Conditionnement de l’élastographie par résonance magnétique

Contexte Scientifique

L’élastographie par résonance magnétique (ERM) est une modalité d’imagerie non-invasive qui avance une quantification absolue des propriétés mécaniques des tissus humains in vivo. La reconstruction en ERM par inversion algébrique de l’équation d’onde du champ de déplacement distorsionnel de cisaillement est théoriquement exempte de toute erreur.  Néanmoins, ses performances sont mises à l’épreuve par les multiples paramètres expérimentaux, en particulier la fréquence et l’amplitude de l’onde mécanique, la taille du voxel et le rapport signal-à-bruit de l’acquisition ERM.

Les performances de la méthode du champ de distorsion sont mises à l’épreuve par les multiples paramètres expérimentaux comme la fréquence, f, et l’amplitude, q, du rotationnel du champ de déplacement (le champ de distorsion) de l’onde mécanique ainsi que la taille des voxels, a, et le rapport signal-à-bruit, RSB, de l’acquisition ERM. Ces paramètres agissent conjointement sur la qualité de la reconstruction, c’est-à-dire sur l’exactitude et la précision des modules viscoélastiques calculés. Intuitivement, l’échantillonnage optimal du champ de déplacement sera réalisé quand, tout d’abord, pour un RSB donné, le nombre de voxels est adapté à la longueur d’onde de cisaillement, λ – la fréquence d’excitation doit alors être choisie en fonction – ensuite, quand l’amplitude locale de l’onde qui se propage ressort de l’incertitude de la mesure du déplacement (Δq), qui est déterminée sur le RSB effectif.

Nous avons montré in silico [1], dans des fantômes [2] et in vivo [3] à différents champs magnétiques (1,5T, 3T et 11,7T) que l’échantillonnage spatiale et en amplitude de l’onde doit satisfaire certaines conditions pour pouvoir conduire effectivement à des mesures ERM non-biaisées et précises. Dans ces conditions optimales, l’ERM peut produire des cartes de vitesse ou de viscoélasticité de cisaillement qui peuvent être régionalement comparées pour un sujet ou entre différents sujets.

Figure 1: Champs de déplacement simulés (haut) et acquis (bas) générés dans un fantôme d’alcool polyvinylique à 2 kHz avec un voxel isotrope de 150 µm à 11,7 T [1,2].
Figure 2: Cartes de vitesse (rangées du haut) et d’élasticité de cisaillement (rangées du bas) dans un fantôme cylindrique mécaniquement homogène du foie à 1,5 T et 3,0 T pour une gamme de fréquence d’excitation allant de 40 Hz à 320 Hz. Les conditions optimales sont réalisées aux deux intensités du champ magnétique autour de 130 Hz, fréquence pour laquelle le nombre de voxels par longueur d’onde de cisaillement est de l’ordre de 6-9 et pour laquelle à la fois la précision et l’exactitude sont minimales [3].

Environnement scientifique

Ce projet s’inscrit dans une approche multiplateforme au sein de l’infrastructure nationale France Life Imaging sur un imageur Philips Achieva 1,5 T et un imageur hybride TEP-IRM 3T GE (BioMaps, SHFJ), un imageur Philips Achieva 3T (LBI, CRI, Beaujon Hospital), et un imageur Bruker 11,7 T (NeuroSpin). Contacts: Luc Darrasse, Bertarnd Kuhnast, Xavier Maître, Claire Pellot-Barakat, Stéphanie Pitre-Champagnat 

Références

1/ J. L. Yue et al., Acquisition and reconstruction conditions in silico for accurate and precise magnetic resonance elastography. Physics in Medicine & Biology 62, 8655 (2017).

¦ Jin Long Yue Élastographie par ultrasons et résonance magnétique appliquée au diagnostic des nodules thyroïdiens, www.theses.fr/2017SACLS483 (2017)

2/ F. Julea et al. (2017) Optimal spatial resolution for accuracy and precision in simulated and experimental micro-MRE at 11.7 T. in 26th Scientific Meeting of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM 2014) (Hawai, USA).

¦ Felica Julea, Conditions de validité de l’Élastographie par Résonance Magnétique  www.theses.fr/2018SACLS053 (2018)

3/ F. Andoh et al., Evaluating brain MRE optimal conditions at low and high excitation frequencies in 28th Scientific Meeting of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM 2020) (Paris, France)