Magnetic Resonance Image and k-space

Formation de l’image IRM

par Denis Hoa

Objectifs pédagogiques

  • Expliquer le lien entre domaine temporel et domaine fréquentiel, le rôle de la transformée de Fourier
  • Définir ce que représente une fréquence spatiale, la phase, la magnitude
  • Dessiner l’impact d’un point de l’espace K sur l’ensemble de l’image
  • Enoncer les relations entre impulsions RF, gradients et déplacement dans l’espace K
  • Décrire la trajectoire de remplissage de l’espace K en écho de spin
  • Relier contraste, résolution et champ de vue à l’espace K

Points clés

  • Le codage spatial de l'image IRM est réalisé à l'aide de gradients qui vont permettre de coder sous forme fréquentielle la position des voxels (fréquences spatiales). Ces données fréquentielles sont stockées dans l'espace K. Le remplissage de l'espace K est effectué de telle manière à ce qu'il corresponde à un plan de Fourier. La transformée de Fourier 2D inverse permet de convertir ces données fréquentielles en informations spatiales pour donner une image interprétable.
  • La position des données dans l'espace K est déterminée par les gradients. En l'absence d'effet des gradients de codage de phase et de fréquence, on se situe au centre de l'espace K. Plus l'intensité du gradient est élevée et/ou plus on l'applique longtemps, plus on s'éloigne du centre, dans la direction du gradient concerné. Les gradients sont bipolaires (négatifs ou positifs), ce qui permet de se déplacer dans les 2 directions opposées à partir du centre (du centre vers la droite ou la gauche et du centre vers le haut ou le bas).
  • Chaque point de l'espace K code pour une composante de l'image entière.
  • Chaque point de l'image est codé par l'ensemble de l'espace K.
  • Un point de l’espace K code pour des variations de signal dans la même direction que celle passant par ce point et le centre de l’espace K. Toute ligne qui passe par le centre de l'espace K (horizontale, verticale ou oblique) correspond à la transformée de Fourier de la projection de l'image sur une ligne ayant la même orientation.
  • Le centre de l'espace K code pour les basses fréquences spatiales. La majorité du signal RMN est contenue dans les basses fréquences spatiales : ce sont elles qui codent pour le contraste et la forme générale de l'image.
  • Les bords de l'espace K ne correspondent pas aux bords de l'image : ils représentent les hautes fréquences spatiales. Plus les fréquences spatiales sont hautes, plus elles codent pour des détails, c'est-à-dire la résolution spatiale.
  • L’écartement des lignes de l’espace K détermine le champ de vue : plus les lignes sont resserrées, avec des pas de codage petits, plus les dimensions du champ de vue sont grandes.

Références

  1. Elster. Questions and answers in magnetic resonance imaging. 1994:ix, 278 p.
  2. McRobbie. MRI from picture to proton. 2003:xi, 359 p..
  3. NessAiver. All you really need to know about MRI physics. 1997.
  4. Kastler. Comprendre l'IRM. 2006.
  5. Gibby. Basic principles of magnetic resonance imaging. Neurosurgery clinics of North America. 2005 Jan;16(1):1-64.
  6. Hennig. K-space sampling strategies. European radiology. 1999;9(6):1020-31.
  7. Cox. k-Space partition diagrams: a graphical tool for analysis of MRI pulse sequences. Magn Reson Med. 2000 Jan;43(1):160-2.