QCM : IRM : principes et bases physiques — 39 questions

Explication

Les bobines supraconductrices refroidies à l’hélium liquide produisent le champ statique B0. Les gradients servent à localiser le signal, tandis que les antennes radiofréquence émettent B1 et reçoivent le signal de résonance.

Explication

L’hélium liquide est maintenu vers 4 ou 5 K, soit environ −268 °C, afin de préserver la supraconductivité. Cette température est très basse, mais elle n’est pas assimilable au zéro absolu.

Explication

Les bobines de shim compensent les inhomogénéités de B0. Elles peuvent agir passivement avec des plaques métalliques ou activement avec des bobines dédiées, alors que les gradients assurent la localisation spatiale.

Explication

Les bobines de gradients font varier le champ selon x, y et z pour localiser le signal. Elles ne produisent pas le champ statique principal et ne reçoivent pas le signal de résonance.

Explication

Le proton est le noyau de l’hydrogène et possède un moment magnétique individuel. L’eau est une molécule qui contient deux protons d’hydrogène, mais elle n’est pas elle-même un proton.

Explication

En présence de B0, les protons adoptent des orientations parallèle ou anti-parallèle. L’excès de protons parallèles produit M0 selon z, et non une aimantation résultante transversale.

Explication

La relaxation longitudinale décrit la récupération progressive de Mz selon $M_z = M_0(1-e^{-t/T_1})$. À $t=T_1$, cette composante atteint environ $0,63M_0$, tandis que la décroissance de Mxy relève de T2.

Explication

La relaxation transversale correspond à la décroissance de Mxy selon $M_{xy}=M_0e^{-t/T_2}$. À $t=T_2$, cette composante vaut environ $0,37M_0$, alors que Mz relève de T1.

Explication

Le signal FID correspond à une sinusoïde amortie exponentiellement, issue de la précession transverse et détectée par l’antenne. Sa décroissance dépend de $T2^*$, qui inclut les inhomogénéités de $B0$, tandis que $T2$ décrit la relaxation transversale intrinsèque.

Explication

Dans une séquence Spin Echo, l’impulsion de 90° crée l’aimantation transverse, puis les spins se déphasent. L’impulsion de 180° les refocalise et permet la formation d’un écho; elle ne constitue pas l’impulsion initiale d’excitation.

Explication

Le temps de répétition $TR$ sépare deux impulsions RF de 90°, alors que le temps d’écho $TE$ sépare l’impulsion de 90° de l’écho. Ainsi, $TR$ ne mesure pas le délai entre l’excitation et l’écho.

Explication

Une pondération T1 utilise un $TR$ court et un $TE$ court, tandis qu’une pondération T2 utilise des valeurs longues pour ces deux paramètres. Une pondération en densité de protons associe plutôt un $TR$ long à un $TE$ court.

Explication

Dans l’exemple considéré, la séquence T1 a $TR = 500\,\text{ms}$ et $TE = 15\,\text{ms}$, tandis que la séquence T2 a $TR = 2000\,\text{ms}$ et $TE = 120\,\text{ms}$. Les valeurs longues caractérisent donc ici la séquence T2.

Explication

Un gradient est une variation d’une mesure physique selon la direction, et il peut modifier le champ magnétique en fonction de la position. Le champ $B0$ est le champ principal statique, tandis qu’un gradient n’est pas défini comme un champ uniforme.

Explication

L’application d’un gradient à $B0$ crée des fréquences de résonance différentes selon la position. Cette relation entre fréquence et position permet d’associer une fréquence à une localisation spatiale, et non une phase à elle seule.

Explication

La transformée de Fourier convertit un signal du domaine temporel vers le domaine fréquentiel afin d’en séparer les fréquences. Elle ne définit pas le gradient de sélection de coupe et ne transforme pas directement le signal en densité protonique.

Explication

L’écho de gradient crée l’écho par déphasage puis rephasage des gradients, sans impulsion RF de 180°. En Turbo Spin Echo, le facteur turbo correspond au nombre d’échos recueillis pendant un TR, et non à la durée séparant deux excitations. L’inversion-récupération débute bien par une impulsion de 180°, tandis que le STIR et le FLAIR ont des TI respectivement court et long.

Explication

Le facteur turbo est le nombre d’échos recueillis pendant un TR, avec des trains pouvant aller de 4 à 32 échos, voire jusqu’à 200. Le TR désigne la durée entre deux excitations et ne constitue donc pas le facteur turbo. Les autres propositions inversent les caractéristiques du STIR et du FLAIR ou la technique de formation de l’écho de gradient.

Explication

L’inversion-récupération débute par une impulsion de 180° qui inverse la magnétisation M0, puis se poursuit par une séquence Spin Echo conventionnelle. Le STIR utilise un TI court d’environ 130 ms pour supprimer la graisse, alors que le FLAIR utilise un TI long d’environ 2500 ms pour supprimer le liquide cérébrospinal. Les autres propositions attribuent à tort ces TI ou cette inversion à d’autres séquences.

Explication

La formule correcte est $T_{acq}=TR\times N_p\times N_{ex}$. Le rapport signal sur bruit se calcule par $S/B=S_m/DS$, et un voxel plus petit améliore la résolution mais diminue le rapport signal sur bruit. La reconstruction DIXON utilise les images en phase et en opposition de phase, tandis que WARP combine SEMAC et VAT pour réduire les artéfacts métalliques.

Explication

Le déplacement chimique résulte d’environnements chimiques différents pour les protons de l’eau et de la graisse, entraînant des fréquences de précession différentes. Le déplacement spatial de type 1 se fait dans la direction du codage en fréquence. Augmenter la bande passante réduit le déplacement chimique mais diminue le rapport signal sur bruit, tandis qu’augmenter la résolution accroît le temps d’acquisition.

Explication

Le déplacement chimique correspond à un décalage de fréquence entre l’eau et la graisse, et non à un artefact de mouvement. Le déplacement spatial de type 1 suit la direction du codage en fréquence, tandis que l’augmentation de la bande passante le diminue mais réduit aussi le rapport signal sur bruit. La combinaison DIXON fournit les images eau et graisse par somme et différence normalisées.

Explication

Avec 32 kHz répartis sur 128 pixels, la bande passante par pixel est $32000/128=250\ \text{Hz}$. Comme l’écart eau-graisse est de 225 Hz, le déplacement vaut $225/250=0,9$ pixel. La bande passante ne doit pas être calculée en multipliant les deux valeurs, et le type 1 se déplace selon le codage en fréquence plutôt que selon le codage de phase.

Explication

La hauteur du pic renseigne sur la vascularité, le pourcentage de récupération sur la perméabilité et le volume sanguin cérébral sur la perfusion. La DCE en T1 mesure principalement la perméabilité et non la DSC en T2*.

Explication

La DCE en T1 mesure principalement la perméabilité et analyse le wash-in, le plateau et le wash-out. Ces paramètres décrivent la dynamique tissulaire et les propriétés microvasculaires; la DSC en T2* concerne principalement la perfusion.

Explication

Les paramètres DCE comprennent $K^{trans}$, $V_e$ et $K_{ep}$, avec $K_{ep}=K^{trans}/V_e$. $V_e$ correspond au volume de l’espace extracellulaire extravasculaire par unité de volume tissulaire et se situe entre 0 et 1.

Explication

La diffusion isotropique est décrite par un coefficient unique, car elle présente la même valeur dans toutes les directions. La diffusion anisotropique des tissus organisés nécessite un tenseur de diffusion.

Explication

Le facteur de diffusion est $b=\gamma^2G^2\delta^2(\Delta-\delta/3)$. Il dépend notamment de l’amplitude du gradient $G$, de sa durée $\delta$ et de l’intervalle $\Delta$ entre les impulsions.

Explication

Le coefficient de diffusion apparent se calcule par $ADC=-\frac{1}{b}\ln\left(\frac{S_{DWI}}{S_0}\right)$. Cette expression utilise le facteur $b$, le signal pondéré en diffusion $S_{DWI}$ et le signal de référence $S_0$.

Explication

La prolifération cellulaire réduit la mobilité de l’eau entre les cellules et diminue ainsi la diffusion mesurée. Dans le modèle IVIM, $D$ décrit la diffusion lente tandis que $D^*$ décrit la composante rapide liée à la perfusion.

Explication

Un tenseur de diffusion symétrique possède six éléments uniques, car les termes croisés sont égaux deux à deux : $D_{xy}=D_{yx}$, $D_{yz}=D_{zy}$ et $D_{xz}=D_{zx}$. Les valeurs propres représentent les longueurs de l’ellipsoïde, tandis que les vecteurs propres indiquent ses directions.

Explication

La tractographie calcule les trajectoires des fibres à partir du tenseur de diffusion. Elle peut utiliser des algorithmes déterministes ou probabilistes; les valeurs propres décrivent les longueurs et les vecteurs propres les directions de l’ellipsoïde.

Explication

Les principaux repères métaboliques comprennent le N-acétyl-aspartate à $2{,}0\ \text{ppm}$, la choline à $3{,}2\ \text{ppm}$ et le lactate à $1{,}3\ \text{ppm}$. La créatine se situe à $3{,}0$ et $3{,}9\ \text{ppm}$, tandis que le myo-inositol est à $3{,}6\ \text{ppm}$.

Explication

Une augmentation de la choline traduit une prolifération cellulaire, tandis qu’une diminution du N-acétyl-aspartate indique un effondrement des neurones fonctionnels. Les deux variations ont donc des significations métaboliques distinctes.

Explication

Les séquences crâniennes présentées comprennent FLAIR, SPACE et MPRAGE, avec des acquisitions 3D isotropiques pouvant atteindre $1\ \text{mm}^3$. Les séquences asservies à la respiration et réalisée en apnée concernent l’IRM stéréotaxique du foie.

Explication

Avec $R=2$, le temps d’acquisition est divisé par deux. Le rapport signal sur bruit est divisé par $\sqrt{2}$, ce qui correspond à une diminution d’environ $40\ \%$.

Explication

SENSE reconstruit d’abord les images partielles dans l’espace image, puis corrige le repliement et combine les images grâce aux cartes de sensibilité et aux matrices d’inversion. La complétion de l’espace k à partir des données ACS caractérise GRAPPA.

Explication

GRAPPA reconstruit les points manquants de l’espace k à partir des données ACS et des facteurs de pondération des bobines, puis forme et combine les images. SENSE suit l’ordre inverse en reconstruisant d’abord dans l’espace image.

Explication

Le compressed sensing accélère l’acquisition en combinant sous-échantillonnage incohérent, parcimonie et reconstruction itérative sous contrainte de consistance des données. Le sous-échantillonnage incohérent diffuse les artefacts, tandis que le sous-échantillonnage cohérent produit un repliement structuré.