Arthro-ciné-IRM de l’épaule:

mise au point et intérêt dans les

instabilités de l’épaule

C.Viard, M-L Barrière, C. Muraro, N. Mathy, M-L

Despeyroux-Ewers, N. Sans, J-J. Railhac

Imagerie Centrale

Toulouse - Purpan

Introduction

• L’intérêt de l’IRM pour l’exploration de la pathologie

ostéo-articulaire est acquise par tous.

• La tentation est forte de vouloir rendre

«dynamique » l’IRM afin de mieux explorer les

pathologies articulaires qui sont habituellement

révélées par un trouble de l’exécution du mouvement.

• Cette communication expose un travail qui a consisté

en l’amélioration et la mise au point de séquences

dynamiques appliquées au cas de l’épaule.

Historique

• Notre équipe s’intéresse depuis 1994 aux

techniques d’IRM dynamiques pour

l’exploration de l’épaule.

• En 1996, une étude concernant 20 volontaires

sains a permis d’évaluer l’aspect sémiologique

normal de l’articulation gléno-humérale lors

d’un mouvement de rotation par une technique

positionnelle.

Kinematic MR Imaging of the shoulder: Normal patterns.N.SANS, G.RICHARDI, JJ.RAILHAC, J.ASSOUN, D.FOURCADE, M.MANSAT, J.GIRON, H.CHIAVASSA.AJR; 167; December 96: 1517-1522

Revue de la littérature

• Les techniques d’IRM dynamique sont développées depuis plus de 10 ans.

• La plupart des équipes ont étudié l’articulation de l’épaule au cours de la réalisation d’un mouvement de rotation du bras et ont conclu à l’intérêt de ces techniques pour l’exploration du complexe labro-capsulo-ligamentaire.

• Seules des séquences acquises selon la technique positionnelle sont utilisées à la recherche du meilleur compromis entre la résolution spatiale et le reflet du mouvement.

• Cette technique possède une limite: – elle n’est pas le reflet direct du mouvement mais n’en donne que

l’illusion.

Technique

L’IRM dynamique peut être obtenue par 2 types

de techniques:

1. La technique positionnelle avec incrémentation

du mouvement

2. Les méthodes d’acquisition en temps réel avec la

technique du « Gating articulaire » d’une part et

les techniques d’imagerie ultra-rapides d’autre

part.

Méthode positionnelle

• Elle correspond à l’acquisition séquentielle des

images à chaque niveau d’incrément du

mouvement, environ tous les 20 degrés.

• La séquence est ensuite reconstruite dans un

second temps grâce à un logiciel de type

« cine-loop ».

Méthode en temps réel: le « gating »

articulaire

• L’acquisition des images se fait pendant un temps

précis appelé « temps porte », qui est fonction de la

position articulaire.

• Cette technique nécessite un appareillage lourd et une

synchronisation parfaite entre l’acquisition des

images et la position articulaire. Elle est donc difficile

à mettre en œuvre, contrairement à son application

pour l’exploration cardiaque où le temps porte peut

facilement être synchronisé avec les données d’un

enregistrement ECG.

Méthodes en temps réel d’imagerie

ultra-rapide• Elles correspondent à toutes les séquences ultra-rapides

développées sur les imageurs de dernières génération.

• Selon les constructeurs, elles portent des acronymes différents:– séquences en écho de spin rapide (RARE, Haste, Single Shot)

– séquences en écho de gradient rapide (FGRE)

– séquences en écho de gradient rapide avec destruction de l’aimantation (FSPGR)

– techniques d’imagerie instantanée et en particulier les séquences en écho planar imaging qui sont les séquences les plus rapides existantes.

• Certaines options disponibles sur les imageurs permettent également d’améliorer la mise au point des séquences rapides comme les options I Drive, multiphase ou séquentiel.

Mise au point de l’arthro-ciné-IRM de l’épaule

2 objectifs de travail

1. Amélioration de la séquence de ciné-IRM

positionnelle

2. Mise au point d’une séquence de scopie-IRM

qui soit le meilleur compromis entre:• le reflet fidèle du mouvement articulaire

• conservation d’une bonne résolution anatomique

Objectif n°1: amélioration de la

séquence positionnelle• Mise au point d’une séquence en écho de spin rapide

présentant les caractéristiques suivantes: TE=spins en

phase, TR=350ms, FOV=18*18, matrice=256*192.

• 5 coupes de 3mm sont disponibles à chaque niveau de

rotation avec un temps d’acquisition de 34s.

• La séquence est reconstruite à chaque niveau de

coupe dans un second temps.

• 8 à 12 paliers de 20° sont réalisés.

L’incrémentation du mouvement est facilitée par l’utilisation d’un système

mécanique amagnétique. Des ergots et une manette permettent de guider

le mouvement de rotation du bras qui est stoppé tous les 20° de rotation

pour permettre l’acquisition de la séquence. Ci-dessous: schéma de

l’appareillage utilisé

poignée

tige

boîte

cylindrique

tige et cylindre vus de face

face inférieure

du cylindre

languette

20°

tige

cavités

d’interruptions

cylindre vu en coupe

rotation imbrication rotation

Résultat obtenu

Objectif n°2

• Plusieurs essais ont été réalisés pour obtenir la

séquence considérée comme optimale.

Essai n°1: utilisation de l’option I

drive• L’option I drive permet de réaliser une acquisition en temps

réel avec une cadence d’image élevée.

• Elle n’offre pas la possibilité d’explorer les tissus selon leurs caractéristiques en temps de relaxation longitudinal T1.

• Le traitement du signal est immédiat dès que l’ensemble du plan de Fourier est rempli.

• Quand l’image est acquise, elle est instantanément affichée sur l’interface utilisateur.

• Cette option est compatible avec les séquences en écho de gradient rapide (FGRE) et les séquences en écho de gradient rapide avec destruction de l’aimantation (FSPGR).

I drive

� FGPRE �FSPGR

Essai n°2: utilisation de l’option

Multi Phase

• Cette option permet d’imager dans le temps les

mêmes emplacements de coupes.

• Une fois l’option activée, l’acquisition d’une série

de coupes peut être relancée à plusieurs reprises et

de façon identique sans qu’il soit nécessaire de

réinitialiser la séquence.

• Elle a été testée sur des séquences FGRE et sur

des séquences FSPGR.

Option Multi Phase

� 2a: FGRE � 2b: FSPGR

Essai n°3: utilisation de l’option

Spiral

• L’option Spiral correspond à une séquence d’impulsion bidimensionnelle en écho de gradient ou en écho de gradient avec destruction de l’aimantation, compatible avec l’option I drive. Elle autorise la collecte des données dans le plan de Fourier selon une trajectoire en spirale.

• Elle présente toutefois un inconvénient, puisqu’elle est à l’origine d’une perte des données correspondant aux angles les plus éloignés de l’espace k et ainsi à une baisse de la résolution spatiale.

Option Spiral

� FGRE

�Option « Spiral »

�Option « I Drive »

Essai n°4: Echoplanar imaging

• Il s’agit de la séquence la plus rapide existante.

Elle s’appuie sur une séquence en écho de gradient

rapide.

• Les temps d’acquisition sont minimaux du fait de

l’application répétée d’un gradient bipolaire. Un

seul train d’écho permet la formation d’une image

car le nombre d’échos produits au cours d’une

impulsion de radiofréquence est égal au nombre

de lignes du plan de Fourier.

Echoplanar imaging

Solution retenue: essai n°2a

FGRE option Multiphase

� Aperçu initial ci contre

� Avantages: � permet de réaliser l’exploration

en temps réel

� présente des images de qualité acceptable

� L’acquisition réalisée, un logiciel informatique permet la visualisation des images en dynamique sur l’interface utilisateur.

Après optimisation…

• Plusieurs artifices ont été appliqués afin d’essayer d’améliorer la qualité des images obtenues.

• Les améliorations effectuées sont les suivantes:– diminution de la bande passante afin d’atténuer le bruit

– application de l’option ZIP*512 pour améliorer la résolution apparente de l’image

– application de l’option SCIC pour homogénéiser le contraste

– augmentation de la taille de la matrice afin d’augmenter la résolution spatiale des images

– application d’un champ de vue rectangulaire afin de diminuer le temps d’acquisition

Résultat obtenu

Discussion

A propos de l’option I Drive

• Même si ce n’est pas la technique choisie,

cette option est « performante » pour

l’exploration des articulations.

L’intérêt de l’optimisation des séquences apparaît

incontestable si l’on compare à gauche l’image « brute », au

résultat obtenu après traitement à droite.

Le résultat obtenu après injection intra-articulaire de

Gadolinium (à droite) du fait de la distension capsulaire

permet l’analyse fine des structures labro-capsulo-

ligamentaires.

L’analyse de la définition anatomique ne permet pas de

retrouver de différence significative entre la séquence obtenue

par méthode positionnelle (à gauche) et la séquence de

Scopie-IRM mise au point (à droite).

En revanche, seule la séquence de Scopie-IRM obtenue en temps réel

est le reflet direct du mouvement de rotation de l’épaule.

Application à l’exploration de

l’instabilité gléno-humérale

• Les séquences dynamiques sont réalisées en

complément des séquences statiques

classiques.

• Elles permettent d’étudier:

– le centrage de la tête humérale lors de la

rotation du bras

– la distension capsulaire

– l’intégrité des structures capsulo-ligamentaires

Conclusion

� Ce travail a permis de mettre au point une séquence

dynamique de Scopie-IRM, reflet direct du mouvement

articulaire possédant une bonne résolution anatomique.

� Cette séquence semble intéressante dans le cadre du bilan

lésionnel des instabilités gléno-humérales en complément

d’une arthro-IRM standard, compte tenu de sa faisabilité.

� Il semble également exister des perspectives d’avenir quant

à l’application de ces séquences sur des IRM à aimant

ouverts permettant une exploration des instabilités gléno-

humérales lors de mouvements à l’armé du bras.