Imagerie Rapide : EG et EPI

1. Imagerie Rapide :EG et EPI E. de Kerviler, D. Hoa

2. Storing data in k-space many radiofrequency signals Tacq = TR x Ny x Nacc raw data “ space”

3. Echo de Gradient Tacq = TR x Ny x Nacc Turbo x SENSE Echo Planar Imagerie parallèle

4. Echo de Gradient • Différences avec l’écho de Spin • Angle de bascule ≤ 90° • Absence d’impulsion de 180° Echo de Spin 90° 180° RF Echo de gradient α RF

5. Gradient Echo • Simplest sequence • alpha flip-gradient recalled echo • 3 parameters • TR • TE • flip angle • Reduced SAR • Artifact prone post-surgical change “blooming” artifact

6. Gradient Echo dephase gradient rephase signal  RF pulse gradient recalled echo FID

7. EG versus ES Echo de Spin Echo de Gradient (FLASH 90°) TR = 600 ms, TE = 15 ms TE, 5 min 2 acq, 5 mm, 230 mm FoV, 256*256 matrix

8. K-space view of the gradient and spin echo imaging Ky Ky 1 2 3 . . . . . . . n 1 2 3 . . . . . . . n Kx

9.     Echo de gradient RF TR TE Tacq = TR x Ny x Nacc TR le plus court possible

10. Le contraste en écho de Gradient L’angle de bacule Le temps d’écho

11. y y x x z z Déphasagedans le plan transversal : EG vu du ciel Mxy dephase Mxy phase coherency phase dispersion

12. y y Mxy x x z Mxy z phase coherency Minus T2* decay phase dispersion Déphasagedans le plan transversal : EG vu du ciel rephase

13. Echo de gradient • Modifier l’angle agit sur : • La proportion d’aimantation basculée • La durée (TR) pour la repousse de l’aimantation • Décroissance de l’aimantation transversale liée à : • La relaxation T2 • Les hétérogénéités du champ magnétique 90° 30°

14. Gradient Echochanging TE TE 9 FA 30 TE 30 FA 30 susceptibility effect T2* weighting

15. Gradient Echochanging angle & TE TE 20 FA 15 TE 13 FA 50

16. RF T2* TR > T2* RF RF Spoiler TR < T2* TR < T2* Etat d’équilibre de l’aimantation transversale résiduelle Destruction de l’aimantation transversale résiduelle

17. EG avec destruction de l’aimantation transversale • Contraste surtout T1, fonction de : • Angle bascule (pondéré T1 si angle ≈ 90°) • TE (peu pondéré T2 si TE court) • Mais contraste T2 possible (petit angle et TE long) • Acronymes : • GE : SPGR, MPSPGR • Philips : T1-FFE • Siemens : FLASH

18. Gradient Echochanging TE TE 13.42 TE 15.66 opposed-phase in-phase

19. Angle de Ernst • Pour un angle de bascule et un T1 donnés, il existe un TR optimal pour obtenir un maximum de signal T1= 800 ms Signal 1000 ms TR 500 ms TR 200 ms TR 50 ms TR o 100 Excitation angle

20. EG ultra-rapide • Contraste surtout T1 • Indications : Angio, T1 3D FatSat dynamiques, T1 IP-OP en apnée … • Acronymes • GE : FGRE, LAVA, VIBRANT, FAME, FSPGR • Philips : T1-FFE, THRIVE • Siemens : Turbo-Flash, VIBE

21. Exemples

22. Abdomen en apnée Out of phase In phase Effacer le signal d’un foie stéatosique

23. Imagerie T1 3D dynamique

24. … Encore plus pondéré T1 • Préparation de l’aimantation (MagnetizationPrepared …) • Applications : Angio, 3D T1 haute résolution • Acronymes • GE : IR-FSPGR, DE-FSPGR • Philips : IR-FFE • Siemens : TurboFLASH, MP-RAGE

25. Exemples TurboFLASH MP-RAGE

26. EG avec équilibre de l’aimantation transversale • Contraste mixte de type T2/T1 • Acronymes • GE : MPGR • Philips : FFE • Siemens : FISP

27. Signal en écho de gradient     • Le signal en écho de gradient avec équilibre de l’aimantation transversale est toujours une combinaison de : • FID qui est plutôt T1w / T2*w • SE qui est plutôt T2w • échos stimulés, plutôt T2w

28. Signal en écho de gradient FID + signal SE + échos stimulés Une combinaison de 3 pulses RF résulte en des échos stimulés ...     signal FID signal SE échos stimulés

29. Etat d’équilibre + gradients équilibrés • Limitation des artéfacts de flux, très rapide • Indications : Imagerie des liquides, angio sans Gado, repérage, HR … • Acronymes • GE : FIESTA • Philips : Balanced FFE • Siemens : True FISP Excitation alternante Les tissus avec haut T2/T1 (blanc) sont en hypersignal (sang, graisse, liquides)

30. Régime d’équilibre

31. … Encore plus pondéré T2 • Mélange de 2 séquences pondérées en T2 • FISP + PSIF = DESS • TrueFISP + TrueFISP = CISS • Indications : Liquides, articulations DESS CISS

32. Séquences en Echo Planar

33. Echo Planar (EPI) • 3 types de remplissage du plan de Fourier • Non-blipped EPI • Blipped EPI • Spiral EPI • Imagerie ultra-rapide

34. Echo planar (non-blipped)   RF TR effectif TE Dans cet exemple, imagerie « Single shot » : tout le plan de Fourier rempli en un TR

35. Trajectoiredansl’espacek du "blipped" EPI TE eff Rf Gs Gp Gr adc

36. RF t = TE t = 0 Gx Gy Gz Spiral EPI Gradients = 0 au centre du plan de Fourier Moins d’artefacts de flux

37. Non-blipped Blipped Distorted EPI Images with Imperfect x-Shim Spiral

38.       Echo Planar : Quelle pondération ?   RF RF SS = T2 MS = T1 ou T2

39. Echo planar : ES vs EG EPI ES 180° 90° RF EG ES Signal Glec TE effectif Décroissance du signal par relaxation T2 EG Plan de Fourier

40. Artéfacts en EPI • Artéfacts N/2 • Déplacement chimique eau - graisse • Artéfact de susceptibilité magnétique • Distorsions géométriques (courants de Foucault, ou eddycurrents)

41. EPI et bande passante Lecture des colonnes  100 ms => BP phase = 1/0,1 = 10Hz/pixel Lecture d’une ligne 1 ms => BP=128/0,001=128000 Hz/pixel

42. Déplacement chimique eau graisse : 3,5ppm Décalage du signal de la graisse (direction de phase) à 1,5T => 223 Hz de différence => BPphase=10Hz/pixel => erreur de + de 20 pixels Mauvaise saturation de graisse Saturation de graisseet bon shim Saturation de graisseet mauvais shim

43. Déplacement chimique EPI avec FatSat EPI sans FatSat

44. EPI : applications • Diffusion • AVC, abcès, tumeurs … • Tractographie • Corps entier • Perfusion • BOLD • Gado • Imagerie ultra-rapide

45. Imagerie de diffusion b 1000 CDA

46. Tenseur de diffusion (glioblastome) Tracking FA>0.25，base is T2W

47. Tumeurs Diffusion normale Diffusion restreinte Diffusion accrue

48. Diffusion corps entier

49. Myélome stade III

50. Imagerie parallèle