE PHASE A la recherche d'un hypersignal T1 lié ou non à la présence de graisse intracellulaire TE=4.8 MS TE=2.4 MS Noter l'absence de chute de signal de la graisse extra-cellulaire (souscutanée et intra péritonéale) entre les séquences IN et OUT phase Une séquence avec FAT SAT aurait annulé la graisse intra et extracellulaire

LA SEQUENCE EN ECHO DE GRADIENT T1 EN PHASE ET EN OPPOSITION DE PHASE Graisse 1.5 Tesla Eau Différences de fréquences de l eau et de la graisse(220 Hz à 1.5 Tesla) E G T=0 Signal graisse +eau In Phase

LA SEQUENCE EN ECHO DE GRADIENT T1 EN PHASE ET EN OPPOSITION DE PHASE Graisse 1.5 Tesla Eau Fe-fg=220hz E G G E T=0 T=TE=2.4 ms à 1.5T Signal graisse +eau In Phase Signal eau-graisse Out Phase

LA SEQUENCE EN ECHO DE GRADIENT T1 EN PHASE ET EN OPPOSITION DE PHASE Graisse 1.5 Tesla Eau Fe-fg=220hz E G E E G G T=0 T=TE=2.4 ms à 1.5T T=TE=4.8 ms à 1.5T Signal graisse +eau In Phase Signal eau-graisse Out Phase Signal graisse +eau In Phase

LIMITES ET AVANTAGES: LIMITES : Artefact de décalage chimique de deuxième ordre en opposition de phase N annule que le signal de la graisse intra-cellulaire AVANTAGES : Recherche de graisse intra-cellulaire : stéatose hépatique Pauvre en lipides Riche en lipides

In Phase Signal eau + graisse A cet endroit, il y a autant de graisse que d eau Eau graisse Out Phase Signal eau - graisse

Stéatose focale Chute de signal En phase En opposition de phase

Pourquoi pas un T1 spin écho? La séquence in phase out phase nécessite, à 1.5T, des TE courts compris entre 2 et 4 ms L écho de spin n est pas utilisé du fait du rephasage à 180 qui ne permet pas des temps d échos courts! impulsions EG 90 180 ES Gsc G p Gl signal Gs G p Gl signal

SEQUENCES T2 AVEC SATURATION DE GRAISSE

PRINCIPE Acquisition en pondération T2 permettant de caractériser les lesions (riches en eau) On utilise des temps d echo effectifs longs(>60 ms) Cette séquence est effectuée avec une saturation spectrale de la graisse. Du fait du facteur turbo élevé, cette séquence T2 peut etre réalisée en écho de spin avec asservissement respiratoire ou en apnée

Afin d augmenter le contraste foie-lésion, on peut utiliser un deuxième écho beaucoup plus tardif (> 100ms) L accentuation du contraste foie-lesion entre le premier écho (<70 ms) et le deuxième écho (>100 ms), permet de différencier les lesions riches en eau des autres Se rappeler cependant que le rapport signal-bruit chute avec le temps d écho

SéquenceT2 Spin écho Fat sat avec 1er et 2éme écho A la recherche d une augmentation du contraste foie-lésion orientant vers un kyste biliaire ou un angiome 1er écho 2ème écho

- 1er écho < 70ms: détection des lésions - 2éme écho >100ms: caractérisation des lésions à T2 long lésion liquidienne / angiomateuse 1er écho 2ème écho 1er écho 2ème écho Augmentation du contraste foielésion T2 du foie Signal 1er écho T2 des lésions liquidiennes/angiomateuses 2ème écho Temps d écho Ici angiome

Pourquoi réaliser une Saturation de graisse? L application d un facteur turbo entraîne un hypersignal de la graisse (par moyennage des échos) Une saturation de la graisse est nécessaire pour: augmenter le contraste foie-lésion diminuer les artéfacts de répétition dus aux mouvements Axiale T2 Axiale T2 avec saturation de graisse

Pourquoi pas un écho de gradient T2? Artéfact de susceptibilité magnétique entraînant une chute du rapport signal sur bruit majorée en écho de gradient du fait de la présence de fer dans le foie Acquisition en Turbo spin écho T2 rapide du fait d un train d échos élevé (20 échos en moyenne par impulsion, permettant un remplissage rapide du plan de Fourier) fg 90 90 180 180 180 180 Gs Gp Gl signal

Spin Echo T2 rapide avec saturation de graisse Echo de Gradient T2 avec saturation de graisse

SEQUENCE DE DIFFUSION

PRINCIPE: Mise en évidence des mouvements microscopiques de l eau dans les tissus Utilisation d une séquence EPI-SE avec des gradients de diffusion La diffusion nécessite l utilisation d une séquence dite en «Echo Planar» qui utilise des gradients oscillants permettant de balayer l espace k en une seule lecture Hyper signal, à b élevés, dans les zones à diffusion restreinte

L objectif de la séquence de diffusion est de pouvoir: 1. Détecter les lésions de petites tailles difficilement visibles sur les autres séquences 2. Caracteriser les zones à diffusion restreinte (ex:métastase) afin de les différencier des kystes (diffusion élevée) Le temps d acquisition de cette séquence est d environ 3 mn, d où la nécessité d un asservissement respiratoire Le facteur de diffusion b correspond à la valeur de montée des gradients

Principe de la diffusion Restriction de la diffusion Diffusion normale

Séquence de diffusion Application de gradients de diffusion de chaque coté d une impulsion de 180 degrés lors d une séquence de type SE-EPI 180 Protons mobiles Protons immobiles SIGNAL Le déphasage des protons immobiles (diffusion restreinte) est compensé par le deuxième gradient signal Le déphasage des protons mobiles (diffusion élevée) n est pas compensé par le deuxième gradient pas de signal

La valeur du facteur de diffusion b est proportionnelle à l intensité des gradients de diffusion Plus le b est élevé,plus l intensité du gradient de diffusion est élevé et seules les zones à diffusion restreinte donneront du signal 180 g=rapport gyromagnétique DG=Duré Application AG=Amplitude Gradient TG=Temps séparant les deux Gradients de diffusion DG TG AG b= (gxagxdg)² X (TG-DG/3) en s/mm²

Quand la valeur de b augmente, le signal diminue SIGNAL DIFFUSION FAIBLE DIFFUSION ELEVEE b (en s/mm2)

bo b10 b20 b30 b40 b100 b200 b400 b800

bo A b0 (pas de gradient de diffusion), les kystes et la métastase sont visibles(t2) b800 A b800 (gradient de diffusion élevé), seule la métastase est visible

SEQUENCES 3D T1 EN ECHO DE GRADIENT RAPIDE AVEC SATURATION DE GRAISSE AVANT ET APRES INJECTION DE GADOLINIUM

Pré-requis d une étude de qualité : Couvrir tout le foie Pondération T1 EG à TE court Saturation de graisse Temps limité par apnée < 20sec Résolution spatiale élevée (< 3mm) Etude dynamique à différents temps (au moins trois) Artériel Portal Acquisition répétée au moins une foie pour l étude parenchymateuse

Séquence 3D T1 en écho gradient rapide avec saturation de graisse avant et après injection de gadolinium Pour étudier sa vascularisation et son réhaussement IV- Artériel Portal Parenchymateux Ici: Hyperplasie Nodulaire Focale (HNF)

Séquences dynamiques 3D EG T1 (VIBE-LAVA-THRIVE) EG 3D: Acquisition rapide (couverture foie / Apnée) : <20 sec Acquisitions dynamiques: résolution temporelle 3D: optimisation resolution spatiale Interpolation : Remplissage partiel du k space (plan de Fourier) Pondération en contraste en T1 60 partitions (coupes) 2-3mm TR=4ms TE=2.30ms Impulsion RF GS GP GR

L INTERPOLATION DU PLAN DE FOURIER Principe: il consiste à compléter l acquisition par des points de valeur nulle(zéro filling) Conséquences: réduction importante du Temps d acquisition (50%) perte de résolution (perte hautes fréquences) conservation du contraste (acquisition lignes centrales) T1 EG - 3D Dynamiques (VIBE ) Prise de contraste Resolutions Temporelle et spatiale

L INTERPOLATION DU PLAN DE FOURIER Ky L1 Ln 0000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 0000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000 Zéro filling Kx Zéro filling

Séquences dynamiques 3D EG T1 Avant IV Apres IV Ici: Hyperplasie Nodulaire Focale

SEQUENCES EN ECHO DE GRADIENT 2D T1 AVEC SATURATION DE GRAISSE ET APRES INJECTION DE GADOLINIUM

Séquence EG T1 avec saturation de graisse Après l acquisition dynamique,on effectue une séquence en écho de gradient pondérée en T1 avec saturation de graisse afin de: étudier le parenchyme et son rehaussement après injection de gadolinium visualiser les prises de contraste tardives Une saturation de graisse est nécessaire afin d optimiser les prises de contraste Cette séquence est réalisée en apnée Les coupes sont acquises dans le plan axial +/- coronal

Séquence EG T1 avec saturation de graisse après IV Gadolinium axial coronal Une saturation de graisse est nécessaire afin d optimiser les prises de contraste

Séquences - Protocole Pondération Type de Séquence Objectif Paramètre T1 EG Parenchyme - Graisse T2 TSE - FS Parenchyme - Nodules T2 SE-EPI Détection- Caractérisation IP - OP RSB - Apnée Asservissement respiratoire - TE Diffusion- Valeurs de b T1 EG - 3D Dynamiques (VIBE) Prise de contraste - Angiogénèse Resol. Temporelle Resol. Spatiale T1 EG-FS Parenchyme Contraste

2.Détection et/ou caractérisation d une anomalie des voies biliaires

Deux séquences utiles pour l étude des voies biliaires: 1.La séquence T2 en Half Fourier Etude morphologique du foie et du pancréas et exploration des voies biliaires 2.Séquence RARE en 2D ou 3D à TE long Visualisation de l arbre biliaire

PREPARATION DU PATIENT Pour cet examen, le patient doit être strictement à jeun afin d éviter les projections du duodenum et de l estomac A jeun Pas à jeun!

SEQUENCES EN HALF FOURIER SSFSE(GE) SS TSE(PHILIPS) HASTE(SIEMENS)

Séquence Half Fourier A visée morphologique Pour explorer les voies biliaires Interet des coupes axiales et coronales Axiale Coronal

PRINCIPE Le Haste est une séquence turbo spin écho T2 avec un train d echos élevé et associé à l'acquisition de la moitié du plan de Fourier Haste=Half Fourier Single shot Turbo spin Echo TR=1000 ms TEeff=80 MS Facteur turbo=144 échos

L acquisition seule de la moitié du plan de Fourier est possible grâce à la symétrie du plan en phase et en fréquence. En pratique,on acquière 5/8 ème du plan. -180-2MHz -180 +2MHz +180-2MHz +180 +2MHz symétrie du plan de Fourier 5/8 ème du plan

CHRONOGRAMME SEQUENCE HASTE Half Fourier Single shot Turbo spin Echo (Siemens) 90 180 impulsions Gs Gp Gl signal En pratique on établit un facteur turbo de 144 échos

LIMITES ET AVANTAGES LIMITES Faible résolution spatiale du fait de l acquisition du demi plan de Fourier Image «floue» AVANTAGES Acquisition rapide (20 sec) Excellent contraste des structures liquidiennes

Coupes axiales Haste Coupes coronales Haste

LA SEQUENCE RARE (BILI) (RAPID ACQUISITION RELAXED ENHANCED)

PRINCIPE: Cette séquence est un turbo spin écho T2 avec un facteur turbo très élevé C est une séquence remplissant l'ensemble du plan de Fourier après une seule impulsion de 90. Cette technique dite "singleshot" nécessite l'application successive d'autant d'impulsions de 180 qu'il y a de lignes à remplir. Les séquences obtenues sont très pondérées T2 car on utilise des TE très élevés ( entre 900 et 1100 ms.) Seuls les liquides de stases (derniers protons à se déphaser) donneront du signal. TR=2860 ms TE effectif=1000 ms Facteur Turbo=240 échos

Le signal diminue avec le TE, et le TE étant élevé (1000 ms): Intérêt des coupes épaisses ( 40mm) Signal TE

Séquence RARE (bili) 90 180 impulsions Gs Gp Gl signal En pratique on établit un facteur turbo de 240 échos

LIMITES ET AVANTAGES LIMITES Dégradation du rapport signal sur bruit du foie (faible signal des échos tardifs et très grand TE effectif). Faible résolution spatiale AVANTAGES Excellent contraste des structures liquidiennes non circulantes qui ont un rapport signal-bruit élevé. Acquisition très rapide (moins de 2 secondes/coupe) Compatible avec l'apnée (intérêt essentiel pour les structures mobiles)

Lithiase intra canalaire (Cholédoque)

Lithiases vésiculaire et du cholédoque

SEQUENCE BILI 3 D On obtient une acquisition volumique avec une fine épaisseur de coupe(1,2 mm) Reconstruction de l'arbre biliaire en MIP (Maximum Intensity Projection) TR=1100 ms TE=653 ms NPartitions=72 coupes Facteur Turbo=121 échos Tacq=3mn

Cholangiographie IRM

3.Détection et/ou quantification d une surcharge ferrique

Ce terme caractérise l'imprégnation des tissus de l'organisme par des ions ferriques. Utilisation de séquences en écho de gradient (GRE), plus sensibles à la présence de fer Le fer entraîne une baisse importante du signal par effondrement du temps de relaxation T2 Afin de favoriser une quantification à l échelle de l organe, on ne doit donc pas utiliser d antennes de surface mais acquérir les images avec une antenne «corps». Plusieurs techniques d analyse sont possibles, reposant toutes sur le principe d une quantification de la chute de signal avec l allongement des TE.

SEQUENCES EN ECHO DE GRADIENT A TE VARIABLE T1 DP T2 TE=9 ms T2+ TE=14 ms T2++ TE=21 ms

Conclusion: Bien comprendre les séquences ainsi que leur mode opératoire est primordial afin d adapter au mieux la prise en charge du patient. L arrivée des nouvelles séquences de plus en plus rapides, grâce aux progrès de l homogénéité des champs, la qualité de montée des gradients ainsi que les techniques d acquisitions, permettent d améliorer les diagnostics et de réduire le temps d examen.