L’IRM de perfusion peut être réalisée de façon non invasive en marquant les noyaux d’hydrogène de l’eau intravasculaire artérielle par une ou des impulsions radiofréquences. Ces impulsions servent à inverser l’aimantation longitudinale du sang artériel juste en amont de la région d’intérêt (ASL : Arterial Spin Labeling, AST : Arterial Spin Tagging), dont l’aimantation mesurable et le temps de relaxation T1 seront ainsi modifiés.
Lors de l’acquisition (en séquence ultra-rapide de type écho planar), le signal comporte alors l’aimantation mesurable de la région d’intérêt à laquelle s’ajoute l’aimantation amenée par le pool sanguin marqué présent dans le volume exploré. Une deuxième acquisition de référence sans marquage sert de référence pour calculer ensuite les images de perfusion.

Le lecteur Adobe Flash et Javascript sont nécessaires pour afficher les modules d'e-Anatomy

Marquage pulsé

Avec les techniques de marquage pulsé (PASL : Pulsed Arterial Spin Labeling), un volume de sang est marqué en amont de la région d’intérêt par une impulsion RF courte. L’acquisition du signal est réalisée après un délai TI (de 1 à 2 secondes). La différence de signal entre mesures sans et avec marquage des spins reflète la quantité de sang marqué qui est arrivée dans le volume d’intérêt au cours délai TI, ce qui permet d’estimer le débit sanguin cérébral . La particularité de cette méthode est liée à la durée de vie limitée du traceur endogène, puisque l’aimantation du bolus sanguin marqué va revenir à l’équilibre (en fonction de la constante de temps T1 du sang). Ceci limite la durée de l’intervalle entre marquage et acquisition du signal.

Méthodes de marquage des spins pulsées

  • FAIR (marquage des spins par une inversion sélective, coupe de référence avec inversion non sélective) et ses variantes (UNFAIR, FAIRER)
  • EPISTAR (marquage des spins par une inversion sélective proximale, coupe de référence avec inversion sélective distale) et ses variantes (STAR-HASTE, TILT, PICORE)
  • QUIPSS : ajout d’une impulsion de saturation sur la région d’intérêt sur les images contrôle et marquée

Les imperfections dans la sélectivité spatiale de l’impulsion RF de marquage imposent de laisser un intervalle entre la région d’intérêt et la zone de marquage. En fonction de la vitesse du sang et du bolus marqué, cet espace va être parcouru dans des délais variables avant qu’il n’arrive dans la zone de mesure. Ces variations du temps de transit artériel doivent être minimisées dans le cadre d’une quantification du débit.
L’ajout d’une impulsion de saturation sur la coupe d’intérêt permet également de diminuer les effets du profil de coupe imparfait de l’impulsion d’inversion.

Le lecteur Adobe Flash et Javascript sont nécessaires pour afficher les modules d'e-Anatomy

Marquage continu

Avec les techniques de marquage continu (CASL : Continuous Arterial Spin Labeling), le sang en amont de la coupe est soumis à une impulsion d’inversion adiabatique à l’aide d’une émission radiofréquence continue de faible intensité associée à un gradient appliqué dans la direction du flux. En raison du marquage continu des spins, le signal de la coupe d’intérêt marquée va atteindre un état d’équilibre. La comparaison par rapport au signal de la même coupe sans marquage permet de calculer les paramètres de perfusion.
L’inconvénient de cette technique est lié l’importance de l’énergie RF délivrée, d’où le développement de séquences avec marquage pseudo-continu ou l’utilisation de deux antennes (une pour le marquage, avec un volume d’émission réduit centré les vaisseaux, une pour la réception du signal).

Limites et inconvénients

Les difficultés de ces techniques concernent :

  • les mouvements, qui sont à l’origine d’erreurs dans la soustraction des images, d’où l’emploi de séquences ultra-rapides de type écho-planar
  • les effets de transfert d’aimantation off-résonance de l’impulsion de marquage sur les tissus dans la région d’intérêt imagée, à l’origine d’une baisse du rapport signal / bruit et de potentielles erreurs de mesure lors de la soustraction avec l’acquisition sans marquage
  • le signal résiduel des spins marqués situés dans les vaisseaux artériels, se manifestant soit par des artéfacts dans les plus gros vaisseaux, soit par une surestimation de la microvascularisation tissulaire

Les inconvénients de cette technique tiennent à son faible rapport signal/bruit et à l’impossibilité d’explorer en totalité l’encéphale. Elle peut toutefois convenir si l’on ne considère qu’un territoire précis, dans le cadre d’un accident vasculaire cérébral par exemple.