Interprétation de l’examen IRM : les artefacts à reconnaître

Depuis plusieurs années, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) connaît un fort développement en médecine orthopédique équine. Alors que plusieurs nouveaux centres sont en cours de développement en France, les vétérinaires référents doivent dès à présent se familiariser avec les images obtenues, non seulement pour en comprendre l’intérêt et les limites, mais aussi pour pouvoir discuter avec le propriétaire des résultats de cet examen. Cet article, qui pose quelques bases d’interprétation, s’adresse donc principalement aux vétérinaires référents recevant des images IRM avec un compte rendu d’examen d’imagerie. Comme toutes les autres modalités d’imagerie, l’IRM n’échappe pas à son lot d’artefacts perturbant potentiellement la lecture. Si la plupart d’entre eux nuisent à l’interprétation des images, d’autres, une fois appréhendés correctement, peuvent apporter des informations utiles à l’analyse de l’examen. Il s’agit de présenter ici quelques-unes des altérations courantes de l’image IRM en vue de leur reconnaissance et de leur prévention.

Artefacts d’inhomogénéité magnétique

Des altérations du champ magnétique statique peuvent générer des déformations grossières de la structure anatomique étudiée, souvent très faciles à reconnaître [⁴]. Ces altérations peuvent être dues à plusieurs phénomènes.

Non-uniformité du champ magnétique principal

Il existe, d’une part, des phénomènes de distorsion par non-uniformité du champ magnétique principal, dus, par exemple, à un fort écart de température de la pièce d’un aimant de bas champ. En effet, ces aimants sont relativement sensibles aux variations de température car la fréquence de résonance des protons en dépend. Une perte de signal et une distorsion de l’image empêchent alors la réalisation de l’examen. À chaque degré Celsius perdu ou gagné, la fréquence de l’aimant varie d’environ 4 kHz. En pratique, il convient de vérifier la constance et l’efficacité du système d’air conditionné quotidiennement, et de réaliser des calibrages de l’aimant et de l’antenne avant chaque utilisation.

De plus, le champ magnétique n’est parfaitement uniforme qu’à proximité de l’isocentre. Cela signifie que les parties anatomiques éloignées de ce dernier sont sujettes à des déformations par la baisse rapide de l’intensité du champ magnétique. La partie d’intérêt doit donc être placée systématiquement le plus près possible de l’isocentre (^{photo 1}).

Présence de matériel ferromagnétique

La présence de matériel ferromagnétique, comme un résidu de clou de ferrure dans la corne du sabot ou tout autre débris sous le pied ou sur le tégument, s’accompagne d’une distorsion locale du champ magnétique. Ces débris sont à l’origine d’un artefact de susceptibilité magnétique caractérisé par une zone vide de signal, parfois accompagnée d’un espace périphérique de renforcement de signal et d’une déformation de l’image, particulièrement sur les séquences en écho de gradient (^{photos 2a} et ^2b). Ce phénomène de susceptibilité magnétique est, en revanche, utilisé cliniquement au moyen des séquences en écho de gradient, notamment T2*, pour la détection des hémorragies. Ces artefacts de susceptibilité sont plus importants sur des systèmes de haut champ. En pratique, il convient de réaliser un examen radiographique avant l’IRM du sabot afin de cureter, au besoin, ces débris métalliques. Les séquences en écho de gradient étant plus sensibles aux perturbations de champ magnétique, le choix de séquences en écho de spin est indiqué en cas d’un résidu de clou irrécupérable après de multiples tentatives de curetage.

Artefacts de mouvements

La matrice image est codée précisément par l’application de gradients de codage de phase (les lignes) et de fréquence (les colonnes). L’acquisition des données n’étant pas instantanée en IRM, tout mouvement au cours de l’échantillonnage induit des artefacts sur les images [⁴]. Les séquences les plus sensibles au mouvement sont celles qui emploient des temps de relaxation longs (en pratique, les T2 et les STIR) et celles qui réalisent des acquisitions de volume (3D). D’une part, l’image peut devenir floue par dispersion du signal et, d’autre part, des images fantômes peuvent apparaître sous la forme d’une alternance de bandes de signaux intenses et faibles rappelant les contours de la structure en mouvement. Ces images fantômes, visibles de chaque côté et au sein de la structure anatomique, surviennent toujours dans le sens de l’encodage de phase (^{photos 3a} et ^3b).

En pratique, chez un cheval anesthésié en décubitus latéral, il convient d’utiliser des moyens de contention physique pour limiter les mouvements principalement dus à la respiration et s’observant le plus souvent sur le membre thoracique supérieur. Chez un cheval debout, il s’agit d’adapter le protocole de sédation au cas par cas (généralement une association d’α2-agoniste et de morphinique), de choisir au besoin des séquences moins sensibles au mouvement (séquences bidimensionnelles 2D, et non tridimensionnelles 3D) et moins longues, en sacrifiant un peu la résolution spatiale ou en employant un logiciel de correction du mouvement. Toutefois, ce dernier ne corrige jamais totalement les mouvements et ses conséquences sur la sensibilité de détection de certaines lésions ne sont pas encore connues [¹¹].

Artefacts de flux

La présence de flux sanguins dans les vaisseaux au travers du plan de coupe est à l’origine d’artefacts de flux se manifestant par la répétition équidistante de l’image du vaisseau sous forme d’une traînée en hypersignal (^{photos 4a} et ^4b). L’artefact de flux s’affiche toujours selon le sens de l’encodage de phase [⁴]. Cet hypersignal, s’il se superpose à un ligament, par exemple, peut amener à une conclusion erronée de desmopathie. Certaines techniques, comme la synchronisation cardiaque ou la présaturation des vaisseaux en amont des plans de coupe sélectionnés, permettent de s’affranchir au moins partiellement des artefacts de flux. En revanche, lors de la définition de la séquence, choisir le sens de l’encodage de phase et, par conséquent, l’orientation de l’artefact sur l’image, soit verticalement, soit horizontalement, est réalisable. Cela permet d’éviter les structures ligamentaires ou osseuses, selon la région anatomique et l’objectif de la séquence utilisée.

Artefact de volume partiel

Principes

L’artefact de volume partiel résulte de la présence, dans un même voxel (le constituant le plus élémentaire d’une coupe), de plusieurs tissus aux propriétés et aux signaux différents [⁵]. Cet artefact est maximisé avec des coupes épaisses (les deux tissus différents sont alors dans l’épaisseur de la coupe), des matrices de petites tailles par rapport au champ de vue (c’est-à-dire de grands pixels) ou encore par l’imagerie de structures arrondies ou petites (le signal unique affiché finalement dans le pixel étant alors une moyenne des signaux émis par les différents tissus juxtaposés dans le voxel correspondant) (^{figure 1}). Il en résulte une zone transitionnelle peu distincte et de faible contraste. Il s’agit principalement d’une limite de résolution spatiale des images IRM, plus significative sur un aimant de bas champ ayant une résolution inférieure, pour un temps d’examen équivalent.

Applications et prévention

Dans le cadre des examens orthopédiques en médecine équine, cet artefact est particulièrement observé lors de la réalisation :

– de coupes transversales passant au travers des plaques sous-chondrales et du cartilage d’une articulation, pouvant mimer une lyse, une sclérose ou une lésion de type “œdème osseux” sous-chondral, selon la séquence employée. L’erreur d’interprétation est d’autant plus risquée que la coupe est modérément oblique, avec un artefact de manifestation asymétrique. En pratique, il est préférable d’évaluer ces zones articulaires sur des coupes sagittales ou dorsales ;

– d’une coupe transverse STIR à cheval sur l’os naviculaire et le récessus palmaro-proximal de l’articulation interphalangienne distale, ou, éventuellement, le récessus proximal de la bourse naviculaire, pouvant mimer une lésion de moelle osseuse de la médullaire de l’os naviculaire. Ce faux positif est facilement écarté par un bon positionnement des coupes et, s’il se produit malgré tout, par l’examen de l’os naviculaire avec la même séquence dans un plan sagittal (^{photos 5a} et ^5b) ;

– d’une coupe transverse T1 à cheval sur l’os naviculaire et les ligaments collatéraux de l’os naviculaire pouvant imiter une sclérose osseuse de la médullaire de l’os naviculaire. Là encore, l’examen de la même région dans d’autres plans permet d’écarter l’artefact.

– de coupes sagittales pour l’examen de surfaces articulaires arrondies telles que les articulations interphalangiennes ou métacarpo-phalangiennes. Des coupes dorsales obliques multiplanaires à angle droit avec la surface articulaire permettent de compléter l’examen de ces régions (^{photo 6}) [⁷].

Artefacts de l’angle magique

Principes

L’artefact de l’angle magique est maintenant bien décrit sur tous les systèmes utilisés pour l’IRM orthopédique équine, aussi bien haut champ que bas champ [¹, ⁸, ⁹, ¹⁰, ¹³]. Il se produit systématiquement sur certaines séquences lorsqu’une structure ligamentaire ou tendineuse se situe à 55° (jusqu’à ± 10°) par rapport au champ magnétique statique [⁴]. Il engendre une augmentation de signal de toute la structure fibrillaire ou d’un segment seulement, et mime ainsi une desmopathie ou une tendinopathie. Il concerne principalement les séquences comportant un temps d’écho (TE) court (< 30 ms), donc, en pratique, les séquences pondérées T1 en écho de gradient ou en écho de spin (T1 SE, T1 GRE), les séquences pondérées en densité de protons (PD FSE), les séquences pondérées T2* en écho de gradient (T2* GRE) et certaines séquences STIR au TE court. Bien que restant perceptible, l’artefact est plus discret (et d’autant moins que le TE est long) sur la plupart des séquences STIR et T2 en écho de spin (souvent notées T2 FSE ou T2 TSE) [¹³]. Les séquences STIR ont un TE généralement intermédiaire (25 à 35 ms) et sont en théorie sensibles à l’angle magique. Cependant, une augmentation artéfactuelle d’intensité du signal n’est généralement pas observée dans les tendons et les ligaments grâce au T1 intrinsèque court de ces structures qui présentent donc une faible intensité en STIR.

Applications

L’artefact de l’angle magique pose une vraie limite à l’interprétation des ligaments collatéraux de l’articulation interphalangienne distale. Il convient donc que chaque protocole d’imagerie par résonance magnétique comporte au moins une séquence T2 FSE qui s’affranchisse en grande partie de l’artefact pour l’examen des structures ligamentaires et tendineuses [³]. Cet artefact peut être systématique, comme lors de l’imagerie de l’insertion du tendon fléchisseur profond par un système de haut champ (^{photo 7}) [¹]. Il est également favorisé par une mauvaise conformation du membre ou par un positionnement inadéquat de la région d’intérêt dans l’aimant, soit en angulation, soit en rotation du membre par rapport au champ magnétique principal [⁸, ¹⁰, ¹³]. Dans ces cas dits “positionnels”, les ligaments collatéraux de l’articulation interphalangienne distale sont sujets à cet artefact, ainsi que les ligaments sésamoïdiens distaux obliques et les lobes du tendon fléchisseur profond (^{photos 8a}, ^8b et ^8c) [⁸, ¹⁰, ¹³]. En pratique, il convient de prendre le temps nécessaire pour obtenir le meilleur positionnement possible de la région d’intérêt dans l’aimant avant l’acquisition afin de prévenir au mieux ces artefacts positionnels.

Artefact d’opposition de phase de certaines séquences T2* GRE

Contexte pathologique de survenue

La moelle osseuse saine d’un cheval adulte, à contenu très lipidique, présente un signal hyperintense trabéculé sur les séquences pondérées T1, moins intense sur les séquences pondérées T2 ou T2*, et, par principe, hypointense sur les séquences avec saturation des graisses (STIR ou fat satured). À partir de ce schéma général, trois altérations principales de l’os trabéculaire peuvent survenir_: la sclérose ou, inversement, la lyse osseuse, concernant principalement la composante osseuse, et la “lésion de moelle osseuse” (littéralement, “bone marrow lesion”, en anglais) souvent appelée “œdème osseux”, qui touche principalement la composante non minéralisée de l’os [²]. L’œdème osseux, de nature inflammatoire, voire nécrotique (il est alors question d’ostéonécrose), et toujours invisible à la radiographie, peut poser des difficultés d’identification [², ⁶, ¹²]. L’artefact d’opposition de phase ne survient qu’en présence d’une telle lésion.

Le principe général de diagnostic de ce type de lésions est une augmentation de signal dans la région de l’os trabéculaire sur les séquences avec saturation des graisses (STIR ou fat satured) signalant la présence de protons non associés à du tissu graisseux ou osseux. Parallèlement, une réduction modérée de signal en T1 est le plus souvent observée et s’explique par une baisse relative de contenu graisseux, aussi bien sur les séquences en écho de spin que sur celles en écho de gradient. Cette seule réduction de signal en T1 pourrait mimer un processus de sclérose si les images ne sont pas corrélées aux images STIR [⁶, ¹²] (^tableau). De plus, en phase subchronique, certaines lésions de moelle osseuse occasionnent seulement une baisse de signal en T1, sans altération en T2 (donc ne pouvant correspondre à une sclérose), et sans augmentation très significative de signal en STIR [²].

Les séquences en T2 ou T2* sont les plus difficiles à appréhender dans ce cadre. Les séquences en écho de spin pondérées T2 affichent généralement peu de variations de signal en cas de lésion de moelle osseuse, sauf lors de processus particulièrement sévère, auquel cas une discrète augmentation de signal en région de l’os trabéculaire peut être constatée. Les séquences en écho de gradient pondérées T2* sont certainement les plus trompeuses. Elles présentent une augmentation ou une diminution du signal osseux trabéculaire selon la sévérité de la lésion, ou, le plus souvent, un mélange fantomatique des deux altérations en raison de la présence d’un artefact dit d’“opposition de phase” (^{figure 2}).

Principe physique

L’artefact d’opposition (ou d’annulation) de phase appartient à la “famille” des artefacts de déplacement chimique. Un autre exemple de ce groupe d’artefacts est brièvement exposé dans le dernier paragraphe. L’opposition de phase se rencontre uniquement sur certaines séquences en écho de gradient T2* avec un TE spécifique dit “en opposition de phase”. Les séquences T2* GRE couramment obtenues “en phase” ne présentent pas cet artefact. Sur les séquences T2* GRE (contrairement aux T2 FSE), l’absence d’impulsion de 180° de rephasage est à l’origine d’une différence entre les phases des protons de la graisse et de l’eau au moment de l’écho. Ce phénomène dépend de la différence de fréquence de précession des protons (fonction de la puissance du champ magnétique) et du temps d’écho. Par exemple, avec un champ de 1,5 T, la différence de fréquence entre la graisse et l’eau est de 225 Hz, ce qui correspond à une période de 4,4 ms. Ainsi, pour des temps d’écho multiples de 4,4 ms, les protons de l’eau et de la graisse sont en phase : leurs signaux s’additionnent et un hypersignal sur l’image résultante est observé. Pour des TE dans l’intervalle, leurs phases sont différentes. En particulier, au milieu de l’intervalle (2,2 ms), les protons de l’eau et de la graisse sont en opposition de phase : leurs signaux se soustraient. Les protons de l’eau et de la graisse sont ainsi en opposition de phase à 1,5 T pour des TE à 2,2 ms, à 6,6 ms, etc. Pour un aimant de bas champ debout de 0,27 T, les TE en opposition de phase sont d’environ 13 ms, 52 ms, etc. [¹²].

Utilisation et compréhension

En cas de quantité très excessive d’eau (lésion de moelle osseuse sévère), le signal devient hyperintense sur la séquence T2* en opposition de phase. Si les deux contingents sont de signal équivalent, il en résulte alors une soustraction des signaux des protons de l’eau et de la graisse au sein d’un même voxel, et, par conséquent, un hyposignal. Le processus pathologique étant rarement uniforme, un mélange géographique des deux altérations en hyper- et en hyposignal est souvent observé (^{photo 9}). À l’interface entre des structures tissulaires à prédominances hydrique et graisseuse, ou à la jonction d’une région osseuse trabéculaire saine et d’une région de lésion de moelle osseuse, les voxels contiennent à la fois de la graisse et de l’eau, d’où un liseré de vide de signal soulignant les contours de ces organes ou de ces lésions.

En pratique, cet artefact d’opposition de phase présent sur certaines séquences T2* GRE se révèle malgré tout très utile pour l’identification d’une lésion de moelle osseuse lors de difficultés d’interprétation des autres séquences, et notamment de la STIR. En effet, le positionnement légèrement excentré de la région d’intérêt par rapport à l’isocentre de l’aimant, des mouvements excessifs, une adaptation de l’antenne erronée ou encore une température de la région d’intérêt en dehors de l’intervalle habituel peuvent générer des défauts de saturation des graisses sur les séquences censées la créer et ainsi mimer une lésion de moelle osseuse, ou “œdème osseux” (^{photos 10a} et ^10b).

Artefacts moins courants

D’autres artefacts apparaissent moins fréquemment sur les images.

Aliasing

L’aliasing (ou phénomène de repliement) pourrait en théorie apparaître dans les deux directions de codage de phase et de fréquence lorsque la région anatomique d’intérêt est plus grande que le champ de vue ou mal centrée. En pratique, l’aliasing dans la direction du codage de fréquence n’est jamais observé en raison de l’application systématique de filtres de fréquence sur toutes les séquences. De plus, l’aliasing dans la direction du codage de phase peut être corrigé par l’application du protocole “no phase wrap” uniquement disponible sur certains systèmes.

Dans ce cas, un repliement des structures légèrement hors champ du côté controlatéral de l’image est constaté, de manière souvent très évidente. En pratique, il suffit d’ajuster de manière adéquate le champ de vue à la taille de la structure à examiner [⁴].

Artefact de déplacement chimique de deuxième type

L’artefact de déplacement chimique de deuxième type s’observe uniquement sur des aimants de haut champ, dans le sens de l’encodage de fréquence, et résulte d’un décalage de positionnement des voxels contenant de la graisse. Dans la direction du codage en fréquence de la matrice, la position des protons est, en effet, codée par une variation de fréquence de résonance. Toutefois, en raison de l’environnement électronique naturellement différent dans les tissus hydriques et graisseux, les protons de la graisse résonnent à une fréquence inférieure à celle des protons de l’eau. C’est pourquoi lorsque les deux types de tissus sont proches anatomiquement, les protons de la graisse sont déplacés de façon artéfactuelle lors de la reconstruction de l’image et à l’origine d’un artefact à l’interface eau/graisse, sous la forme d’une bande noire ou blanche. Cet artefact est beaucoup plus fréquent dans des régions autres qu’orthopédiques et corrigé par l’application de saturation des graisses à la séquence [⁴].

Lignes d’interférence

Enfin, il convient de signaler la possible présence de lignes d’interférence sur les images, dans le sens de l’encodage de phase, qui peuvent correspondre à un signal parasite provenant de divers équipements électroniques présents dans la salle ou, moins probablement, en dehors de la salle si la cage de Faraday est déficiente. En pratique, il convient d’éviter la présence de ce type de matériel dans le local, de veiller à bien fermer la porte de la cage et, au besoin, de vérifier son étanchéité radiofréquence.

Si l’IRM reste une technique remarquable, certainement la plus précise pour le diagnostic des affections orthopédiques, il convient de connaître les nombreux pièges de l’interprétation susceptibles de mimer des lésions comme les desmopathies, les tendinopathies ou les lésions de moelle osseuse (ou “œdème osseux”). Heureusement, il existe le plus souvent un moyen fiable de statuer sur la présence d’une lésion réelle ou artéfactuelle. Bon nombre de ces artefacts sont évitables au moment de l’acquisition de l’examen, mais leur reconnaissance a posteriori n’est pas toujours aisée, surtout lorsque les circonstances de l’examen ne sont pas connues. Cette sélection parfois délicate des informations recueillies réserve cette modalité d’imagerie à des opérateurs spécialement entraînés afin de se prémunir des interprétations trop hâtives.

Références

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• 2 – D’Anjou MA, Troncy É, Moreau M et coll. Temporal assessment of bone marrow lesions on magnetic resonance imaging in a canine model of knee osteoarthritis: impact of sequence selection. Osteoarthritis Cartilage. 2008;16(11):1307-1311.
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