Élastographie par résonance magnétique pour l’évaluation des propriétés viscoélastiques

Résumé

Source : Feng, Y., et al. Caractérisation viscoélastique de fantômes de gélatine imitant les tissus mous à l’aide de l’indentation et de l’élastographie par résonance magnétique. J. Vis. Exp. (2022)

Cette vidéo montre la méthode d’élastographie par résonance magnétique (MRE) pour évaluer les propriétés viscoélastiques des tissus en analysant la propagation des ondes de cisaillement à travers un fantôme de gélatine, imitant le tissu cérébral. Le processus consiste à générer et à capturer des ondes de cisaillement à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique ou IRM et à analyser les modèles d’ondes pour différencier la rigidité des tissus.

Protocole

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p style='background-color :#ffffff ;line-height :1.2 ;margin-bottom :12pt ;margin-top :0pt ;' dir='ltr'>1. Préparation du fantôme de gélatine

1. Pesez la gélatine, le glycérol et l’eau selon Table 1. Mélangez la poudre de gélatine avec de l’eau pour obtenir la solution de gélatine.
   NOTE : Table 1 montre les concentrations des composants individuels utilisés pour préparer les deux fantômes. Plus la concentration de gélatine est élevée, plus le fantôme est rigide.
2. Chauffer la solution de gélatine à 60 °C au bain-marie. Ajoutez du glycérol à la solution de gélatine tout en maintenant la température.
   NOTE : Le glycérol stabilise les mélanges de gélatine en augmentant leur température de fusion et leur module de cisaillement17.
3. Remuez la solution et chauffez-la à nouveau à 60 °C. Versez la solution mélangée dans un récipient qui sera utilisé pour les tests d’élastographie par résonance magnétique (MRE) et d’indentation. Refroidissez la solution à température ambiante et attendez qu’elle soit solidifiée.

2. <span style='background-color :transparent ; couleur :#000000 ;' > Élastographie par résonance magnétique ou test MRE

1. Mets la plaque vibrante sur le fantôme de gélatine. Assurez-vous que le contact entre le fantôme et la plaque vibrante est ferme (Figure 1A).
   < style de span='famille-de-police :Roboto,sans-serif ;taille-de-police :12pt ;style-de-police :normal ;variante-de-police :normal ;décoration-de-texte :aucun ;align-vertical :baseline ;espace-blanc :pré-enveloppement ;'>NOTE : La plaque vibrante est en polyamide d’une dimension de 50 x 50 x 5 mm³.
2. Placez le fantôme de gélatine dans la bobine de tête. Mettez des éponges et des sacs de sable autour du fantôme de gélatine pour vous assurer que le fantôme est bien placé. Utilisez un actionneur électromagnétique sur mesure avec une barre de transmission. Montez un actionneur électromagnétique sur la bobine de tête. Connectez la barre de transmission à la plaque vibrante (Figure 1B).
3. Connectez les lignes d’alimentation de l’actionneur à l’amplificateur. Connectez les lignes de contrôle avec le contrôleur (Figure 1C).
4. Paramètres de balayage de l’actionneur et de l’IRM
   1. Définit la forme d’onde, la fréquence de vibration et l’amplitude dans le générateur de fonctions. Réglez l’amplitude de vibration souhaitée en ajustant l’amplificateur de puissance.
      NOTE : Ici, la forme d’onde est réglée sur sinusoïdale dans le générateur de fonctions ; la fréquence de vibration est réglée sur 40 Hz ou 50 Hz, et l’amplitude est réglée sur 1,5 Vpp. Dans l’amplificateur de puissance, le rapport d’amplification est fixé à 40 %.
   2. Réglez le générateur de fonctions pour qu’il fonctionne en mode déclenchement. Connectez la ligne de déclenchement au port de déclenchement externe de l’appareil IRM (imagerie par résonance magnétique).
   3. Réglez la fréquence de balayage MRE (actionneur) sur la même que celle du générateur de fonctions, de sorte que le gradient de codage du mouvement soit synchronisé avec le mouvement de la plaque vibrante.
5. Mesure et analyse des données
   1. Suivez les procédures habituelles de positionnement de l’image. Utilisez une séquence MRE basée sur l’écho de gradient 2D (GRE) pour l’imagerie du fantôme de gélatine20. Réglez les paramètres d’imagerie GRE-MRE comme suit : Angle de basculement = 30° ; TR/TE = 50/31 ms ; Champ de vision = 300 mm ; Épaisseur de la tranche = 5 mm ; Taille du voxel = 2,34 x 2,34 mm².
   2. Mesurez les images de phase en quatre points temporels dans un cycle sinusoïdal. Appliquez des dégradés d’encodage de mouvement positifs et négatifs à chaque point temporel.
   3. En fonction de l’image de phase acquise, supprimez la phase d’arrière-plan en soustrayant les images de phase encodées positives et négatives. Dépliez la phase à l’aide d’un algorithme basé sur le tri de fiabilité.
   4. Extrayez la composante principale du mouvement en appliquant une transformée de Fourier rapide aux images de phase non encapsulées. Filtrez l’image de phase avec un filtre passe-bande numérique. Estimez le module de cisaillement à l’aide d’un algorithme d’inversion directe (DI) 2D pour obtenir le module de stockage G' et le module de perte G''.
      REMARQUE : La fréquence de coupure du filtre passe-bande est de [0,04 0,08]. La taille de la fenêtre d’ajustement de l’algorithme DI est de 11 x 11.

Table 1 : La masse et la concentration massique de la gélatine, du glycérol et de l’eau utilisés pour préparer les deux fantômes de gélatine. L’unité de masse est le gramme.

	gélatine	Water	Glycerol	Total
Phantom 1	100 (4.35 %)	1200 (52.17 %)	1000 (43,48 %)	2300 (100 %)
Phantom 2	160 (6.96 %)	1140 (49.56 %)	1000 (43,48 %)	2300 (100 %)

Résultats

Matériaux