Les essentiels de l’IRM - Résolution spatiale - Formation en ligne

Bienvenue dans la formation en ligne « Les essentiels de l’IRM : la résolution spatiale ». Ce cours vous explique comment une image contenant des structures spatiales peut être générée à partir d’un signal de RMN retranscrit en niveaux de gris.   À l'issue de ce cours, vous serez en mesure : • d’expliquer comment des images contenant des structures spatiales sont générées à partir de signaux de RMN • de décrire comment les gradients de champ magnétique sont utilisés pour modifier l’intensité du champ magnétique • de résumer comment l’information contenue dans le signal est extraite à partir des fréquences • d’identifier les principales composantes d’une séquence d’impulsions Félicitations ! Vous avez terminé la formation en ligne « Les essentiels de l’IRM : la résolution spatiale ». Voici les objectifs d’apprentissage de ce cours. Prenez le temps de relire cette page avant de démarrer le quiz final. Décrire comment les gradients de champ magnétique sont utilisés pour modifier l’intensité du champ magnétique Un gradient est un changement contrôlé de l’intensité du champ dans une certaine direction. Il peut s’agir soit d’une augmentation, soit d’une diminution linéaire. L’application de gradients perturbe l’homogénéité du champ magnétique et provoque une précession des spins à des fréquences différentes en fonction de leur emplacement. Expliquer comment des images contenant des structures spatiales sont générées à partir de signaux d’IRM L’application de gradients permet d’obtenir un mélange de signaux pour une image de coupe La sélection de coupe consiste à ne garder que les spins contenus dans une certaine coupe Une matrice d’acquisition 2D est obtenue par codage de la phase et de la fréquence dans la coupe Le système d’IRM reconstruit l’image d’IRM à partir des données brutes à l’aide d’une transformée de Fourier 2D   Résumer comment l’information contenue dans le signal est obtenue à partir des fréquences L'espace k est la matrice de données brutes. Ses axes (kx et ky) désignent les « fréquences spatiales ». Les données brutes déterminent si un certain motif rayé contribue à l’image, et pour quelle intensité. Les fréquences spatiales faibles sont proches du centre de la matrice de données brutes et donnent un motif avec des raies larges. Elles contribuent principalement au contraste de l’image. Les fréquences spatiales élevées sont éloignées du centre de la matrice de données brutes et produisent un motif avec des raies fines. Elles contribuent principalement à la définition des contours de l’image. La transformée de Fourier permet de déterminer les contributions au signal de chaque composante de fréquence et réaffecte les différentes fréquences à leur emplacement le long de l’axe x. La force de chaque signal obtenu détermine la valeur du pixel assigné sur l’échelle de gris. La transformée de Fourrier utilise les valeurs des données brutes dans l’espace k pour calculer la répartition des niveaux de gris dans l’image.   Identifier les principales composantes d’une séquence d’impulsions Impulsion à 90° Gradient de sélection de coupe (Gs) Gradient de codage de fréquence (Gf) Gradient de codage de phase (Gp) Impulsion à 180° Écho de spin Temps d’écho (TE) Temps de répétition (TR) Cliquez sur le lien pour afficher et imprimer votre document de révision.   Qu’est-ce qu’un gradient ? Une pente et un vecteur, défini par son amplitude et sa direction Unité : mT/m Comprend un amplificateur et une bobine Lors de son application, le gradient est augmenté jusqu’à l’amplitude souhaitée. Une fois qu’il a été appliqué suffisamment longtemps, il est ramené à 0 ou augmenté jusqu’à une autre amplitude, selon la séquence.   Bobines de gradient En savoir plus sur les bobines de gradient. Element HTMLLe système d’IRM possède 3 dispositifs de bobines de gradient dans les trois directions de l’espace (x, y et z), placés autour du tunnel de l’aimant. Les bobines de gradient sont utilisées, pour une direction donnée, par paires ayant la même intensité de courant mais des polarités opposées. Une des bobines augmente l’intensité du champ magnétique statique et la bobine opposée la réduit.B B 0 Z Sound File Audio ScriptLe système d’IRM possède trois dispositifs de bobines de gradient dans les trois directions de l’espace (x, y et z), placés autour du tunnel de l’aimant. Ces bobines ne créent pas un champ magnétique permanent mais sont activées brièvement, de façon répétée, pendant l’examen. Elles fonctionnent sur des alimentations électriques spéciales, appelées amplificateurs de gradient. Les bobines de gradient sont utilisées, pour une direction donnée, par paires ayant la même intensité de courant mais des polarités opposées. Une des bobines augmente l’intensité du champ magnétique statique et la bobine opposée la réduit. Le gradient est centré au centre de l’aimant. En conséquence, le champ magnétique ayant l’intensité d’origine B0 varie comme la pente d’une route. Le gradient de sélection de coupe (Gs) est appliqué dans la direction z en même temps que l’impulsion RF Une coupe est une zone de résonance définie des spins de protons Définie par l’application d’un gradient en même temps que l’émission d’une impulsion RF à la fréquence de Larmor (ω0) correspondante La position de coupe est l’emplacement de résonance z0 Le champ n’a son intensité d’origine B0 qu’à un seul endroit : z0 L’épaisseur de coupe (Δz0) est un volume de tissu dans la direction z Déterminée par la largeur de bande des fréquences proches (Δω0) centrées sur la fréquence ω0   Position de la coupe En savoir plus sur le positionnement d’une coupe. Element HTMLXyztransversalecoronalesagittaledouble obliqueobliqueXYZ Sound File Audio ScriptUn grand avantage des gradients d’IRM est qu’ils permettent de placer arbitrairement les plans de coupe. Rappelez-vous que pour les coupes transversales, le gradient sur l’axe z est activé quand l’impulsion RF est appliquée. Pour placer une coupe sagittale, on applique le gradient sur l’axe x. Pour placer une coupe coronale, ou frontale, on applique le gradient sur l’axe y. Pour obtenir des coupes obliques, il faut activer deux ou trois des gradients en même temps que l’impulsion RF, et leur effet se superpose. Une coupe oblique unique est produite par deux gradients, par exemple dans les directions z et y. L’angle entre les deux directions détermine l’amplitude de chaque gradient. Pour une double coupe oblique, le système active les trois gradients simultanément.   Épaisseur de coupe En savoir plus sur le choix de l’épaisseur de coupe. Element HTMLω ω 0B B 0z 0Zω Δω oΔz0                    Z  ω Δω oa bΔza Δzb   Sound File Audio ScriptL’impulsion RF a une certaine largeur de bande de fréquences proches, centrées sur la fréquence ω0. De ce fait, en présence du gradient de coupe, l'impulsion RF peut exciter une zone de l’espace souhaitée, d’épaisseur de coupe Δz0. L’épaisseur de coupe peut être modifiée en changeant la largeur de bande de l’impulsion RF en présence d’une amplitude de gradient constante. Le plus souvent, elle est modifiée en gardant la largeur de bande constante tout en faisant varier l’amplitude du gradient. Une pente de gradient plus forte excite une coupe plus mince, une pente moins forte une coupe plus épaisse. Cette relation entre la pente du gradient et l’épaisseur de coupe est illustrée dans le schéma ci-dessous. La transformée de Fourier est appliquée aux données brutes pour obtenir des données d’image. Chaque pixel de l’espace k contient des informations pour toute l’image et chaque pixel de l’image contient des informations provenant de toutes les données brutes. Partie centrale des données brutes : principalement structure et contraste Partie périphérique des données brutes : principalement résolution spatiale   Phase Fréquence 256 fois RF GS GF GP Gradient de codage de phase (GP) : un gradient dans la direction verticale y, appliqué pendant l’intervalle de temps entre l’impulsion RF et l’écho. Utilisé pour définir plusieurs lignes de voxels. Le nombre de mesures nécessaires dépend de la taille de la matrice dans le sens de codage de phase (128, 256 ou 512). Codage de phase : les spins entrent en précession à des vitesses différentes pendant une courte durée. À la fin de l’application du gradient, les spins le long de l’axe y ont des décalages de phase différents, directement proportionnels à leur emplacement. Le gradient de codage de fréquence (GF) est le gradient appliqué dans la direction horizontale (axe x) Le gradient est activé lors de la réception des données Le codage de fréquence correspond à la précession, à des fréquences croissantes le long de l’axe x, des ensembles de spins contenus dans chaque voxel La fréquence de résonance change de façon linéaire dans la direction de ce gradient La transformée de Fourier permet de déterminer la contribution de chaque fréquence au signal. Les différentes fréquences sont réaffectées à leur emplacement d’origine le long de l’axe x. RF GS GF k y k x Espace k Espace d'image       256           Transformée de Fourier           256 ky kx L’espace k est la matrice de données brutes. Les axes (kx et ky) désignent les fréquences spatiales Les données brutes déterminent si un certain motif rayé contribue à l’image, et pour quelle intensité. Les motifs avec des raies larges ont une fréquence spatiale faible (proche du centre) Les motifs avec des raies fines ont une fréquence spatiale élevée (éloignée du centre) RF GS GF GP FID Écho de spin TE TR 90° 180° 256 fois Séquence d’impulsions : une séquence d’écho de spin est créée par une impulsion à 90° qui produit le signal FID, suivie d’une impulsion à 180° qui produit l’écho de spin au temps d’écho TE. Temps de répétition (TR) : la séquence d’impulsions est répétée avec cet intervalle de temps jusqu’à ce que la matrice de données brutes soit remplie avec des échos. Temps d’acquisition = Np x TR Np = nombre de pas d’encodage de phase Gradient de sélection de coupe (Gs) : appliqué en même temps que l’impulsion à 90° Suivi d’un gradient de rephasage de polarité opposée et de durée deux fois plus courte Gradient de codage de phase (GP) : appliqué brièvement entre la sélection des coupes et l’écho de spin Gradient de codage de fréquence (GF) : également appelé gradient de lecture   ω ω0   B B0 champ moins intense inchangé champ plus intense RF GF - + FID T2* TE Écho de gradient Gradient L’application d’une impulsion de gradient immédiatement après l’impulsion RF (-) déphase artificiellement les fréquences des spins Déphasage : les spins ont des vitesses de précession différentes et se déphasent plus rapidement L’inversion de polarité du gradient (+) remet les spins en phase Le rephasage ramène les spins « en phase » On mesure un écho pendant le rephasage du signal FID. Comme cet écho est produit par un gradient, on l’appelle écho de gradient. Clause de non-responsabilité Veuillez noter que le matériel pédagogique est strictement réservé à des fins de formation. Pour une bonne utilisation des logiciels ou du matériel, reportez-vous toujours au Manuel d'utilisation ou aux Instructions d'utilisation (ci-après désignés collectivement "Manuel d'utilisation") publiés par Siemens Healthineers. Ce matériel doit uniquement servir de matériel de formation et ne saurait se substituer au Manuel d'utilisation. Le matériel pédagogique utilisé dans cette formation n'est pas mis à jour de manière régulière et ne reflète pas nécessairement la dernière version des logiciels et du matériel disponibles au moment de la formation. Veuillez contacter votre contact local Siemens Healthineers pour obtenir les informations les plus récentes. 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Copyright © Siemens Healthcare GmbH, 2018 Transformée de Fourier Codage de fréquence Un « code postal » en fréquences Le signal de RMN se compose d’un mélange de signaux provenant de tous les spins excités le long de l’axe x. À une résolution de 256 voxels, un écho contient 256 « notes » de différentes fréquences.