Imagerie par résonance magnétique

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L'imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM) est une technique d'imagerie médicale permettant d'avoir une vue 2D ou 3D d'une partie du corps, notamment du cerveau. Elle est basée sur le principe de la résonance magnétique nucléaire. Grâce aux différentes séquences (séquence IRM), on peut observer différents tissus avec des contrastes très élevés car la résolution spatiale est nettement meilleure que celle du CT scan. L'appareil IRM est parfois désigné sous le nom de scanner ce qui porte à confusion avec le CT scan. Cet examen n'est pas invasif et n'irradie pas.

IRM d'une coupe sagittale de la tête en pondération T1 située au niveau du plan médian qui fait donc apparaître différentes structures du névraxe (face interne d'un hémisphère cérébral, corps calleux, cervelet) ainsi que d'autres tissus (langue, fosses nasales, etc.).

[modifier] Histoire de l'IRM

L'imagerie par résonance magnétique est développée depuis 1975 à partir du phénomène de résonance magnétique sur les électrons (mais pas encore sur le noyau atomique) décrit par Felix Bloch et Edward Mills Purcell en 1946^[1],Prix Nobel de physique en 1952.

Les premiers développements en imagerie par résonance magnétique nucléaire, c'est-à-dire portant sur le couplage entre le moment magnétique du noyau des atomes et le champs magnétique externe, datent des années 1973. Les premières images chez l'homme ont été réalisées en 1979. Les principaux développements ont consisté à la mise au point de techniques (dites de gradients) permettant de capturer l'image d'une "coupe virtuelle" du corps humain en deux dimensions en un temps relativement court. Ces travaux ont valu à Paul Lauterbur et Peter Mansfield, le Prix Nobel de physiologie ou médecine en 2003.

Après plusieurs années d'évolution, l'IRM est devenue une technique puissante du domaine de l'imagerie médicale, lequel est sans cesse en développement.

[modifier] La technologie de l'IRM

[modifier] Le Tunnel de l'aimant

Machine IRM en géométrie fermée 3 Tesla fabriquée par Philips, une antenne de tête est installée en bout de table. On remarque également une sorte de conduit semblable à celui d'une chéminé au-dessus de l'anneau : il s'agit du panneau de pénétration de la salle par lequel passent les différents câbles électriques, le système de refroidissement ainsi que le conduit d'évacuation de l'hélium gazeux en cas de "quench".

Il ne concerne que les IRM fermés, C'est le tunnel dans lequel est introduit le patient. Il a des fonctions de confort (comme l'éclairage, la ventilation...) et des moyens de communication entre le personnel soignant et le patient (microphone et enceintes). Son diamètre varie très légèrement en fonction des constructeurs et des modèles mais est approximativement de 60 cm de diamètre.

[modifier] L'aimant

L'aimant est au cœur du fonctionnement de l'appareil IRM. Son rôle est de produire le champ magnétique principal appelé B₀ qui est constant et permanent. L'unité de mesure de la puissance du champ magnétique de l'IRM est le Tesla. Cette valeur fait référence à l'intensité de ce champ principal.

En 2006, dans le domaine de l'imagerie médicale, les intensités de champs magnétiques utilisées sont comprises entre 0,1 et 3 Tesla (avec des intensités supérieures à 17 Tesla^[2] en recherche médicale)

Remarque : 1,5 T équivaut à 30 000 fois le champ magnétique terrestre.

• Bas Champ : < à 0,5 T
• Moyen Champ : entre 0,5 et 1 T
• Haut Champ : > à 1 T

Les valeurs de champ magnétique sont mesurées à l'isocentre de l'aimant, c'est à dire en centre du tunnel. Le champ magnétique diminue à mesure que l'on s'éloigne de cet isocentre : on parle alors de champ magnétique résiduel. La répartition des lignes de champ dépend de la puissance du champ magnétique mais également de la présence d'un blindage autour de l'aimant (voir chapitre sur le blindage de champ magnétique).

Les principales qualités pour un aimant sont :

• Un champ magnétique d'intensité élevée afin d'améliorer le rapport signal sur bruit
• Une bonne stabilité temporelle (le champ magnétique doit être le plus permanent possible)
• Une bonne homogénéité du champ (Ex: 0,2 parties par million ppm dans une sphère de 36 cm de diamètre : c'est la fenêtre minimum d'hémogénéité de champ que doit obtenir le constructeur pour vendre son IRM dans la plupart des pays du monde)

Ces qualités sont recherchées parmi les trois types d'aimants disponibles sur le marché : L'aimant permanent, l'aimant résistif et l'aimant supraconducteur. Aujourd'hui c'est l'aimant supraconducteur qui est le plus répandu.

L'augmentation des champs magnétiques permet une amélioration importante de la qualité des images obtenues par IRM mais certaines personnes s'interrogent sur l'influence de champ magnétique de grande intensité sur le corps humain. Toutefois rien, en 2006, ne mettait en évidence un quelconque effet néfaste sur l'organisme si ce n'est quelques "vertiges" dûs à l'induction de faibles courants électriques dans certaines structures nerveuses par le champ magnétique. Dans tous les cas, même à champ faible, la présence d'objets métalliques constituent une contre-indication à l'IRM.

[modifier] L'aimant permanent

Il est constitué d'une structure ferromagnétique à mémoire magnétique naturelle et permanente. Ce type d'aimant n'est presque plus utilisé : bien que peu coûteux, de technologie simple et à faible consommation énergétique, le champ de basse intensité (inférieur à 0,3 T), le poids considérable de l'appareil (les plus anciens pesaient jusqu'à 100 tonnes) et sa très forte sensibilité aux températures ambiantes ont rendu ce type d'appareils IRM complètement obsolètes.

[modifier] L'aimant résistif

De technologie plus évoluée que le précédent, cet aimant est constitué d'un bobinage de cuivre traversé par un courant électrique produisant un champ magnétique en son centre. Ce type d'aimant est assez peu utilisé depuis l'apparition des aimants supraconducteurs.

Il est assez peu coûteux à la fabrication et ne nécessite pas de liquide cryogénique de refroidissement (contrairement aux aimants supraconduteurs). De plus, le champ peut être arrêté en quelques secondes en stoppant le courant (mais il faut attendre la stabilisation du champ lors de la remise sous tension).

Malheureusement, le champ magnétique maximum atteint à peine les 0,5 T et reste très sensible aux variations de température. De plus, on retrouve des problèmes d'homogénéité du champ et une consommation électrique très importante pour alimenter la bobine en courant et pour alimenter les compresseurs du circuit de refroidissement afin de compenser l'effet Joule provoqué par la résistivité de la bobine.

[modifier] L'aimant supraconducteur

En 2006, c'est le type d'aimant le plus répandu. L'aimant supraconducteur utilise le principe de supraconductivité : lorsque certains métaux ou alliages sont soumis à des températures proches du zéro absolu, ils perdent leur résistivité si bien que le passage d'un courant électrique se fait sans perte (donc sans production de chaleur).

L'aimant supraconducteur utilisé en IRM est constitué d'un bobinage de Niobium-Titane (Nb-Ti) baigné dans de l'hélium liquide (près de -269°C) qui en assure l'état supraconducteur. La résistance électrique nulle ainsi atteinte permet de créer des intensités de champ magnétique très élevées. La bobine est encastrée dans une matrice en cuivre qui sert de puits de chaleur afin de protéger en cas de perte accidentelle de la supraconductivité (le "quench")

Enfin, le système est entouré d'un écran refroidisseur (circuit d'air ou d'eau glacée) qui aide à maintenir l'hélium liquide à très basse température. Le tout étant finalement enveloppé d'un espace de vide diminuant les échanges thermiques avec l'extérieur. L'appareil est donc peu sensible aux variations de température ambiante.

Tout cet appareillage rend les appareils à aimant supraconducteur très coûteux à l'achat et, ensuite, à l'utilisation, du fait de leur consommation importante en électricité et hélium cryogénique.

[modifier] Géométrie de l'aimant

Il existe deux types d'IRM :

L'IRM fermé est la conformation la plus répandue et la plus "connue" à l'heure actuelle. Il s'agit d'un tunnel de 60 cm de diamètre pour 2 mètres de long pour les plus anciens et 1,60 mètre de long pour les plus récents.

L'IRM ouvert est apparu après l'IRM fermé. Très peu répandu à ses débuts, sa principale fonction était l'imagerie vétérinaire pour les animaux ne pouvant physiquement pas rentrer dans un IRM classique car l'entrée était trop étroite. La technologie des IRM ouverts s'améliorant de plus en plus, on leur trouve des avantages dans la médecine humaine notamment pour les individus qui ne pouvaient pas bénéficier de ce type d'imagerie en géométrie fermée. On retrouve parmi ces personnes :

• Les individus obèses dont le tour de taille dépassait le diamètre de l'anneau
• Les individus claustrophobes
• Les enfants qui ne supportent pas de rester seuls plusieurs longues minutes dans l'IRM sans bouger.

Toutefois, les capacités d'intensité de champ magnétique offertes par ce type d'IRM restent bien inférieures aux conformations fermées. En 2006, on pouvait quand même apercevoir des intensités de 1,5 T aux Journées Françaises de Radiologie (JFR).

[modifier] Les bobines de gradient de champ magnétique

Ce sont trois bobines métalliques enfermées dans un cylindre en fibres de verre et placés autour du tunnel de l'aimant. On les nomme respectivement : bobine X, bobine Y et Bobine Z

Le passage d'un courant électrique dans ces bobines crée des variations d'intensité du champ magnétique dans le tunnel, de façon linéaire, dans le temps et dans l'espace. En fonction de sa géométrie, chaque bobine fait varier le champ magnétique selon un axe spécifique :

• La bobine X selon l'axe droite-gauche
• La bobine Y selon l'axe avant-arrière
• La bobine Z selon l'axe longitudinal

Elles permettent notamment de sélectionner une épaisseur et un plan de coupe (transversal, frontal, sagittal ou oblique) et d'effectuer la localisation spatiale des signaux dans ce plan.

En sélectionnant une de ces bobines, on peut faire varier ces paramètres :

• La pente ou intensité : elle est de l'ordre de quelques dizaines de milliTeslas par mètre et varie selon les imageurs; son rôle est de contrôler l'épaisseur de coupe.
• Le Rapport de montée en puissance : elle correspond à la pente maximale atteinte par mètre et par milliseconde; son rôle est la gestion de la rapidité d'acquisition.

Remarque :Les commutations rapides de champ magnétique par les bobines de gradients produisent des courants de Foucault, eux-mêmes à l'origine de petits champs magnétiques.

[modifier] Les correcteurs de champ magnétique

Les correcteurs de champ magnétique ou "shim" sont des dispositifs qui servent à compenser les défauts d'homogénéité du champ magnétique principal B₀ qui peuvent résulter de facteurs liés à l'environnement ou tout simplement à la présence du patient dans le tunnel.

Les correcteurs de champ sont disposés le long de l'aimant. Il en existe deux types pouvant être présents tous les deux dans une même machine.

[modifier] Le shim passif

Ce sont des plaques ferromagnétiques. Elles permettent un réglage grossier du champ magnétique, dans le cas d'un environnement perturbateur stable.

[modifier] Le shim actif

Ce sont des bobines résistives ou supraconductrices, dans lesquelles passe un courant électrique. Les shim actifs permettent un réglage fin et dynamique, lors de la présence de structures mobiles proches de l'imageur ou du patient dans le tunnel. Ils effectuent une compensation automatique à chaque fois que le champ magnétique devient hétérogène.

Remarque : L'homogénéité du champ magnétique est vérifiée à chaque maintenance du système. Les bobines de shim sont alors calibrées finement par un technicien spécialisé.

[modifier] Les antennes

Un appareil IRM fabriqué par Siemens. On remarque les deux types d'antennes présentes sur la table : Une antenne volumique (antenne de tête) semblable à une "cage" ouverte en bout de table ; et trois antennes surfaciques posées sur la table semblable à des "tapis" criblés de trous.

Ce sont des bobinages de cuivre, de formes variables, qui entourent le patient ou la partie du corps à explorer.

Elles sont capables de produire et/ou capter un signal de radiofréquence (R.F.). Elles sont accordées pour correspondre à la fréquence de résonance de précession des protons qui se trouvent dans le champ magnétique :

Fp = Fréquence de précession

γ = Rapport Gyromagnétique

Bo = Intensité du champ magnétique principal

Ce qui donne :

• Pour un champ de 0,5 T : onde R.F. de 21,3 MHz
• Pour un champ de 1 T : onde R.F. de 42,6 MHz
• Pour un champ de 1,5 T : onde R.F. de 63,9 MHz

Les antennes sont très variables et peuvent être catégorisées de trois manières différentes :

• Selon leur géométrie : volumique et surfacique.
• Selon leur mode de fonctionnement : émettrice-réceptrice ou réceptrice seule.
• Selon l'association ou non de différents éléments d'antennes : linéaire, en quadrature de phase ou en réseau phasé.

[modifier] Les antennes volumiques

Une antenne volumique est une antenne au centre de laquelle est positionné le segment à examiner. Elle est :

Soit émettrice-réceptrice : c'est un cylindre de bobinage métallique qui émet un signal R.F. approprié (sous la forme d'impulsions régulières) vers des protons de la région à explorer. Ceux-ci entrent alors en résonance. Puis l'antenne réceptionne la réponse de ces protons, au moment de la restitution de l'énergie.

Soit réceptrice simple : elle est constituée de plusieurs antennes réceptrices plates montées en réseau phasé autour d'une structure cylindrique. C'est, dans ce cas, une autre antenne (l'antenne dite "Corps" intégré à l'appareil lui-même) qui s'occupe de l'émission du signal R.F. .

Remarque : L'émission et la réception du signal se font de façon homogène dans tout le volume entouré par l'antenne.

Exemples d'antennes volumiques :

• L'antenne corps : il s'agit d'une antenne émettrice-réceptrice, elle est située autour du tunnel de l'aimant (non visible sur une installation en utilisation mais il est possible de la visualiser au cours des maintenances). Son diamètre est à peu près de 65 cm. Elle permet l'étude de régions anatomiques étendues (allant jusqu'à 50 cm de long).
• L'antenne tête : il s'agit d'une antenne émettrice-réceptrice ou réceptrice simple. Il s'agit d'une antenne modulaire de diamètre de 25 à 30 cm qui est adaptée à l'exploration de l'encéphale mais peut également être utilisée pour l'exploration comparative des extrémités chez l'adulte (main, poignet, pied et cheville) ou de l'abdomen des jeunes enfants.
• L'antenne genou : il s'agit d'une antenne émettrice-réceptrice ou réceptrice simple. Il s'agit d'une antenne modulaire de 22 cm de diamètre (peut varier). Elle est adaptée à l'exploration du genou, mais aussi du pied et de la cheville.

On peut aussi citer : L'antenne poignet, l'antenne épaule, l'antenne seins, l'antenne jambes...

[modifier] Les antennes surfaciques

Une antenne surfacique est une antenne plate positionnée contre la région à explorer. Elle est réceptrice simple et ne peut donc que recevoir le signal restitué par les protons, c'est l'antenne corps qui émet l'impulsion R.F. initiale.

En tant qu'antenne linéaire (utilisée seule), elle ne permet l'examen que de petits champs d'exploration. C'est pour cette raison qu'elle est souvent couplée à d'autres antennes surfaciques (en quadrature de phase ou en réseau phasé).

Elle procure un très bon rapport signal sur bruit dans la région d'intérêt à condition de son bon positionnement (le plus proche possible de la zone d'exploration).

[modifier] Les associations d'antennes

Comme nous l'avons vu précédemment, les antennes peuvent être utilisées seules ou en association afin d'avoir un rendu optimum et permettre le diagnostic :

• L'antenne linéaire : C'est une antenne surfacique utilisée seule et placée parallèlement au champ magnétique B₀. Il y a donc réception du signal émis par le patient, uniquement lorsque ce signal passe devant l'antenne.
• L'antenne en quadrature de phase : C'est un ensemble de deux antennes surfaciques disposées autour d'une même région mais dans des plans différents. Chaque antenne reçoit un signal de la même région mais à des moments différents. Les deux signaux se regroupent alors sur un même canal de traitement pour former l'image finale. Ce principe augmente le rapport signal sur bruit et par conséquent la qualité de l'image. On peut aussi utiliser ce gain de signal pour diminuer le temps d'acquisition pour une qualité d'image, cette fois-ci, inchangée. Il est évident que les coûts d'achat de ce type d'antenne est bien plus élevé que pour une antenne linéaire.
• Les antennes en réseau phasé: C'est un ensemble de plusieurs antennes de surface de petit diamètre, disposées côte à côte. Chaque antenne possède son propre canal de réception du signal et produit l'image de la région anatomique en regard de laquelle elle se trouve. Les différentes images sont ensuite combinées par des algorithmes informatiques pour former l'image terminale. Ce principe apporte un très haut signal sur bruit et permet un large champs d'exploration (jusqu'à 48 cm), mais est bien plus onéreux que les deux autres types d'antennes précédemment décrites.

Remarque: il existe des antennes dites "H.D.E" (Haute Densité d'Éléments) ce sont des antennes qui contiennent plus de deux bobines appelées "éléments d'antenne" qui peuvent être comme des petites antennes élémentaires. Cependant les antennes H.D.E. sont très onéreuses (pour l'exemple une antenne de genou 8 éléments coûte près de 25 000 €)

[modifier] Les blindages

En IRM, on parle de blindages pour certains dispositifs destinés au confinement des champs magnétiques produits par la machine et à l'isolement de celui-ci des champs magnétiques extérieurs qui viendraient perturber l'acquisition.

Il existe deux blindages dans une installation IRM :

[modifier] Le blindage des ondes de radiofréquence

Il est assuré par la cage de Faraday constituée d'un maillage de cuivre qui recouvre presque* toutes les parois de la salle de l'aimant est étanche aux ondes R.F. Cependant cette "cage" n'est visible qu'au niveau de la vitre de contrôle (aspect sombre du verre), les plaques de cuivres étant cachées dans les murs :

• Elle empêche les ondes R.F. produites par le système de sortir de la salle de l'aimant.
• Elle empêche les ondes R.F. extérieures (produites par tout appareil électronique et objets métalliques en mouvement) d'entrer dans la salle d'examen.

(*) Dans toutes les salles IRM il existe ce que l'on appelle un panneau de pénétration, c'est un lieu de passages des câbles transportant les informations entre la salle de l'aimant et le local technique, celui-ci fait un "trou" dans la cage de Faraday. Cependant ce passage est spécialement conçu pour ne laisser passer aucune onde R.F.

[modifier] Le blindage de champ magnétique

Il a pour rôle de rapprocher les lignes de champ au plus près de l'aimant et notamment de faire rentrer la ligne de 0,5 mT dans la salle d'examen.

Remarque: on parle de la "ligne des 0,5 mT" ou "des 5 Gauss". C'est la limite au-delà de laquelle il y a dysfonctionnement ou dérèglement d'un pacemaker

Il existe deux types de blindages de champ magnétique selon les appareils :

• Un blindage passif : C'est un ensemble de poutrelles d'acier ou de fer doux, entourant l'aimant. Ce dispositif est très lourd.
• Un blindage actif : C'est un bobinage métallique inversé placé aux deux extrémités du bobinage de champ principal B₀ Le passage du courant électrique dans les spires inversées, il se produit un champs magnétiques dont les lignes de champ viennent s'opposer à celles de B₀.

Le périmètre du champ magnétique est appelé champ magnétique résiduel. La taille du champ magnétique résiduel dépend de la puissance du champ magnétique et du fait que le système est blindé ou non. Pour un IRM de 1,5 T non blindé, un champ supérieur à 0,5 mT s'étend jusqu'à près de 12 mètres de l'isocentre et de 9.5 mètres de part et d'autre de l'aimant ; avec blindage ce champ est réduit à 4 mètres de l'isocentre et 2,5 mètres de part et d'autre de l'aimant.

Remarque : En raison du contre-champ du blindage actif, le champ magnétique est plus intense à l'entrée du tunnel et sous les capots qu'au centre de l'appareil (les intensités peuvent être presque doublées). Cette propriété peut être cause de vertiges et de sensations de fourmillement à l'entrée du tunnel dues à de petits courants de Foucault induits dans certaines structures nerveuses. Il est important de respecter les consignes de sécurité et ne pas former de "boucle" avec les membres ce qui augmenterait l'intensité de ces courants et pourrait provoquer des brûlures ou/et de plus grands étourdissements.

[modifier] Le "Quench"

Le "Quench" se définit par un passage brutal de l'hélium liquide à l'état gazeux volatile qui s'échappe alors de la cuve.

La raison accidentelle principale de ce phénomène est un défaut dans le système d'isolation thermique. Il y a un réchauffement de l'hélium liquide qui passe alors à l'état gazeux, avec un risque de voir l'évaporation s'accélérer avec la diminution du pourcentage d'hélium liquide présent en cuve.

Remarque : Ce dysfonctionnement peut avoir des origines très diverses : panne dans le circuit d'eau glacée dûe à un dépot important de calcaire, défaillance dans les compresseurs provoquant l'arrêt de la tête froide, ou une augmentation de pression dans l'aimant...

Le "Quench" peut être aussi provoqué volontairement par le personnel de santé : en effet la propriété supraconductrice des IRM modernes fait que le champ magnétique principal reste même s'il n'y a plus d'apport de courant dans la bobine.
Ainsi pour stopper le champ magnétique, il faut attendre plusieurs heures (voir journées) pour que la très faible résistance de la bobine diminue l'intensité du champ magnétique. En cas de danger immédiat pour toute personne se trouvant dans la salle d'examen, par exemple : un individu coincé entre l'aimant et un gros objet ferromagnétique (brancard, bombonne d'oxygène, cireuse...) il y à un risque d'asphyxie voir de fracture pour celui-ci et la puissante force d'attraction empêche de dégager la personne sans porter atteinte à son intégrité physique. Alors on déclenche le "quench" :

L'hélium liquide passe à l'état gazeux, la bobine principale se réchauffe avec perte de la supraconductivité et reprise de la résistivité de la bobine. À terme, il y a remise en place de l'effet Joule (production d'énergie calorifique : dégagement de chaleur) et l'intensité du champ magnétique chute progressivement.

L'hélium gazeux produit doit normalement s'échapper vers l'extérieur des locaux grâce à un conduit situé au dessus de l'aimant. Si cette évacuation ne se fait pas correctement, l'hélium gazeux s'échappe dans la salle d'examen. Il y a alors un risque important d'asphyxie et de brûlure par le froid pour le patient présent dans le tunnel. Ainsi qu'un risque de confinement de la salle : impossibilité d'ouvrir la porte de la salle selon son sens d'ouverture.

Remarque : L'hélium gazeux n'est pas un gaz toxique pour l'organisme. Son inconvénient, dans ce cas, est sa détente du passage liquide à l'état gazeux pour finalement remplacer le dioxygène de l'air. En effet pour 1 litre d'hélium liquide on obtient plusieurs centaines de litres d'hélium gazeux ; un véritable problème lorsqu'on sait que la cuve d'un IRM contient (lorsqu'elle est pleine) de 1 650 à 1 800 Litres d'hélium liquide.

Lorsque qu'un "Quench" se produit, il arrive que la totalité de l'hélium présent en cuve s'échappe. Dans ce cas l'appareil IRM ne peut plus être utilisé dans l'immédiat : Il faut refroidir la cuve avant de la remplir à nouveau, puis relancer le champs magnétique jusqu'à atteindre sa complète stabilité. Il faut ensuite recalibrer le shim actif et procéder à des tests sur fantômes. Ces opérations sont très coûteuses en temps et en argent : dans un ordre d'idée, on peut estimer son coût à plus de 40 000 euros sans compter les pertes potentielles dues à l'impossibilité de pratiquer des examens pendant le temps de remise en service qui dure, environ, deux semaines.

[modifier] Principe de l'IRM

Cet article est en réécriture ou restructuration importante. Une version de qualité supérieure est en préparation et sera disponible prochainement. Considérez-l'article actuel avec prudence. Discutez-en et participez !

Pour la petite histoire, le nom complet est image à résonance magnétique nucléaire, alors que dans les centres médicaux, on omet souvent le nucléaire. Cette omission est surtout là pour ne pas effrayer les patients.

La localisation spatiale est obtenue en ajoutant un gradient directionnel sur le champ magnétique de base. La relaxation des protons sera alors modifiée par la variation du champ magnétique. Des techniques de traitement du signal utilisant les algorithmes de transformées de Fourier rapides permettent alors de localiser l'événement.

La résolution spatiale est liée à l'intensité du champ magnétique (de nos jours, en 2006, les appareils utilisent un champ de 1 à 3 teslas) et de la durée de l'acquisition (en général une dizaine de minutes). On atteint actuellement une résolution de l'ordre du millimètre.

En modifiant les paramètres d'acquisition IRM, l'utilisateur peut modifier la pondération de l'image, c’est-à-dire l'influence des temps de relaxation T1 et T2 dans le contraste final.

[modifier] Pondération T1

Pondération dite « anatomique » : en pondération T1 sur le cerveau, la substance blanche apparaît plus claire que la substance grise. Le liquide céphalo-rachidien, situé entre la substance grise et l'os apparaît lui nettement plus foncé.

Ces séquences sont également utilisées après injection de produit de contraste, pour caractériser une anomalie.

Exemples : [1] [2]

[modifier] Pondération T2

Dite aussi pondération « tissulaire » : L'eau et l'œdème apparaissent en hypersignal.

[modifier] Séquence FLAIR

Il s'agit d'une séquence en inversion-récupération pondérée T2 sur laquelle on a « supprimé » le signal de l'eau libre, qui apparaît alors en hyposignal, en adaptant le temps d'inversion. Cette séquence est très utilisée dans l'exploration cérébrale, l'œdème, la nécrose ou encore la gliose.

[modifier] Gradient de diffusion

Etudie le mouvement Brownien de l'eau.

[modifier] Saturation des graisses (ou fatsat)

La Fat Sat est une technique permettant de supprimer le signal de la graisse en IRM. C'est une méthode qui utilise la légère différence de fréquence de résonance des protons des atomes d'hydrogène présents dans la graisse par rapport à ceux de la molécule d'eau. Cette différence est d'environ 220 Hz. On envoie donc une radiofréquence dirigée spécifiquement sur la fréquence de la graisse afin de la saturer avant de recueillir le signal de la coupe.

Avantages :

• Méthode utilisable en pondération tant T1 que T2.
• Permet de mieux mettre en évidence les prises de produit de contraste en pondération T1.

Inconvénients :

• Très sensible aux inhomogénéités de champ, la différence de fréquence de résonance étant très ténue, si le champ magnétique a une valeur trop variable, la Fat Sat ne fonctionnera pas bien. Ce problème se pose souvent en cas de corps étrangers métalliques trop proches ou même en cas d'homogénéité limitée de l'aimant.

[modifier] Applications de l'IRM

[modifier] Angio-IRM

L'angio-IRM ou ARM est utilisée pour visualiser les artères afin de mettre en évidence des anomalies telles que les sténoses, dissections, fistules, les anévrismes et artérite. Les artères cérébrales, cervicales, rénales, iliaques, pulmonaires et l'aorte sont les artères les mieux étudiées par cette technique.

L'angio-IRM fait appel aux séquences en échos de gradient ultrarapides avec injection de Gadolinium en intra-veineuse.^[3]

[modifier] Cholangio-IRM

L'étude des voies biliaires et pancréatiques par l'IRM de manière non invasive est une nouvelle approche des bilans d'imagerie des pathologies hépato-pancréatico-biliaire.

[modifier] IRM fonctionnelle

Une coupe d'une IRM fonctionnelle du cerveau. Cliquer ici pour une animation allant du haut de la tête vers le bas.

Principe de l'IRM fonctionnelle ou IRMf Cette technique utilise un gros aimant et analyse la réaction des différents tissus du corps à des champs magnétiques. Les données recueillies sont ensuite traitées informatiquement et la zone étudiée peut être restituée en deux ou trois dimensions.

La méthode la plus utilisée actuellement est celle basée sur l’aimantation de l’hémoglobine contenue dans les globules rouges du sang. L’hémoglobine se trouve sous deux formes :

• les globules rouges oxygénés par les poumons contiennent de l’oxyhémoglobine (molécule non active en RMN) ;
• les globules rouges désoxygénés par le métabolisme des tissus contiennent de la désoxyhémoglobine (active en RMN car fortement paramagnétique).

En suivant la perturbation du signal de RMN émis par cette molécule, il est donc possible d’observer l’afflux de sang oxygéné, qui chasse le sang désoxygéné, et ainsi les zones actives du cerveau : c'est le signal BOLD. En faisant l’acquisition d’images à une cadence rapide (une image toutes les secondes, voire moins), il est possible de suivre en direct, sous forme de film, les modulations de débit sanguin liées à l’activité cérébrale, par exemple lors d'une tâche cognitive.

Voir l’article Imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.

[modifier] IRM paramétrique

Cette méthode consiste à mesurer par IRM des paramètres hémodynamiques ou de perméabilité des vaisseaux capillaires, dont les calculs dérivent d'un modèle mathématique appliqué aux données d'imagerie obtenues dans des conditions particulières. En général il s'agit de séquences dites "dynamiques" car avec une résolution temporelle élevée, permettant de suivre l'évolution de l'intensité de signal après injection d'un produit de contraste paramagnétique. Cette méthode permet de calculer le flux et le volume sanguin d'un tissu, et la perméabilité des capillaires (microvaisseaux) de ce tissu. Cette méthode semble très prometteuse en cancérologie pour déterminer quand une tumeur est cancéreuse, mais reste utilisée de façon très marginale compte tenu du haut niveau technique nécessaire. Actuellement, seules les universités américaines disposent de tels équipements. Mais irradie l'organne traité.

[modifier] Imagerie du tenseur de diffusion

L’imagerie du tenseur de diffusion (DTI) est une technique basée sur l'IRM qui permet de visualiser la position, l’orientation et l’anisotropie des faisceaux de matière blanche du cerveau.

[modifier] Déroulement de l'examen médical IRM

Un examen IRM anatomique dure en général entre 5 à 15 minutes. Un ensemble complet d'examens prend souvent entre une demi-heure et une heure pleine. L'examen est absolument sans douleur. Le patient est allongé sur une table d'examen motorisée. Au cours de l'acquisition, il ne doit pas bouger : la table se déplace automatiquement pour le faire passer dans l'antenne. Les seules gênes à en attendre sont le bruit notable (mais assurément pas assourdissant) et la sensation d'enfermement (le corps étant dans un tube ouvert) pouvant poser quelques problèmes chez certains claustrophobes. En général, le ou les manipulateurs en électroradiologie médicale restent en contact constant avec le patient qui peut même faire une petite sieste (tout en restant à peu près immobile).

L'examen IRM se réalise sur un patient en pyjama, sans montre bracelet, bijoux, clés, carte de crédit à puce ou magnétique, etc. Les accompagnants (parents s'il s'agit d'enfants) doivent aussi se déshabiller pour pénétrer dans la salle de l'appareil d'imagerie.

[modifier] Indications

IRM du genou, coupe sagittale en écho de spin pondération T2; mise en perspective du ligament croisé postérieur

L'Imagerie par Résonance Magnétique a l'avantage d'apporter une bonne visualisation de la graisse, de l'eau donc de l'œdème et de l'inflammation avec une bonne résolution et un bon contraste.

Cette imagerie n'est pas adaptée à l'étude des tissus pauvres en protons comme les tendons et le tissus osseux.

Les éléments anatomiques étudiés par l'IRM :

1. Le cerveau et la moelle épinière :

   • Diagnostic des maladies neurologiques inflammatoire (Sclérose en plaque),
   • La fosse postérieure du cerveau est particulièrement bien visible par l'IRM (ce qui n'est pas le cas par le scanner cérébral),

2. Le rachis : Hernie discale et toutes les pathologies disco-somatiques, lésions traumatique du rachis et de la moelle, la spondylodiscite infectieuse,
3. Les viscères digestives et pelviennes ainsi que les muscles,
4. Les articulations et les structures adjacentes (hanches, genoux, ménisques, ligaments croisés), notamment chez les sportifs,
5. Les processus tumoraux même osseux.
6. Les gros vaisseaux comme l'aorte et ses branches (artères rénales, iliaques), les vaisseaux cérébraux et cervicaux sont étudiés pour le bilan de maladie athéromateuse, des dissections, sténoses. (artérite oblitérante des membres inférieurs). L'artère pulmonaire peut être analysée par l'ARM dans le cadre de l'embolie pulmonaire.
7. Les malformations artério-veineuse mais aussi les malformations cardiaques congénitales (tétralogie de Fallot, atrésie pulmonaire, transposition des gros vaisseaux).
8. L'arbre hépato-biliaire et pancréatico-biliaire sont étudiés dans certaines pathologies hépatiques (CBP) et pancréatiques (tumeur du pancréas, insuffisance pancréatique exocrine) (cholangio-IRM) ainsi que le système porte (en ARM).

[modifier] Contre-indications

Les contre-indications^[4] au passage d'examen IRM sont :

1. la présence de métaux susceptibles de se mobiliser dans le corps :

   • clips vasculaires cérébraux surtout chez les patients opérés d'un anévrisme cérébral.
   • corps étranger métallique ferro-magnétique intra-oculaire ou dont la mobilisation exposerait le patient à des blessures. (Accident de chasse, accident de meulage...)
   • valves cardiaques non compatibles, ce qui est le cas de la valve Starr-Edwards pré 6000. La plupart des valves cardiaques sont compatibles avec l'examen IRM.

   Les clips caves inférieurs, clips de trompe de Fallope ou stents coronaires nécessitent une précaution d'emploi. Les différentes prothèses (hanche, genou) ne sont pas des contre-indications.

On respectera, malgré tout, un délai après chirurgie. Celui-ci se situant généralement entre 3 et 6 semaines après la pause du matériel. Ce délai correspond au temps nécessaire pour que les différents tissus de l'organisme adhèrent au matériel et le "stabilisent".
En revanche, il n'y a pas de délais post-chirurgical après ablation de matériel.

1. les dispositifs biomédicaux :

   • stimulateur cardiaque et défibrillateur cardiaque dont le fonctionnement peut-être altéré par le champs magnétique et conduire à des troubles du rythme cardiaque potentiellement mortels.
   • pompe à insuline
   • neuro-stimulateur
   • Dispositifs transdermiques (patchs)^[5]. Certains de ces dispositifs possèdent un mince halo métallique de protection dans leur couches superficielles qui peut être cause de brûlures.

2. l'état du patient :

   • impossibilité de rester allongé (insuffisance cardiaque ou respiratoire avec orthopnée)
   • impossibilité de rester immobile (patient pusillanime, enfants, troubles psychiatriques). Les examens d'imageries peuvent le cas échéant être réalisées sous prémédication voir sous anesthésie générale. Il convient alors d'utiliser le seul matériel d'anesthésie homologué pour entrer dans la salle d'IRM.
   • la claustrophobie qui peut faire l'objet des mesures citées précédemment.
   • l'allergie au gadolinium ou à son chélateur/ligand (rarissime)
   • la grossesse en dehors d'indication formelle. Il n'a jamais été démontré d'effet délétère des champs magnétiques sur le fœtus. Mais par précaution, seules les indications mettant en jeux le pronostic vital ou fonctionnel de la maman sont validées.

Avec ces précautions, l'imagerie par résonance magnétique est totalement non-invasive et sans irradiation.

[modifier] Notes

[modifier] Liens externes

• (fr) et (en) E-MRI.org Un site pédagogique sur la physique et technologie de L'IRM avec animation (Macromedia Flash Player requis)
• (fr) IRM-facile.net Site d'information de Philips sur l'IRM à l'attention des professionnels de la santé.
• (fr) Med.univ-rennes1.fr Cours sur l'IRM de l'université de Rennes 1.
• (fr) IRM association AFRHA Page dediée à l'IRM de l'association AFRHA.
• (fr) Articles sur le site de l'Association européenne contre les leucodystrophies.
• (fr) DSV.CEA.fr Site du futur centre recherche de neuro-imagerie en champ magnétique intense NeuroSpin.
• (en) Effets sur la santé de champs statiques et de scanners IRM - résumé par GreenFacts d'un rapport de l'OMS de 2006.
• (en), (it) et (ru) The Basics of MRI Les bases de la technologie et de la physique en IRM.
• (en) MR-TIP.com Portail d'information sur la technologie IRM à l'attention particulière des professionnels.
• (en) MRIsafety.com Site sur les bonnes pratiques, l'enseignement et la recherche en IRM.

[modifier] Bibliographie

• B. Kastler, D. Vetter, Z. Patay et P. Germain. "Comprendre l'IRM Manuel d'auto-apprentissage" 6^ème édition, 2006 ISBN 2-294-05110-6 (édition antérieure : 5^èmeédition, 2003 ISBN 2-294-01411-1)

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