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Spectroscopie par résonance magnétique
Aspects théoriques et pratiques
Damien GalanaudService de NeuroradiologieHôpital La Pitié Salpêtrière
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Objectifs
- Comprendre les bases de la spectroscopie
- Maitriser la programmation d’une séquence de spectro
- Comprendre les artéfacts, et les moyens de les corriger
- Connaître les applications en dehors du proton et du cerveau
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H2O
H2O H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
Principe général de l'IRM
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H2O
H2O H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2OI I
Principe général de la SRM
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• IRM : recueil du signal des molécules d ’eau
•SRM :
•suppression du signal de l ’eau
• recueil du signal des molécules dissoutes
•Même appareil, même examen
imageimage
caractérisation caractérisation métaboliquemétabolique
En résumé:
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FTFTfréquencefréquence
HHHH
FIDFID
SignalSignal
[ ][ ]TETE
Impulsion RFImpulsion RF
BB
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Principe: utilisation des différences de fréquence
de résonance des protons des différentes
molécules
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Transformée de FourierTransformée de Fourier
tempstempsFFréquence/déplacement chimiqueréquence/déplacement chimique
HHHH
HH
HH
I I
I
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TE Court (STEAM 20 ms)TE Long (PRESS 135 ms)
2 temps d'écho réalisables
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NAA
tCrtCho
SRM à temps d'écho long
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NAANAA (N-Acetyl-Aspartate) : index de souffrance ou de mort neuronale
NAA
Cr/PCrChoLac
TE = 135 msTE = 135 ms
LacLac (Lactate) : témoin d ’un processus ischémique, d ’un dysfonctionnement mitochondrial ou d ’une infiltration macrophagique
CHOCHO (Choline) : marqueur des membranes (lésions, renouvellement), de la myéline ou d ’une inflammation (bétaïne)
Cr/PCrCr/PCr (Créatine-Phosphocréatine) : marqueur de densité cellulaire
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NAA
Lipides
tCr
tCho
Ins Glx
SRM à temps d'écho court
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mI: myoinositol, glie normale
mI
ChoCr
NAA
Cr
Glx: glutamine-glutamate, « neurotransmetteurs »
Glx
Lip: lipides, nécrose ou contamination (scalp)
Lip
TE = 35 ms
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Avantages rapide (1 mn) traitement simple
Inconvénients un seul point
SRM Monovoxel
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Avantage multiples points d ’étude = profil métabolique
Inconvénients long (13 mn) traitement complexe
Imagerie métabolique (CSI)
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Créatine Choline
Choline/CréatineCholine/NAA
NAA
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Quand fait-on de la spectro ?
- Tumeurs
- Bilan initial
- Suivi évolutif
- Maladies métaboliques
- Bilan étiologique d’un trouble neurologique, d’une encéphalopathie
- Suivi de malade sous traitement
- Comas
- Autres
Suivi = nécessité de positionner le voxel toujours au même endroitSauvegarder et transférer sur IMPAX les localisers +++
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Critères de qualité d’un spectre
SNR
Largeur spectrale
- Qualité du shim
- Qualité du WS
- Antenne
- Champ magnétique
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Mise en place d’une séquence de spectro
- Positionnement du voxel
- Positionnement des OVS
- Est-ce faisable ?
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Mise en place d’une séquence de spectro
- Shim localisé (Largeur H2O, NAA)
B B
distance distance
< 10 Hz: OK
> 15 Hz: Pas bon
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Mise en place d’une séquence de spectro
- Suppression du signal de l’eau (% WS)
- Acquisitions
- FT, reconstruction
Fréquence
Fréquence
- Réglage du gain (TG, % signal)
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Positionnement du voxel
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Positionnement des OVS
- Pas de règle absolue
- Attention au recouvrement
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Taille du voxel
96 nex
96 nex
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Nombre d'acquisitions
96 nex
32 nex
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La SRM en dehors du proton
- Possibilité d’étudier d’autres noyaux
- 3T et plus !
- Nécessité de faire une acquisition d’image de repérage (H) puis la SRM
- Fréquences de résonnance différentes Antennes dédiées
- Antennes mono atome (surfaciques)
- Antennes à découplage
- Noyaux étudiables
- P31 Métabolisme énergétique (muscle, cerveau)
- Na23 AVC, SEP, métabolisme rénal
- C13 Cycle de Krebs (ça coûte très très cher !)
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- Possible théoriquement dès 1.5T mais signal très faible
- Intérêt théorique
- Métabolisme énergétique
- Mesures de pH
- Nécessite des antennes à découplage
- Muscle >>> Cerveau
- Possibilités de faire des épreuves dynamiques
- Applications pratiques: myopathies, pathologies vasculaires, cytopathies
mitochondriales, schizophrénie, Parkinson…
SRM du phosphore
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Pi
PDE
PCr
ATP
ATP
ATP
HEP
pH
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La SRM en dehors du cerveau
- Difficultés
- Nécessite une immobilité prolongée
- Problème lié au signal de la graisse
- Applications essentiellement en pathologie tumorale (choline)
- Prostate: étude du pic de citrate + choline. Intérêt: diagnostic du cancer, suivi évolutif sous hormonothérapie/radiothérapie
- Sein
- ORL
- Foie
- …
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Kurhanewicz and Vigneron, Magn Reson Imaging Clin N Am 2008 16, 697-x
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Conclusion
- SRM cérébrale facilement réalisable en routine
- Nécessité de bien comprendre le fonctionnement de la séquence
- SRM extra cérébrale: routine en prostate, le reste en développement
- SRM extra protonique du domaine de la recherche.