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Diffusion MRI

IRM de Diffusion et du Tenseur de diffusion

par Denis Hoa

Objectifs pédagogiques

  • Décrire le phénomène de diffusion et les différents types de diffusion (libre, restreinte, isotropie)
  • Expliquer la pondération en diffusion et les séquences utilisées en IRM de diffusion
  • Décrire la relation entre T2, image pondérée en diffusion et coefficient apparent de diffusion ainsi que l’effet de rémanence T2
  • Enumérer les artéfacts pouvant survenir en IRM de diffusion
  • Développer les principes de base du tenseur de diffusion et son intérêt
  • Citer les applications principales de l’IRM de diffusion et du tenseur de diffusion

Points clés

  • L’IRM de diffusion explore les micro-mouvements des molécules d’eau. La diffusion de ces molécules peut être libre (comme dans le LCR) ou restreinte (par les membranes cellulaires, les macromolécules, les fibres…). Elle peut s’effectuer dans toutes les directions de l’espace (diffusion isotrope) ou de façon préférentielle dans une direction donnée (diffusion anisotrope) comme dans les fibres nerveuses.
  • La pondération en diffusion découle de l’application de gradients de diffusion de part et d’autre d’une impulsion de 180°. Elle est d’autant plus importante que le facteur b est élevé. Le facteur b dépend des caractéristiques des gradients de diffusion (amplitude, durée, espacement). La séquence d’imagerie employée est généralement de type écho planar avec technique parallèle.
  • Ces séquences sont exigeantes pour les gradients, qui sont source de nombreux artéfacts à type de distorsion de l’image. Il s’y ajoute la grande sensibilité de l’écho planar aux artéfacts de susceptibilité magnétique.
  • L’image pondérée en diffusion a une part de pondération T2 associée. L’acquisition doit être répétée avec des gradients orientés dans chacune des 3 directions de l’espace. Avec 2 acquisitions de facteurs b différents (typiquement b = 0 et 1000 s/mm2), on peut calculer le coefficient de diffusion apparent (ADC) qui permet de s’affranchir du T2. Ceci est notamment utile en cas de lésion en hypersignal T2, apparaissant en hypersignal sur l’imagerie pondérée en diffusion (différenciation d’un T2-shine-through d’une restriction de la diffusion).
  • Pour étudier l’anisotropie de la diffusion et la direction de la diffusion au sein des voxels, il faut multiplier le nombre de directions de diffusion à acquérir (au moins 6 pour le modèle du tenseur de diffusion et jusqu’à plusieurs centaines pour les autres modèles). Grâce à une meilleure résolution angulaire et en fonction du modèle, on peut déduire les directions de diffusion privilégiées et s’en servir pour reconstituer le trajet de fibres nerveuses (tractographie de fibres). Ces algorithmes sont toujours en cours de développement et le modèle du tenseur de diffusion est limité (difficultés lors de croisements de fibres, de faisceaux divergents ou convergents…).
  • Les applications de l’IRM de diffusion en neuroradiologie sont de plus en plus étendues, avec au premier plan l’AVC ischémique, mais aussi les pathologies tumorales, infectieuses et inflammatoires cérébrales. La tractographie de fibres commence à avoir des applications dans le bilan pré-neurochirurgical.

Références

  1. Luypaert, Boujraf. Diffusion and perfusion MRI: basic physics. European journal of radiology. 2001 Apr;38(1):19-27.
  2. Huisman. Diffusion-weighted imaging: basic concepts and application in cerebral stroke and head trauma. European radiology. 2003 Oct;13(10):2283-97.
  3. Bammer. Basic principles of diffusion-weighted imaging. European journal of radiology. 2003 Mar;45(3):169-84.
  4. Habas. [Basic principles of diffusion tensor MR tractography]. Journal de radiologie. 2004 Mar;85(3):281-6.
  5. Le Bihan, Poupon. Artifacts and pitfalls in diffusion MRI. J Magn Reson Imaging. 2006 Sep;24(3):478-88.
  6. Hagmann, Jonasson. Understanding diffusion MR imaging techniques: from scalar diffusion-weighted imaging to diffusion tensor imaging and beyond. Radiographics. 2006 Oct;26 Suppl 1:S205-23.
  7. Kremer, Oppenheim. [Diffusion MRI: technique and clinical applications.]. Journal de radiologie. 2007 Mar;88(3 Pt 2):428-43.
  8. Oppenheim, Ducreux. [Diffusion tensor imaging and tractography of the brain and spinal cord.]. Journal de radiologie. 2007 Mar;88(3 Pt 2):510-20.