Acquisition d images pondérées en diffusion Julien Sein, Centre IRM-INT
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
Séquence d imagerie de diffusion Acquisition monopolaire M "# = M % e '() + ( * e ',..
Non linéarité des gradients et gradients de diffusion bammer et al. 2003
Non linéarité des gradients et gradients de diffusion bammer et al. 2003
Non linéarité des gradients et gradients de diffusion bammer et al. 2003
L acquisition EPI L espace-k: - k est proportionnel au FOV -2k max est proportionnel à la résolution (taille du pixel) https://practicalfmri.blogspot.fr/
Le motif d images EPI D après la documentation de BrainVoyager ( Rainer Goebel)
Les déformations de l imagerie de diffusion: observations Anatomie T1 Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016) Image de diffusion P->A
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)
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)
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)
Le champ off-resonance: son effet Cet objet imagé dans ce champ magnétique Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)
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)
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)
L origine du champ off-resonance Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)
L origine du champ off-resonance Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)
L origine du champ off-resonance Adapté de Andersson, HCP course, Boston (2016)
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)
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!
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
Artefacts: Courants de Foucault => Adaptation de la consigne sur les gradients pour obtenir la forme souhaitée Le Bihan et al. JMRI (2006)
Diminution des Courants de Foucault: acquisition bipolaire Inconvénient: TE rallongé, S/B diminue
Choix d acquisitions du HCP
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
Acquisition parallèle (ipat) Integrated Parallel Acquisition Techniques
Reconstruction d images avec ipat
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
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
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
Quel b choisir? Mais le S/B diminue avec b Cottaar, cours du HCP, Boston 2016
Choix de la résolution spatiale Graine: aire de la main M1 Sotiropoulos et al. NeuroImage, 2016
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?
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
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
Merci pour votre attention! Have fun scanning!!!