Réduction du nombre d’excitations

La durée d’acquisition d’une séquence est proportionnelle à Nex (équation [1]) et le rapport signal sur bruit de l’image varie en fonction de la racine carrée de Nex.

En pratique, il est envisageable, en imagerie de routine, d’utiliser une seule excitation (Nex = 1) que sur des appareils à champ élevé (bon rapport signal sur bruit). Cependant, en réduisant le nombre d’excitations, les artéfacts de mouvement («moyennés» sur les différentes excitations, voirChapitre 11) vont être majorés. Ainsi, pour l’imagerie abdominale ou cardiaque, il est préférable de réduire la taille de la matrice ou du champ de vue (comme décrit ci-dessous et au Chapitre 8) plutôt que de réduire le nombre d’excitations. De plus, certaines techniques d’antirepliement (no phase-wrap, oversampling, etc.) requièrent un minimum de deux excitations car elles élargissent le champ de vue en doublant le nombre de pas de codage de phase aux «dépens» d’une excitation sur deux (voirChapitre 11).

Réduction de la taille de la matrice

La durée d’une séquence est proportionnelle à la taille de la matrice dans le sens du codage de phase (étapes d’incrémentation du codage de phase ou nombre de «lignes» de la matrice). Pour un champ de vue de même taille, une matrice de 256f × 128p (Nf = 256 et Np = 128, pixels rectangulaires – voirChapitre 8) permet de réaliser une image deux fois plus rapidement qu’avec une matrice de 256f × 256p (Np = 256) (voirfig. 8-9, Chapitre 8); cependant, comme la taille du pixel dans le sens du codage de phase est deux fois plus grande (pixel rectangulaire), la résolution spatiale diminue de moitié; en revanche, le rapport signal sur bruit de l’image est augmenté de 41 % (voirChapitre 8 et Annexe 21 – exemple 2). Mais la réduction du nombre de lignes de la matrice (sans réduction du champ de vue) contribue à diminuer la résolution spatiale de l’image dans le sens du codage de phase et à augmenter les artéfacts de troncature (= striations : en diminuant le pas des striations, celles-ci apparaissent davantage sur l’image) (voirChapitre 11). On peut, sur la plupart des appareils, utiliser une matrice intermédiaire (256f × 224p ou 256f × 192p) ou filtrer l’image (mais de nouveau avec une perte de résolution spatiale).

Réduction du champ de vue

Si l’objet à «imager» est plus long que large, en réduisant à la fois la matrice et le champ de vue (matrice asymétrique et champ de vue rectangulaire et pixels carrés – strip scanning), il est possible de réduire le temps d’examen sans perte de résolution spatiale (voirChapitre 8 et Annexes 20 et 21).

Par exemple, pour réaliser une image axiale du thorax (ou de l’abdomen), on peut utiliser une matrice classique de 256f × 256p avec un champ de vue carré de 42 cm ou une matrice de 256f × 128p avec un champ de vue rectangulaire de 42 cm (dans le sens du codage de fréquence) et 21 cm (dans le sens du codage de phase) (voirfig. 8-11, Chapitre 8). La résolution spatiale de ces deux images est la même (pixel carré de 1,64 × 1,64 mm), mais l’image avec champ de vue et matrice asymétrique est acquise deux fois plus vite (128 versus 256, nombre de pas du codage de phase). Pour éviter les artéfacts de repliement (aliasing), il faut bien sûr adapter le champ de vue par rapport à l’objet, c’est-à-dire d’une part le centrer par rapport à l’objet («cadrage» de l’image) et choisir une largeur de champ de vue suffisante pour couvrir tout l’objet (voirfig. 8-11 et 8-15, Chapitre 8). Un champ de vue de 42 × 21 cm (avec matrice de 256f × 128p) est approprié pour réaliser une image sagittale du thorax ou de l’abdomen chez un sujet longiligne ou mince. Si le sujet est plus épais, il faut utiliser un champ (et une matrice) plus larges : 42 × 32 cm (256f × 192p) (voirAnnexe 8). Enfin, on peut également utiliser la technique d’antirepliement (voirChapitre 11).

En IRM cardio-vasculaire ou abdominale (chaque fois qu’il y a des structures en mouvement), l’utilisation de matrices asymétriques avec champ de vue rectangulaire et pixels carrés représente un compromis idéal («strip-scanning»). L’avantage de réduire le champ de vue «au maximum» est de pouvoir diminuer le temps d’examen sur le paramètre Np en compensant éventuellement par une augmentation du nombre d’excitations (qui, par «moyennage», va diminuer les artéfacts de mouvement).

Réduction de l’angle de bascule

En imagerie d’écho de spin, tant que le TR est suffisamment long (repousse plus ou moins complète de l’aimantation longitudinale : TR ≥ ), une impulsion RF de 90° engendre un signal maximal (bascule complète optimale de l’aimantation longitudinale dans le plan transversal). En réduisant progressivement le TR, nous l’avons déjà vu, le système de spins est peu à peu saturé, le signal diminuant alors de façon concomitante (voirfig. 5-3, Chapitre 5, et fig. 9-4).

Fig. 9-4 Le TR conditionne le niveau de repousse de l’aimantation longitudinale en et donc le «signal disponible» ou «niveau maximal initial» à partir duquel le signal va décroître au début de chaque cycle (Sd ou ).

(a) Si le TR est long (par rapport au des tissus étudiés), l’aimantation longitudinale repousse à son niveau d’équilibre : et une impulsion RF de 90° engendre un signal disponible maximal («SD ou grand») dans le plan transversal (bascule complète optimale de l’aimantation longitudinale en transversal).

(b) Si le TR est court (par rapport au des tissus étudiés), l’aimantation longitudinale ne repousse plus à son niveau d’équilibre : : le système de spins est dit saturé et le signal disponible en transversal (obtenu après une impulsion de 90°) diminue alors également de façon concomitante («SD ou petit»).

En fait, l’utilisation d’un écho de gradient associé à des angles de bascule (angle de flip) réduits permet de réduire le TR bien en dessous du sans perte notoire de signal. Cet effet s’explique aisément par la théorie de l’angle optimal (θ opt) d’Ernst. Cette théorie stipule qu’à toute combinaison de TR et correspond un angle de flip optimal produisant un signal maximal (fig. 9-5 et voirAnnexe 22). θ opt représente en quelque sorte un compromis entre la repousse «maximale» (en ) de l’aimantation longitudinale selon Oz et l’apparition d’un signal disponible «maximal» dans le plan transversal (après bascule de l’aimantation par l’impulsion RF), ces deux phénomènes étant bien sûr liés (fig. 9-6). Pour des TR longs, un angle de bascule proche de 90° est souhaitable pour obtenir un signal maximal, alors que pour des TR courts, il faut réduire l’angle de bascule pour optimiser le signal⁶. Par exemple, pour un tissu dont le est 500 ms (substance blanche à champ moyen), l’angle optimal est proche de 90° (86°) pour un TR de 2 500 ms, alors que pour un TR de 100 ms, l’angle de flip doit être réduit à 35° (voirAnnexe 22)⁷.

Fig. 9-5 Lorsque l’angle de bascule diminue, le signal augmente pour atteindre son maximum à l’angle (θ optimal) d’Ernst.

Il décroît ensuite pour s’annuler à 0° d’angle de bascule. L’augmentation du signal est d’autant plus importante que le du tissu est long : l’angle d’Ernst prend alors une valeur plus faible.

Fig. 9-6 Lorsque le TR est court, il faut réduire l’angle de bascule de l’impulsion RF pour ne pas annuler à chaque fois la composante longitudinale de l’aimantation. Ainsi, on maintient un niveau d’aimantation longitudinale «résiduelle» rés à partir duquel se fera une repousse (en ) «maximale» rep (état d’équilibre élevé) pour en finalité obtenir un signal disponible «maximal» dans le plan transversal.

Pour comprendre l’intérêt de réduire l’angle de bascule lorsque le TR est court, nous allons reprendre l’exemple de nos bonshommes qui grimpent sur une échelle comprenant neuf barreaux (plus le sol, soit de 0 à 90°) et au-dessus de laquelle il y a une lampe (analogie avec la montagne et le soleil) (fig. 9-7). Le : c’est grimper le long de l’échelle (repousse de l’aimantation longitudinale), et l’impulsion de 90° : c’est sauter au bas de l’échelle (au sol). Le TR conditionne le nombre de barreaux que le bonhomme a le temps de grimper (niveau de repousse de l’aimantation longitudinale) : plus le TR est long et plus le bonhomme remontera de barreaux sur l’échelle (pendant l’intervalle TR !).

Fig. 9-7 Illustration de l’intérêt de réduire l’angle de bascule lorsque le TR est court (voir texte).

Si le TR est long, le sujet a le temps de remonter jusqu’en haut de l’échelle : à chaque cycle il remonte jusqu’en haut de l’échelle puis saute en bas de l’échelle et remonte de nouveau en haut (neuvième barreau) près de la lampe, etc. (repousse complète de l’aimantation longitudinale, d’où un signal disponible SD important dans le plan transversal après l’impulsion de 90°) (fig. 9-7a).

Si le TR est court, le sujet ne remonte que trois (à quatre) barreaux, puis saute au sol en bas de l’échelle et remonte de nouveau trois barreaux, etc. (repousse incomplète de l’aimantation longitudinale : le système de spin est «saturé», d’où un signal disponible SD faible (petit) dans le plan transversal après l’impulsion de 90°) (fig. 9-7b).

Réduire l’angle de bascule revient à dire au sujet de ne pas sauter jusqu’en bas de l’échelle. Pour un angle de flip à 90°, il saute jusqu’en bas de l’échelle et remonte; pour un angle de flip de 40°, il saute au cinquième barreau et remonte (fig. 9-7c); pour un angle de flip de 20°, il saute au septième barreau et remonte, etc. On comprend donc aisément l’intérêt de réduire l’angle de flip si le TR est court (pour stocker de l’aimantation longitudinale «résiduelle», res). En effet, si le TR ne permet au bonhomme de remonter que de trois barreaux et que l’angle de flip est de 40°, il saute au cinquième barreau mais remonte au huitième barreau (voirfig. 9-7c). Au cycle suivant, il saute encore au cinquième barreau et remonte au huitième barreau. Le niveau de remontée (repousse de l’aimantation longitudinale rep) malgré le TR court est élevé : huitième barreau (voirfig. 9-7c), bien plus que pour un angle de flip de 90° où le sujet sauterait au sol et ne remonterait que de trois barreaux, soit troisième barreau (voirfig. 9-7b). Ainsi, plus le TR est court et plus l’angle de flip doit être réduit (confirmant la théorie de l’angle optimal d’Ernst).

La réduction de l’angle de flip de l’onde RF conduit à un état d’équilibre où une grande majorité de l’aimantation est stockée dans le sens longitudinal (puisqu’il n’y a plus bascule complète de l’aimantation). Cette aimantation longitudinale «résiduelle d’équilibre» va être malheureusement inversée si l’onde RF est suivie (c’est le cas en spin écho) d’une impulsion de 180°⁸, conduisant à un état d’équilibre de valeur encore réduite. C’est la raison pour laquelle il faut, en imagerie rapide, supprimer les impulsions de rephasage de 180°, l’«écho» étant alors obtenu par une inversion de gradient (EG).

Principe de l’ écho de gradient

En pratique, comme nous l’avons déjà vu au Chapitre 6, l’écho de gradient (gradient bipolaire) est réalisé de la façon suivante (fig. 9-8) : durant une période très courte (quelques millisecondes), un gradient d’abord négatif (gradient de déphasage) est appliqué dans la direction du codage de fréquence (gradient de lecture) – les spins se déphasent –; immédiatement après, un gradient positif (gradient de rephasage) est appliqué : il va exactement compenser le déphasage des spins induit par le premier gradient – les spins se rephasent –; le signal apparaît sous forme d’écho de gradient. L’écho de gradient dans lequel se produit une «inversion» de la fréquence de précession des spins (contrairement à l’écho de spin) correspond donc bien à lafigure 4-2, Chapitre 4(lapin et tortue) !

Fig. 9-8 Principe d’un écho de gradient (gradient bipolaire).

Pendant l’application (de très courte durée) du premier gradient négatif G(–) (gradient de déphasage), les spins précessent à des fréquences – ω₁, – ω₂, …, – ω_n, donc se déphasent également progressivement (– φ₁, – φ₂, – φ₃, …, – φ_n); immédiatement après, on applique le deuxième gradient positif G(+) (gradient de rephasage) qui va inverser la fréquence de précession des spins (ω₁, ω₂, …, ω_n) et venir exactement compenser les déphasages induits par le premier gradient. Au moment où les déphasages s’annulent (Δφ = 0), on recueille le signal : c’est l’écho de gradient. L’écho de gradient dans lequel se produit une inversion de la fréquence de précession des spins (contrairement à l’écho de spin) correspond donc bien à la figure 4-2, Chapitre 4 (lapin et tortue) !

REMARQUE : à chaque lecture du signal (mesure du signal lors de l’écho), tous les spins d’une même ligne doivent être codés en fréquence et répartis en fonction de leur localisation de la première à la dernière colonne (rang de colonne). Cela implique un balayage horizontal de la ligne (en x de la première à la dernière colonne, c’est-à-dire gauche-droite) lors de la mesure (échantillonnage en fréquence) du signal pendant l’écho. Bien que très court, cet échantillonnage n’est pas instantané et se fait de part et d’autre de l’écho de gradient (fenêtre d’échantillonnage).

Pour cette raison le gradient de lecture doit avoir deux lobes de polarité inverse mais dont le deuxième lobe positif a une surface «double» par rapport au premier (c’est-à-dire de même amplitude mais appliqué pendant une durée double par rapport au premier lobe). Il n’est plus de type bipolaire «équilibré» (avec deux lobes – de déphasage et rephasage – de polarité inverse et égaux G(–)/G(+) de rapport – 1 : + 1) mais comporte deux lobes de rapport – 1 : + 2 (les surfaces hachurées doivent être égales) (fig. 9-9).

Fig. 9-9 Principe du gradient de lecture formant un écho de gradient.

Le gradient de fréquence comporte un premier lobe négatif (1^re zone hachurée) au cours duquel les spins se déphasent (déphasage négatif maximal en fin d’application de ce gradient), puis un 2^e gradient de même amplitude et positif (polarité inverse) mais de durée «double». Les spins se rephasent progressivement et sont en phase au milieu de l’application du deuxième gradient (rephasage maximal à la fin de l’application du 1^er lobe du gradient positif : 2^e zone hachurée) correspondant au centre (maximal) de l’écho de gradient (les deux zones hachurées doivent être égales). L’échantillonnage en fréquence du signal (balayage horizontal de la ligne = codage spatial en x) se fait de part et d’autre (du centre) de l’écho (fenêtre d’échantillonnage).

Le signal est maximal (déphasage minimal) lors de l’échantillonnage des données correspondant aux colonnes situées au centre plan du Fourier.

Comme nous l’avions déjà évoqué pour la séquence d’écho de spin (voir fig. 6-30 du Chapitre 6), cette «préparation à la lecture» initiée par le lobe (– 1) du gradient Gω est indispensable pour obtenir un signal exploitable centré sur la fenêtre d’échantillonnage. En fait, l’écho de gradient permet une «remontée» du signal sur la courbe de relaxation (fig. 9-10).

Fig. 9-10 Conséquence de l’application d’un gradient au moment de la réception d’un signal.

L’application du lobe (– 1) du gradient Gω provoque un déphasage «organisé» des spins compensé par le lobe (+ 2) et permettant une «remontée» du signal sur la courbe de relaxation (centrée sur la fenêtre d’échantillonnage). Sans cette préparation à la lecture, le signal réceptionné serait inexploitable.

Une séquence d’écho de gradient est, en somme, une séquence d’écho de spin «simplifiée» (cette dernière contenant «déjà» un «écho de gradient» ou équivalent)⁹.

En effet comme nous l’avons déjà évoqué (voirfig. 7-4, Chapitre 7), par rapport à une séquence d’écho de spin, une séquence d’écho de gradient standard ne comporte pas d’impulsion de 180°. Le TR peut être réduit et l’angle de bascule θ° de l’impulsion RF l’est également de façon concomitante (en fonction du TR), d’où réduction du temps d’acquisition par rapport à l’écho de spin.

Une inversion de gradient (écho de gradient) pouvant être obtenue plus rapidement (et simplement) que l’application d’une impulsion de rephasage de 180°, le TE peut être également choisi plus court¹⁰.

Séquences d’écho de gradient standard

Nous pouvons maintenant présenter le schéma de la chronologie des impulsions sélectives de radiofréquence et des trois gradients d’une séquence d’écho de gradient standard (fig. 9-11). Elle est plus simple qu’une séquence d’écho de spin car elle ne comporte pas d’impulsion RF de 180° et il faut remplacer l’impulsion de 90° par une impulsion de θ° (θ ≤ 90°).

Fig. 9-11 Mise en place et chronologie des impulsions RF et des trois gradients en écho de gradient «standard».

1. Impulsion de θ° qui doit coïncider avec le gradient de sélection de coupe bipolaire Gss.

2. Gradient de codage de phase Gφ (codage des lignes de la matrice).

3. Gradient de lecture Gω bipolaire «équilibré» [– 1,+ 1(+ 1)] «écho de gradient» :

– premier lobe (négatif, – 1) du gradient Gω;

– deuxième lobe (positif, + 1) (+ 1) du gradient Gω – codage des colonnes de la matrice – et écho de gradient («rephasage des déphasages» induits par ce même gradient); le milieu de ce deuxième «double» lobe (fin de la zone hachurée = rephasage maximal) correspond au codage des colonnes du milieu du plan de Fourier (milieu de la fenêtre d’échantillonnage : signal maximal).

Par déduction, on comprend aisément que les séquences d’écho de gradient (dans lesquelles les impulsions de rephasage de 180° font défaut) vont être beaucoup plus sensibles aux éventuelles modifications locales du champ magnétique («inhomogénéités» du champ, susceptibilité magnétique, implants métalliques, etc.). Elles sont à éviter dans ce cas.

Les séquences d’écho de gradient rajoutent également un troisième paramètre aux paramètres habituels TR et TE de pondération de la séquence : l’angle de bascule (nous y reviendrons).

Séquences d’écho de gradient «rapides» (EGR)

Les techniques d’écho de gradient permettent une réduction notable du TR sans pénalité majeure sur le rapport signal sur bruit, ceci essentiellement pour deux raisons :

Cependant, ces séquences posent le problème suivant : si le TR est réduit à une valeur inférieure au (et plus précisément lorsqu’on parle d’écho de gradient), il persiste, lors de l’impulsion RF suivante, une composante transversale de l’aimantation (fig. 9-12).

Fig. 9-12 Si le TR est réduit à une valeur inférieure au (et plus précisément à en écho de gradient), il persiste, lors de l’impulsion RF suivante, une composante transversale de l’aimantation : cette aimantation transversale résiduelle va moduler le contraste des images (en et ).

Un état d’équilibre de l’aimantation transversale peut apparaître (proportionnel à exp–TR/). Le signal (écho de gradient) est alors sous la dépendance d’une double contribution, l’une (classique) liée à la bascule (par l’onde RF) de l’aimantation longitudinale «résiduelle» (où intervient l’angle de bascule) et l’autre liée à la présence de l’aimantation transversale résiduelle. Il s’y ajoute une contribution supplémentaire liée à la formation d’un écho (de spin) «stimulé».

Pour bien comprendre les séquences basées sur ce principe, il faut un peu préciser cette notion d’écho stimulé. Jusqu’à présent, pour expliquer l’écho de spin, nous avons toujours considéré un train d’impulsions RF de 90° et 180°. Rappelons que, dans ce cas, l’impulsion de 90° bascule l’aimantation longitudinale dans le plan de mesure puis, après déphasage des spins, l’impulsion de 180° conduit à leur rephasage et à l’apparition d’un écho de spin (fig. 9-13).

Fig. 9-13 Principe de l’écho de spin.

L’impulsion de 90° bascule dans le plan transversal : est alors maximal (a). Les spins se déphasent, ce qui conduit à une diminution de (b). L’impulsion de 180° bascule l’aimantation transversale disponible de 180° dans le même plan (c). Le rephasage des spins conduit à une repousse de et à un écho de spin (d).

Or, un couple d’impulsions de 90° produit également un écho appelé «écho de Hahn», d’amplitude plus faible qu’un écho de spin. Comme auparavant, l’impulsion initiale de 90° bascule dans le plan transversal : est alors maximal. Les spins se déphasent, ce qui conduit à une diminution de . La deuxième impulsion de 90° va de nouveau basculer une partie des spins dans le plan longitudinal (– z), mais un certain «contingent» de ces spins continue à «précesser» dans le plan xOy¹². Les spins restés dans le plan transversal seront à l’origine de l’écho de Hahn, plus faible qu’un écho de spin normal (fig. 9-14). Lors de la troisième impulsion de 90°, les spins «stockés» dans le plan longitudinal (– z) vont rebasculer dans le plan de mesure et, par conséquent, se trouver à l’origine d’un nouvel écho appelé «écho stimulé», également d’amplitude plus faible qu’un écho de spin produit par un train d’onde 90°–180° (voirfig. 9-14). Ainsi, il faut une série de trois impulsions RF de 90° pour obtenir un écho stimulé. Le principe est exactement le même lorsque les impulsions ont des angles inférieurs à 90°, les amplitudes des échos obtenus étant plus faibles.

Fig. 9-14 Principe de l’écho stimulé.

La première impulsion de 90° bascule dans le plan transversal : est alors maximal (a).

Les spins se déphasent, ce qui conduit à une diminution de (b).

Lors de la deuxième impulsion de 90°, une partie de l’aimantation disponible dans le plan transversal va basculer de 90° pour se retrouver dans le plan longitudinal (– z) (vecteur «gris clair») et une autre partie reste dans le plan xOy (vecteur «violet clair») (c) (en effet, si l’impulsion RF de 90° est appliquée selon Oy, elle n’affectera pas les spins situés sur l’axe ox et, ainsi, ces derniers continueront à «précesser» dans le plan xOy).

Les spins restés dans le plan transversal sont, alors, à l’origine d’un écho de spin (appelé écho de Hahn), provoqué par les impulsions RF 1 et 2, d’amplitude plus faible que l’écho produit par un train d’onde 90°–180° (d).

Lors de la troisième impulsion de 90°, l’aimantation «stockée» dans le plan longitudinal (– z) va rebasculer dans le plan de mesure (e) et, par conséquent, se trouver à l’origine d’un nouvel écho appelé «écho stimulé», provoqué par les impulsions RF 1, 2 et 3, également d’amplitude plus faible qu’un écho de spin produit par un train d’onde 90°–180° (f).

Au total, trois impulsions RF successives sont à l’origine de 5 échos : 3 échos de spin (échos de Hahn) provenant de la combinaison de paires d’impulsions RF, 1 écho secondaire et 1 écho stimulé (fig. 9-15).

Fig. 9-15 Trois impulsions RF successives sont à l’origine de 5 échos :

– 1 écho de spin (écho de Hahn) provenant de la paire d’impulsions θ°1 et θ°2 (temps 2t). Nous allons l’appeler .

– 1 écho stimulé (EStim) provenant de la combinaison de trois impulsions RF (θ°1 + θ°2 + θ°3) au temps 3t.

– 1 écho secondaire, selon le principe des échos multiples évoqué dans le Chapitre 4 (c’est-à-dire un deuxième écho, comme lorsqu’on applique deux impulsions de 180° après une impulsion initiale de 90°), provenant de la combinaison et θ°3). Il apparaît également au temps 3t.

– 1 écho de spin provenant de la paire d’impulsions θ°2 et θ°3 (temps 2t + t = 3t).

– 1 écho de spin provenant de la paire d’impulsions θ°1 et θ°3 (temps 2t + 2t = 4t).

Lorsque les impulsions RF sont suffisamment rapprochées (en pratique lorsque le TR est très court), on obtient une superposition des différents signaux générés par le train d’ondes RF : FID, échos de spin, échos stimulés (fig. 9-16a). Ainsi, en répétant ces couples d’impulsion d’angles de bascule réduits, on parvient à un état stationnaire dans lequel le signal ne décroît plus (ou, autrement dit, que les spins ne se déphasent jamais complètement) : cet état est connu sous le nom de (fig. 9-16b).

Fig. 9-16 Principe du SSFP (Steady State Free Precession).

En répétant, avec un TR court, des couples d’impulsions d’angles de bascule réduits, on obtient, au bout d’un minimum de trois impulsions, une superposition des différents signaux générés par le train d’ondes RF : FID, échos de spin, échos stimulés (a). On parvient ainsi à un état stationnaire dans lequel le signal ne décroît plus (ou, autrement dit, que les spins ne se déphasent jamais complètement) (b).

Nous voyons là qu’il est possible de récupérer plusieurs signaux différents si le moment du recueil est judicieusement choisi. Cette capacité de choix est réalisable par l’intermédiaire des gradients de champ magnétiques. En effet, en plaçant le gradient de lecture directement après l’impulsion RF, on réceptionne plutôt le signal d’écho de gradient. En décalant ce gradient peu avant l’impulsion RF suivante, on s’intéresse à la combinaison écho de spin/écho stimulé, parfois appelé «écho de RF» (RF pour radiofréquence) (fig. 9-17).

Fig. 9-17 Type de signal recueilli en séquence SSFP.

En fonction du moment où l’on récupère le signal, c’est-à-dire, en pratique, en fonction du «positionnement» du gradient de lecture, il est possible de moduler le type de signal recueilli. En plaçant le gradient de lecture directement après l’impulsion RF, on réceptionne plutôt le signal d’écho de gradient. En décalant ce gradient peu avant l’impulsion RF suivante, on s’intéresse à la combinaison écho de spin/écho stimulé, parfois appelé «écho de RF» (RF pour radiofréquence).

On peut alors classer les différentes séquences d’écho de gradient en fonction des modifications apportées à la séquence de base, telle qu’elle a été décrite dans la figure 9-11.

Dans cette dernière, on peut :

Fig. 9-18 Une «boîte» rajoutée dans la séquence d’écho de gradient de base permet de modifier cette dernière (si le TR est réduit à une valeur inférieure au ).

En fonction de son contenu, l’aimantation transversale résiduelle peut être détruite ou renforcée, ce qui va moduler le contraste des images en ou (en fait séquence de type «Flash» ou de type «Fisp» comme nous le verrons plus loin).

ce qui va moduler le contraste des images (respectivement en ou / et «vrai»).

Nous allons maintenant envisager les séquences fondées sur cette approche (pour lesquelles le schéma présenté figure 9-18 sera légèrement modifié). Il existe un grand nombre de séquences d’EGR qui, par ailleurs, portent des noms différents en fonction des constructeurs (General Electric, Philips, Siemens, etc., voir acronymes tableau 9-2).

Tableau 9-2 Récapitulatif des séquences d’imagerie rapide et leurs correspondances par rapport aux principaux constructeurs (le glossaire des différents acronymes est disponible dans l’Annexe 25).

Elles se regroupent en trois familles principales (voirtableau 9-2) suivant que l’on envisage de :

2. renforcer l’aimantation transversale résiduelle avec (voir aussi fig. 9-25) :

a. un état d’équilibre (Steady State Coherent Gradient Echo),

b. un contraste en renforcé par lecture de l’écho stimulé (Contrast Enhanced Steady State Gradient Echo).

Fig. 9-25 Récapitulatif des différentes catégories de séquences d’écho de gradient rapides (voir texte).

NOTA BENE : vous entrez ici en «terrain miné»; pour continuer, il faut une bonne stratégie «de combat» (c’est-à-dire avoir bien assimilé ce qui précède) et de plus avoir la volonté d’aller de l’avant : si vous ne voulez pas franchir cette dernière ligne «ennemie», retenez que pour faire du rapide, on utilise l’écho de gradient rapide avec destruction de l’aimantation transversale résiduelle. Lisez seulement le paragraphe suivant qui y est consacré (Spoiled Gradient Echo) et le contraste écho de gradient (), puis passez pour le «rapide» directement au paragraphe écho de spin rapide.

Séquences d’EGR avec destruction de l’aimantation transversale résiduelle (Spoiled Gradient Echo)

Le but dans ce groupe de séquences proposé par A. Haase en 1986 (FLASH, etc.) est de détruire entièrement l’aimantation transversale résiduelle pour éviter que ce terme contribue à la formation du signal lors de l’excitation suivante.

Les séquences de type Spoiled Flash (FFE Philips, SPGR General Electric, FLASH Siemens, etc.) (voirtableau 9-2) comprennent un gradient déphaseur ou de «brouillage» appelé «spoiler» qui va déphaser toute aimantation transversale persistante. Le spoiler est appliqué en fin de cycle à chaque ligne après la lecture du signal. Pour obtenir le schéma de la séquence, il suffit de rajouter à la séquence EG standard le gradient déphaseur (fig. 9-19).

Fig. 9-19 EGR avec gradient déphaseur ou de «brouillage» («Spoiled» Flash).

Le «spoiler» inclus en fin de cycle après lecture du signal détruit l’aimantation transversale résiduelle avant le cycle suivant et évite ainsi que ce terme contribue à la formation du signal lors de l’excitation suivante.

Une seconde solution pour obtenir un brouillage de l’aimantation résiduelle transversale consiste à appliquer des impulsions de radiofréquence dont la direction (phase) varie d’un cycle à l’autre («RF spoiling»)¹³.

Ce type de séquence qui détruit l’aimantation transversale résiduelle permet d’obtenir une bonne pondération en (et ρ).

Vous venez de comprendre le principe du en écho de gradient. Les «mordus» peuvent lire la suite : en écho de gradient; sinon passez au contraste en EG et directement à l’écho spin rapide pour le « rapide».

Séquences d’EGR avec état d’équilibre de l’aimantation transversale résiduelle par gradient «rephaseur seul» (Steady State Coherent Gradient Echo)

Dans ce groupe de séquences (FISP, GRASS, FFE, etc., voirtableau 9-2), au lieu de détruire l’aimantation transversale résiduelle (qui persiste entre chaque excitation), on va au contraire la renforcer en ajoutant à la fin de la séquence un gradient rephaseur («rewinder») (fig. 9-20). Ce gradient rephaseur joue, pour ainsi dire, un rôle «opposé» par rapport au spoiler. Il consiste tout simplement en l’application d’un deuxième gradient de codage de phase de même amplitude mais de polarité inverse, dont le rôle est de s’affranchir du déphasage des spins (induit par le premier gradient de codage de phase) et ainsi venir renforcer l’aimantation transversale résiduelle (état d’équilibre par «recyclage» de l’aimantation transversale résiduelle) : le signal est composé des deux échos de gradients superposés, produits l’un par la bascule de l’aimantation longitudinale (lié à l’état d’équilibre de l’aimantation longitudinale = résiduelle + repousse, pondéré en ou ρ suivant l’angle de bascule) et l’autre par l’aimantation transversale résiduelle (lié à l’état d’équilibre de l’aimantation transversale pondérée en ) (voirfig. 9-25).

Fig. 9-20 EGR avec gradient rephaseur «seul» (FISP, GRASS, FFE, etc.).

Le gradient rephaseur (deuxième gradient de codage de phase de même amplitude mais de polarité inverse) permet de s’affranchir du déphasage des spins (induit par le premier gradient de codage de phase) et vient ainsi renforcer l’aimantation transversale résiduelle : le signal est composé des deux échos de gradients superposés, produits l’un par la bascule de l’aimantation longitudinale (lié à l’état d’équilibre de l’aimantation longitudinale = résiduelle + repousse, pondéré en ou ρ suivant l’angle de bascule), l’autre par l’aimantation transversale résiduelle (lié à l’état d’équilibre de l’aimantation transversale pondérée en ) (voir aussi fig. 9-25).

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