Reconstruction de l’image IRM

Appareillage IRM et Eléments techniques

L‘imagerie par résonance magnétique (I.R.M.) consiste à observer les tissus biologiques à travers les propriétés magnétiques de l’un de leurs constituants majoritaires, le noyau d’hydrogène. D‘un point de vue physique, l‘IRM est basée sur le phénomène bien connu de RMN qui a été observé indépendamment l‘un de l‘autre par Félix Bloch (université de Stafford) et Edward Purcell (université de Harvard) en 1946[1]. L‘I.R.M, est une technique d‘imagerie médicale utilisée pour faire un diagnostic qui se fonde sur les principes de la résonance magnétique nucléaire. L‘IRM est la méthode de diagnostic la plus puissante et la plus sensible disponible actuellement. Cet outil permet d‘obtenir des images de tissus à l‘intérieur du corps humain plus précises que celles obtenues par un scanner ou par ultrasons.

Un scanner IRM est constitué principalement de trois composants essentiels à s‘avoir un aiment principal, des bobines de gradient de champ magnétique et des bobines radio fréquences (RF).

Aimant

L‘aimant est le composant le plus couteux en imagerie par résonance magnétique. La spécification de l‘aimant définissent la qualité du champ magnétique en termes de: •Valeur du champ magnétique et stabilité.•Type (résistif, supraconducteur, permanent) et <design>.•Caractéristiques physiques (poids, taille, champ de fuite). •Homogénéité.

Les aimants permanents sont limités à 0.4 T et les aimants résistifs (électro-aimants) à 0.15T, au-delà c‘est le domaine des aimants supraconducteurs. En pratique hospitalière, les aimants utilisés en IRM créent des champs d‘induction magnétique dont les valeurs varient de 1T à 3T. (1 Tesla= 10 000 Gauss).

Bobines de gradient 

Les bobines de gradient produisent des gradients de champ magnétique B₀ . On suppose un système de coordonnés standard, le gradient de champ magnétique B₀ est appliqué le long de l‘axe Z appelé Gz. La bobine utilisée à ce niveau est une bobine de type Helmholtz dont les deux bobinages sont parcourus par des courants de direction opposée  .

Bobines Radiofréquence (RF)

Les bobines RF créent un champ magnétique radiofréquence B₁ , ils détectent aussi l‘aimantation transversale. Les bobines RF se trouvent sous forme de trois grandes catégories :
➤ bobines de transmission réception,
➤ bobines seulement de transmission, et
➤ bobines seulement de réception.

Les bobines de transmission réception servent à émettre le champ B₁ et à recevoir le signal. Une bobine seulement d‘émission est utilisé pour produire le champ B₁ et une bobine seulement de réception est utilisé pour détecter le signal venant de la relaxation des spins dans l‘objet imagé.

Différentes types de bobines sont utilisées en imagerie par résonance magnétique :
➤ Les bobines en volume, elles entourent l‘objet imagé.
➤ Les bobines de surface, elles sont placées d‘une façon adjacente sur l‘objet imagé.
➤ Certaines bobines peuvent fonctionner à la fois, comme émetteur du champ et réception du signal RF.

Pour éviter tout type d‘interactions venant perturber l‘image IRM acquise, on utilise ce qu‘on appelle les blindages.

Blindage

Deux blindages composent une machine à IRM :
Un blindage pour le champ magnétique et un autre pour les ondes RF.
➤ Pour le premier, on utilise un blindage actif : on monte une bobine de métal qui va créer un champ magnétique inverse au champ originel et donc l‘empêcher de déborder .
➤ Pour le blindage des ondes radiofréquence on utilisera une cage de Faraday : C’est-à-dire recouvrir tout le système d‘une plaque de cuivre. Ces blindages sont vitaux car un champ magnétique débordant attirerait tout métal à proximité, et des ondes RF brouillerait toute communication téléphonique portable.

La formation de l‘image IRM d‘un objet provient directement de l‘acquisition des signaux RMN. Cependant, il est nécessaire de connaitre les bases physiques de la RMN.

Séquences utilisées en IRM

Une séquence d‘impulsions est l‘ensemble des impulsions RF et de gradients pour acquérir les données en IRM. Il existe deux grandes familles de séquences en IRM, celle des échos de spin (ou spin écho) et celle des échos de gradients (ou gradient écho).

Séquence écho de spin

Historiquement, l‘écho de spin a été la première séquence employée. Par suite, l’ensemble des développements y fait référence notamment pour le contraste. Le principe est basé sur une excitation qui n‘est qu‘une impulsion de 90° ; après la moitié du temps d‘écho (le temps d’écho qui sépare le 90° de mesure ou l’enregistrement de l’écho . ), on excite de nouveau mais avec une impulsion de 180°. Et après un certain délai compté à partir de l‘impulsion de 90° et qui finit juste après le signal d‘écho (temps de répétition Tr): le même principe est adopté .

L‘impulsion de 180° de rephasage permet d‘obtenir un signal T2 utile. En bref, la séquence écho de spin est une méthode simple donc facile d‘utilisation et que le principale avantage est qu‘elle fournit des images de très bon contraste. Mais elle met assez de temps pour fournir une réponse, donc lente. En choisissant les bons paramètres de séquence (Tr et Te), on peut obtenir des images pondérées en T1, en T2 ou en densité de protons (PD). L‘inconvénient majeur des séquences d‘écho de spin pondérées T2 est lié aux longs Tr entrainant des temps d‘acquisition prohibitifs.

Rôle du temps de répétition Tr

Si le temps de répétition qui sépare deux excitations à 90 degré est long par rapport au temps de relaxation T1 des tissus, les aimantations longitudinales auront eu le temps de totalement remonter entre chaque impulsion de 90 degré et ces impulsions rebasculeront effectivement dans le plan transversal autour d‘une valeur proche de la valeur de l’aimantation de repos.

Rôle du choix du temps d’écho Te

Le choix du temps d’écho Te détermine la pondération en T2 du contraste image en exprimant les variations de la composante transversale dont la décroissance se fait en T2 sur la séquence écho de spin. Lorsqu’on choisit un temps d’écho Te très court, cette décroissance en T2 intervient peu et l’amplitude de l’écho lue correspond à peu près à celle de l’aimantation longitudinale basculée dans le plan transversal par 90 degré. Par contre, si les temps d’écho sont plus longs, de l’ordre des temps de relaxation T2, voire plus longs que ceux-ci, cette décroissance en T2 est sensible.

Signal pondérer en B₂

Il faut appliquer un TR long pour ne pas avoir de pondération T1 et il faut employer un TE long pour avoir le temps d’enregistrer un signal différent du à la différence d’aimantation transversale. Pour avoir une image pondérée T2, il faut un TR long et un TE long.