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Neuro-imagerie

Publié le 23/02/2010, mis à jour le 13/08/2010 par SFR

Myriam Edjlali (1), Camille Hénichart (2)
(1) service de neuroradiologie, CHRU Tours
(2) service de neuroradiologie, CHRU Lille

La tendance

L’imagerie neurologique a été l’objet de 27 séances scientifiques et 52 cours thématiques. Sur les 1302 résumés de posters scientifiques ou éducatifs soumis dans cette spécialité, 24 % ont été retenus et 43 ont été primés.
Le RSNA 2009 a été marqué par l’enseignement des évolutions techniques en scanner et en IRM, avec comme mot d’ordre de s’appuyer sur l’imagerie conventionnelle connue et maîtrisée et d’y adjoindre l’imagerie avancée en complément afin d’affiner le diagnostic.
Nous vous proposons de revoir les avancées techniques mises en avant cette année, illustrées par les applications qu’elles peuvent avoir dans les différentes pathologies neurologiques, dont deux se dégagent plus particulièrement par le nombre de séances attribuées : l’imagerie vasculaire ischémique et l’imagerie tumorale.

Scanner : has been, or still in ?

Trois notions sont mises en avant : la radioprotection, le scanner de perfusion et le développement du scanner bitube (Dual Energy CT ou DECT).

  • Nous sommes plus que jamais dans l’ère de la radioprotection du patient, impliquant pour chaque équipe de se référer aux normes et obligations légales et d’optimiser la dose délivrée en fonction du juste équilibre entre le rapport signal sur bruit de l’image et la capacité d’interprétation. Réduire la dose tout en préservant une qualité d’image permettant une interprétation correcte, c’est ce que nous proposent Yang et al. (1) dans une étude des traumatismes de l’orbite. A partir d’examens standardisés acquis sur un scanner multicoupes 64 barrettes (120kV, 300 mAs), un masque informatique dégradant l’image telle qu’elle aurait pu paraître avec une acquisition réalisée à plus faible dose, a été secondairement appliqué. Jugé sur la qualité de l’image et sur l’interprétation en aveugle des scanners, le protocole d’acquisition optimal basse dose (120kV, 100mAs) permet de réduire la dose-longueur produit de 375 à 125 mGy.cm sans nuire à la qualité de l’interprétation.
    Le DECT s’inscrit dans cette optique de réduction de dose et permet le développement de nouvelles techniques : ses acquisitions couvrent une hauteur de 26 cm en 6s avec une résolution de 0,33 mm ce qui ouvre le champ du scanner de perfusion étendu à l’ensemble du parenchyme cérébral.
     
  • Plusieurs communications ont eu pour thème l’imagerie de perfusion . L’une d’elles (2), particulièrement originale, a cherché à évaluer la perfusion cérébrale de patients ayant comme antécédent un AIT et une sténose carotidienne homolatérale, considérée comme non significative par la classification NASCET (< 60 %). Cette étude prospective discerne un groupe de patients présentant une hypoperfusion par bas débit du territoire homolatéral à la sténose et démontre par le suivi clinique, l’augmentation significative du risque de récidive d’un accident ischémique dans ce territoire. Elle amène donc à proposer une étude perfusionnelle comme critère à associer à la décision de prise en charge chirurgicale en prévention secondaire des sujets présentant un degré de sténose inférieur à 60 %.
  • Un autre intérêt du scanner bi tube est de pouvoir pour la même acquisition appliquer un voltage différent sur chaque tube permettant de réaliser un angioscanner avec reconstruction tridimensionnelle directe et suppression des structures osseuses à partir d’une seule acquisition injectée. On rappelle cependant le risque de majoration du degré de sténose concernant les plaques en partie calcifiées. Sur ce thème, Zhang (3) surligne l’énorme avantage de la technique de suppression osseuse en un temps pour le diagnostic d’anévrisme de la base du crâne.
  • Enfin une étude primée de Gupta (4) a permis sur une acquisition dual energy, de décomposer l’analyse scanographique en 3 contrastes différents permettant de différencier chez des patients ayant subi une embolisation récente, le sang, l’iode et le parenchyme cérébral. Son utilité est indéniable pour séparer un phénomène de stase du produit de contraste d’un hématome ou d’une transformation hémorragique.

IRM : les séquences qui ont le vent en poupe

Séquence de diffusion (DWI) et cartographie d’ADC : une valeur sûre

  • Cette séquence est comme le rappellent Sorensen et al.(5) largement et correctement utilisée par l’ensemble des radiologues notamment dans la pathologie ischémique. Que dire de plus ?
  • Après avoir redéfini la restriction de diffusion et la variation considérée comme normale des valeurs d’ADC en fonction de la localisation et de l’âge du patient, Sommerville et al. (6) présentent un poster richement illustré des différentes pathologies présentant un ADC bas. Outre l’ischémie constituée, l’atteinte axonale diffuse post traumatique, l’abcès à pyogènes, le lymphome et le kyste épidermoïde, cette étude insiste à l’aide d’une corrélation anatomopathologique sur l’hypercellularité de certaines tumeurs à ADC bas (médulloblastomes). Sont également rappelées les lésions de Creutzfeld-Jacob des noyaux gris centraux, pour lesquelles la baisse de l’ADC peut être le seul signe précurseur retrouvé de cette pathologie.
  • Deux communications rappellent l’intérêt de la diffusion dans l’intoxication au monoxyde de carbone . Wang et al. (7) insistent sur la valeur diagnostique de la diffusion qui retrouve 2 à 30 jours après l’exposition au CO, une diminution de l’ADC des lésions en hypersignal T2 des centres semi-ovales, de la substance blanche péri ventriculaire et des noyaux gris centraux. Shi et al. (8) décrivent comme un facteur pronostique d’évolution vers l’encéphalopathie retardée la diminution précoce de l’ADC précédant même l’apparition des anomalies de signal T2 des régions précédemment citées.
  • Enfin, en pathologie tumorale , l’ADC peut être utilisé pour affiner au moment du diagnostic le grade tumoral et pour suivre l’efficacité thérapeutique de la chimiothérapie. Lin et al. (9), étudiant le diagnostic initial des tumeurs neuro-épithéliales, définissent une valeur seuil d’ADC de 0,9 x 10-3 mm2/s pour différencier bas grade (ADC > 0,9) et haut grade (Se : 85,4 % – Sp 71 %). Dans les gliomes récidivants, les modifications précoces de l’ADC, mesurées dès 3 semaines après le début de la chimiothérapie, sont des marqueurs pronostiques de la réponse tumorale (10).


Séquences de perfusion et ASL : en plein essor

  • L’utilisation du principe de marquage artériel des spins (arterial spin labelling, ASL) sur une IRM 3T, permet une analyse quantitative absolue de la perfusion cérébrale, sans injection de produit de contraste et avec un rapport signal sur bruit satisfaisant.
  • Dans la pathologie ischémique, l’utilisation des séquences de perfusion est en fort développement, le but étant d’apprécier le risque d’extension de l’infarctus au stade aigu. Shishido et al. (11) montrent qu’il est possible de mesurer la récupération de la perfusion cérébrale en ASL sur une IRM 3T après stenting carotidien en comparant les données avant et après traitement. Une communication de Razek et al. (12) rapporte l’intérêt de suivre les hémorragies sous-arachnoïdiennes post traumatiques par ASL, afin de détecter précocement un éventuel vasospasme pour permettre la mise en place d’un traitement vasodilatateur adapté.
  • Dans le cadre du retentissement cérébral des sténoses, l’ASL couplé à l’utilisation du CO2 en tant qu’agent vasomoteur soit par une épreuve d’hypercapnie soit par inhalation gazeuse d’un mélange d’O2 et de CO2, permet d’apprécier la vasoréactivité cérébrale, témoignant d’une notion importante : la réserve vasculaire.
  • Les séquences de perfusion s’avèrent aussi une technique de choix de l’évaluation tumorale , tant d’un point de vue diagnostique que du suivi post thérapeutique, en étudiant les valeurs de perfusion de la masse tumorale et de l’œdème péri-tumoral. L’étude de Booya (13), utilise la perfusion ASL peu artéfactée par le matériel chirurgical pour distinguer récidive tumorale (DSC > 50 cc/min/100 g) et radionécrose (DSC < 29 cc/min/100g). Enfin, l’effet prédictif de la radiothérapie cérébrale est recherché par l’équipe de Mamère (14), qui rapporte la valeur prédictive de la perfusion dans la réponse des métastases à la radiothérapie cérébrale effectuée à 30 Gray et montre ainsi que les valeurs de CBV et de CBF sont plus élevées dans les métastases qui répondront complètement ou partiellement à la radiothérapie.


L’imagerie vasculaire : entre angiographie, angioscanner et angioIRM les paris sont lancés !

  • Des communications ont évalué les performances de l’IRM 3T comparativement à celles de l’angioscanner 64 détecteurs dans le diagnostic d’anévrisme et concluent à la fiabilité de ces deux techniques pour la détection d’anévrysmes intracrâniens comme le soulignent par exemple Oda et al. (15), comparant ARM 3T TOF et acquisition angioTDM 64 détecteurs. L’avènement de l’IRM 3T permet une augmentation de la sensibilité de détection des anévrismes de taille inférieure à 3 mm (16). La caractérisation des anévrismes bénéficie également de nouvelles séquences mises au point (17), notamment de la séquence 3D FIR- MRA (Fast Inversion Recovery) améliorant la détection et la suppression des artefacts au détriment d’une augmentation du temps d’acquisition.


Spectroscopie : l’imagerie en spectres

Cette technique d’imagerie s’avère de plus en plus informative dans de nombreuses pathologies, d’autant qu’elle bénéficie à haut champ de nombreux avantages.

  • Plusieurs études se sont intéressées à la pathologie démyélinisante . Dans la sclérose en plaques, Otaduy (18) retrouve des altérations métaboliques hippocampiques dès le stade précoce de SEP rémittentes (diminution du rapport Glu/Cr et du Naa), mettant en évidence l’atteinte du réseau mnésique chez ces patients présentant des troubles de mémoire. Selon Jewells (19), les anomalies spectroscopiques (baisse du Naa, augmentation du myo-inositol) sont plus marquées et plus étendues dans les formes secondairement progressives versus les formes rémittentes, ce qui aurait un rôle pronostique et influencerait les choix thérapeutiques.
  • En psychiatrie , une étude de Ragab (20) rapporte une diminution du Naa/Cr dans le cortex frontal gauche et l’hippocampe de patients schizophrènes, évoquant un processus neurodégénératif de ces régions dans cette pathologie.
  • L’épilepsie bénéficie elle aussi des progrès de la spectroscopie : un poster électronique de Xu al. (21) montre l’intérêt de la spectroscopie multivoxel hippocampique dans la latéralisation du foyer épileptogène des épilepsies temporales suggérées en EEG, en étudiant le ratio Naa/(Cho + Cr) centré sur la tête hippocampique.


Imagerie de susceptibilité magnétique : un contraste à utiliser

L’imagerie de susceptibilité magnétique (ou SWI, susceptibility weighted imaging) permet de créer un nouveau contraste basé sur les différences de susceptibilité magnétique des tissus.

  • Bien évidemment, cette séquence est plus sensible aux microbleeds , aux cavernomes , et s’avère précise dans l’étude anatomique des anomalies veineuses . Whu (22) rapporte l’intérêt de cette séquence pour la détection de télangiectasies radio- induites se développant chez 43,9 % des patients principalement dans les 2 à 4 ans suivant le traitement.
  • Zhang (23) utilise la SWI notamment dans les traumatismes crâniens où cette séquence permet d’imager de façon très sensible les lésions axonales de cisaillement sous forme de micro-spot en hyposignal, montrant sa supériorité par rapport aux séquences conventionnelles et notamment T2 écho de gradient.
  • Dans les maladies neurodégénératives comme dans la maladie d’Alzheimer, elle permet d’imager de façon précoce la présence d’hyposignaux des rubans corticaux témoignant de la présence anormale de fer, en lien avec les plaques amyloïdes. Dans la maladie de Parkinson, la recherche d’une anomalie de signal liée à une accumulation anormale de fer au niveau des noyaux gris centraux et notamment du thalamus, reste au stade d’ébauche.


Imagerie en tenseur de diffusion (DTI) : intrication entre anatomie normale et pathologique

De très nombreux posters et communications ont eu pour thème la tractographie en 1,5 et 3 Tesla et son application dans la compréhension du fonctionnement normal et pathologique du système nerveux central.

  • Mortilla (24) expose l’intérêt de la tractographie dans les épilepsies réfractaires au traitement médical (dysplasie corticale, hétérotopie, sclérose hippocampique), et met en évidence le réseau de connectivité entre le cortex éloquent touché par la pathologie et les réseaux de substance blanche impliqués, composante essentielle du bilan pré-chirurgical.
  • En pathologie tumorale , c’est l’environnement péri-tumoral qui peut bénéficier de l’étude des coefficients de diffusivité moyenne pour caractériser le degré d’invasion d’une lésion. Ainsi Flatz et al. (25) différencient métastases et gliomes de haut grade, en retrouvant au sein de l’œdème péri tumoral une diffusivité moyenne moins élevée dans cette dernière lésion en raison de l’infiltration tumorale.
  •  Le suivi par DTI des dommages microstructuraux de la substance blanche et de la substance grise radio-induits retrouve des modifications initiales de l’ADC (augmentation) et de la FA (diminution) notamment de la substance blanche fronto-temporale et du corps calleux. Ces anomalies visibles dès 3 mois après début de la radiothérapie sont en rapport avec une dilatation capillaire et sont réversibles sur une IRM réalisée 12 mois plus tard (26).


Imagerie fonctionnelle : l’imagerie de repos en action

Les thèmes abordés ont été très variés allant de l’étude de la plasticité neuronale après un infarctus ischémique touchant l’aire motrice primaire M1 (27), à l’étude du stimulus olfactif de la cigarette chez des sujets fumeurs privés de leur addiction (28).

  • Une étude originale de Parker (29) s’intéresse à la résistance à la fatigue. Un groupe de sujets entrainés au manque de sommeil (internes effectuant des gardes et marines américains) a été comparé à un groupe contrôle de la population générale. Le paradigme de l’étude comportait une tâche mnésique avant et après privation de sommeil de 24 heures. Les résultats sont significatifs : entre les deux groupes existe chez les personnes entrainées au manque de sommeil une légère diminution de l’activité du réseau mnésique, alors que cette baisse est significativement plus marquée chez l’échantillon de la population générale. L’étude individuelle des résultats montre une inhomogénéité d’activation du réseau de la mémoire au sein des sujets entrainés, certains tolérant mieux que d’autres la privation de sommeil. Cela deviendra-t-il un test de capacité de résistance au sommeil que chaque marine ou interne se devra de passer ?
  • L’IRM fonctionnelle se diversifie avec la mise en avant de l ’IRM de repos. Le contraste BOLD est recueilli chez des patients au repos sans tâche à effectuer, yeux fermés. Les signaux recueillis reflètent à l’état basal le réseau de connectivité entre les différentes aires fonctionnelles. Ce réseau diffère entre un sujet sain et un sujet présentant une pathologie neurologique, et est particulièrement intéressant à analyser dans le cadre des pathologies neurodégénératives où la coopération des patients peut être difficile.
  • Qi (30) s’intéresse à l’altération précoce du réseau fonctionnel de repos chez des patients souffrant de troubles cognitifs légers et retrouve une altération précoce du réseau fonctionnel de repos touchant notamment les aires fronto-pariétales, le noyau médian dorsal du thalamus et le cingulum postérieur. L’IRMf pourrait dans ce cadre être un outil supplémentaire dans la démarche diagnostique des troubles mnésiques.
  • Enfin, l’IRMf s’associe à l’imagerie en tenseur de diffusion pour explorer la structure des réseaux de connectivité et à l’imagerie métabolique. Ces différentes techniques, loin d’être en compétition, se potentialisent pour une meilleure compréhension globale du mécanisme physiopathologique. Citons dans cette optique, l’analyse du réseau des voies visuelles en IRMf et tractographie, travail mené par Sathyakumar (31), ayant reçu le prix Cum Laude.


Imagerie métabolique : à venir…

Un accent particulier a été mis sur l’imagerie métabolique comme le souligne Sullivan : «Radiologists urged to embrace the era of molecular medicine.»

  • Outre les notions déjà connues de TEP-imagerie et de TEMP (tomographie par émission monophotonique), se développe la notion d’imagerie protéomique (32).
  • La protéomique a pour définition de déterminer les caractéristiques de l’ensemble des protéines présentes dans une cellule à un moment donné, dans une situation déterminée.
    L’imagerie protéomique consiste à suivre par un examen d’imagerie (IRM, TEP) une molécule ciblée et marquée, permettant d’étudier sa distribution au sein d’un organe. De nombreux marqueurs sont en voie de développement, notamment pour l’étude du parenchyme cérébral, prometteur quant aux futurs progrès de compréhension des pathologies cérébrales et de leurs cibles thérapeutiques.


Imagerie à hauts champs : encore quelques défis technologiques

La qualité globale de l’image, les défis technologiques et les potentiels de développement de la neuro-imagerie se sont amplifiés proportionnellement à l’augmentation de l’intensité des champs magnétiques utilisés jusqu’aux IRM 3T.

  • A l’heure du développement pour l’homme d’IRM à très haut champ, de 7 à 8T , en parallèle à la mise en place de directives internationales de limitation de l’exposition humaine aux champs magnétiques, la question demeure celle de l’intensité optimale pour l’imagerie du système nerveux central.
  • L’étude de Yuh (33) présente les défis, les potentiels et les pièges de l’imagerie à ultra-haut champ, fondé sur leur expérience clinique appliquée à la neuro-imagerie . D’un côté les difficultés techniques pour obtenir une imagerie de bonne qualité résident dans l’inhomogénéité du champ et dans l’augmentation des artefacts de susceptibilité magnétique, de l’autre, les avantages de l’ultra haut champ portent sur les zones étudiables grâce à l’amélioration nette du rapport signal sur bruit et à une optimisation du contraste de la séquence de susceptibilité magnétique. La définition des images obtenues, faisant passer du côté de l’analyse microscopique, fournit une excellente occasion d'évaluer le micro-environnement, y compris la micro-architecture et la micro-vascularisation des pathologies étudiées.
    De leur exposé ressort une certitude : malgré les défis techniques, l’imagerie à ultra-haut champ reste un axe potentiel majeur de développement de la neuro-imagerie.


Conclusion

Les innovations techniques ont été mises au devant de la scène au travers de nombreuses applications cliniques. L’ère des techniques modernes semble bien entamée, permettant au neuro radiologue d’affiner son diagnostic et d’améliorer ses connaissances physiopathologiques. Grâce à l’avènement de l’IRM à haut champ mais également au développement de séquences de plus en plus techniques comme l’imagerie fonctionnelle, l’imagerie métabolique, la spectroscopie ou le DTI, l’avenir de notre spécialité semble prometteur.


Références

  1. R. Yang, L. Dai, J. Li et al. Low-Dose Application of Multislice Helical CT in Trauma Patients Involving Orbits. RSNA 2009, LL-NR4030-H05
  2. C. Fong, L. Boisse, O.S. Islam et al. CT Perfusion as a prognostic marker for the development of stroke in TIA patients with non significant carotid stenosis. RSNA 2009 ; VN 41-10
  3. 3. L.J. Zhang, S. Wu, G.M. Lu. Diagnosis of Intracranial Aneurysms: Comparison of Digital Subtraction Bone Removal CT Angiography and Dual-Energy Bone Removal CTA. RSNA LL-NR4571
  4. R. Gupta, C. Phan, C. Leidecker et al. Dual-energy CT (DECT) for Assessment of Intracranial Hemorrhage after Catheter Angiography. RSNA 2009 ; LL-NR4444
  5. A.G. Sorensen, Contrast-enhanced MR Perfusion Imaging. RSNA 2009 ; RC105.
  6. B.J. Sommerville, E.C. Gonzalez-Toledo, A.K. Ravi et al. Restricted Diffusion Pattern: A Pictorial Essay. RSNA2009 LL-NR4426
  7. S. Wang, H. Gu, R. Zhai. Diffusion-weighted MR imaging on carbon monoxide intoxication encephalopathy. RSNA 2009
  8. R. Shi .The value of ADC in the evaluation of acute carbon monoxide poisoning (ACMP) and prediction of delayed encephalopathy of acute carbon monoxide poisoning (DEACMP). RSNA 2009
  9. M. Lin, Z. Chen, L. Xin and al. Diagnostic value of minimum ADC value in prediction of neuroepithelial tumor grading. RSNA 2009
  10. A.S. Ringelstein, B. Turowski, J. Schroeteler and al. Evaluation of ADC-mapping as an early predictor for tumor response to chemotherapy in recurrent glioma. RSNA 2009
  11. H shishido, J Horiguchi, T Matsushige et al. Brain perfusion of pre and post implantation of carotid artery stent using arterial spin labelling technique at 3T MRI: comparison with CT perfusion. RSNA 2009 ; VN41-06
  12. A Razek, A Tantawy, A Azab. Prediction of hemorrhagic transformation of ischemic infarction with DWI. RSNA 2009 ; LL-NR4040-L05
  13. F. Booya, D.B. Hackney, D.C. Alsop and al ; ASL MR perfusion is highly accurate in distinguishing recurrent tumor from radionecrosis ; RSNA 2009
  14. 14. A.E. Mamere, R.J. Affonso, L.T. Feltrin and al ; Pretreatment dynamic contrast-enhanced perfusion MR imaging for assessment of brain metastases response to palliative whole brain radiation therapy ; RSNA 2009
  15. S. Oda, Y. Hiratsuka, K. Sadamoto ; The diagnostic accuracy for intracranial aneurysms on 3T MRA and 64-MDCTA : evaluation of false negative cases ; RSNA 2009
  16. H. Miki, I. Kiriyama, S. Oda and al ; Screening for unruptured intracranial aneurysms on 3.0 T MR angiography ; RSNA 2009
  17. E.T. Tan, N.GJ. Campeau, J. Huston III ; Three-dimensional fast inversion recovery magnetic resonance angiography (FIR-MRA) for superior vessel conspicuity and background suppression ; RSNA 2009
  18.  M. Otaduy, T. Junqueira, D. Callegaro and al ; 1H-MRS detects metabolic alterations in the hippocampus of MS patients early in disease ; RSNA 2009
  19. V.L Jewells, L. Kwock, S. Markovic-Plese and al ; LC model-assisted 3T multivoxel, multislab MR spectroscopy comparison of relapsing remitting, and secondary progressive multiple sclerosis ; RSNA 2009
  20. Y. Ragab Mohamad Fahmy, S. Erfan, H. Hamza and al ; Regional assessment of neurochemical pathology by MRI spectroscopy in schezophrenia ; RSNA 2009
  21. H. Xu, W. Guo, H. Han and al ; EEG-guided multivoxel proton MR spectroscopy : lateralization of temporal lobe epilepsy ; RSNA 2009
  22. S. Whu, U. Uyoyo, P. Jacobson and al ; Temporal risk of radiation-induced cerebral telengiectasias detected by susceptibility-weighted imaging ; RSNA 2009
  23. K. Zhang, KC Li, C Yu et al. Susceptibility-weighted Imaging in the central nervous system : the application in the trauma, neurodegenerative disorders and vascular disease. RSNA 2009 ; LL-NR4438
  24. M. Mortilla, N Decaminada, A Ciccarone et al. Diffusion tensor Imaging and fiber tracking at 3T as a method of describing anomalies in fiber connections in intractable epilepsy. RSNA 2009 ; LL-NR4441
  25. W.H. Flatz, O. Dietrich, S.O. Schoenberg and al ; Diffusion tensor imaging of high grade gliomas and brain metastases ; RSNA 2009
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  27. D Mintzopoulos, LG Astrakas, A Khanicheh et al. Connectivity alterations in motor-related areas suggest neuroplasticity in chronic stroke. RSNA 2009 ; SSG15-07
  28. Q. Zhang. Functional MRI Research of smoker’s Responses to Smoking Olfactory. RSNA2009 SSG15-04
  29. J.G. Parker, L Kecheng, S Hall et al. Functional MRI using conjunctive visual search as a predictor of fatigue vulnerability. RSNA 2009 ; SSG15-01
  30. Z Qi, K Li, Impairment and compensation coexist in the default mode network of mild cognitive impairment. RSNA 2009 ; SSG14-04
  31. V.D. Sathyakumar, C.C. Shah, R.H. Ramakrishnaiah. Optic Pathway: Pictorial Description of Anatomy and Differential Diagnoses of the Lesions. RSNA 2009 ; LL-NR4465
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