Imagerie par résonnance magnétique (IRM) parallèle

Imagerie Par Résonnance Magnétique(IRM) Parallèle

L’IRM parallèle et l’IRM classique partagent le même principe de fonctionnement, ce sont des techniques d’imagerie médicale permettant d’obtenir des vues en deux ou en trois dimensions de l’intérieur du corps de façon non invasive avec une résolution en contraste relativement élevée. L’imagerie parallèle est une nouvelle technique d’imagerie basée sur le principe de l’imagerie par résonance magnétique (IRM), elle utilise plusieurs bobines au lieu d’une seule.

Imagerie Par Résonnance Magnétique(IRM) standard

L’imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une technique d’imagerie médicale apparue au début des années 1980. Elle fournit des images (en 2D ou en 3D) en coupe de l’intérieur d’un corps vivant. Elle permet de donner des images les plus sensibles et précises des tissus du corps humain. Cette technique sans effets secondaires connus de nos jours est basée sur le phénomène physique de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du proton des atomes d’hydrogène. On expliquera ensuite ce phénomène. Dans L’IRM on observe la RMN des noyaux des atomes d’hydrogène contenus dans l’organisme. L’intensité de résonance recueillie pour un élément de volume (voxel) dépend de la concentration d’eau à la place considérée. On obtient alors une image en 3D où l’on peut observer les altérations des tissus grâce aux différences de densité et de temps de relaxation de l’eau.

Les constituants de l’IRM et leur rôle

Il existe deux types d’IRM :

L’IRM fermé c’est le plus répandu dans les applications cliniques.L’IRM ouvert, au départ, était principalement utilisé dans l’imagerie vétérinaire pour les animaux trop volumineux ne pouvant pas passer dans le tunnel mais maintenant l’usage est aussi pour les personnes claustrophobes et obèses, cependant dans un IRM ouvert les capacités d’intensité de champ magnétique proposées sont bien moindres comparées aux IRM fermé (champ magnétique maximum 1T). Il en existe que 4 en France (pour les humains).

a. Tunnel de l’aimant
Uniquement présent dans les IRM fermés. C’est le tunnel dans lequel on introduit le patient lors d’un examen. Le diamètre moyen des tunnels est de 60cm (on comprend ainsi les soucis liés à une éventuelle claustrophobie.), ils font 1m60 à 2m de long.

b. L’aimant :
C’est la plupart du temps un solénoïde. Il a pour but de produire le champ magnétique principal (Bo) qui est constant et uniforme. On mesure l’intensité du champ magnétique en Tesla (T). Un aimant doit avoir un champ magnétique d’intensité élevée avec une bonne stabilité et une bonne homogénéité car cela permet d’obtenir des images de bonne qualité lors d’un IRM. Un appareil IRM est constitué d’un seul aimant mais il en existe différents types chacun ayant un avantage sur les autres. Le plus répandu est l’aimant supraconducteur : c’est un électroaimant. Dans le cas de l’aimant supraconducteur on utilise le principe de supraconductivité c’est à dire que l’on refroidit l’aimant à des températures proches du zéro absolu (-273 °C) pour lui faire perdre sa résistivité. Et donc le passage du courant électrique se fait sans perte énergétique. Ce Système est très couteux car il consomme beaucoup d’hélium cryogénique (-270°C) mais il permet de produire  des champs magnétique de fortes intensités (3T et plus), qui sont peu sensibles aux variations de température. Cela permet donc d’obtenir des images de bonnes qualités.

Les autres types d’aimant sont :
L’aimant résistif : il s’agit aussi d’un électroaimant, peu coûteux mais qui produit un champ magnétique trop faible et donc donne des images de qualité moindre. Et l’aimant permanent est un aimant composé de matériaux ferromagnétiques. Très fiable il devient néanmoins trop lourd et trop coûteux à produire à partir du moment où l’on veut obtenir un champ magnétique d’intensité supérieur à 0,4 Tesla.

c. les bobines de gradient de champ magnétique :
Elles créent une inhomogénéité dans le champ magnétique, grâce au passage d’un courant électrique dans celles-ci, permettant ainsi de distinguer deux points avec précision en fonction des valeurs des du champ magnétique en ces points. Dans un appareil IRM il y a 3 bobines, chacune fait varier le champ magnétique dans l’espace selon différents axe (droite-gauche, haut-bas, avant-arrière). Elles permettent notamment de sélectionner une épaisseur et un plan de « tranche » ou coupe (transversal, frontal, sagittal ou oblique) et de déterminer la localisation spatiale des signaux dans ce plan. En modifiant les paramètres d’une bobine on modifie l’épaisseur de la coupe et/ou le temps d’acquisition. Ces bobines sont de taille bien moins importante que l’aimant principal.

d. Les antennes :
Ce sont des bobinages de cuivre qui entourent la partie du corps du patient que l’on souhaite examiner. On les déplace en fonction de la coupe à réaliser.

• Les génératrices d’ondes radios
Elles émettent un signal radiofréquence (sous la forme d’impulsions) qui est le même que celui de la fréquence de résonance des protons d’hydrogène se trouvant dans le champ magnétique. Ceux-ci entrent alors en résonance, ils s’excitent.
• Les réceptrices d’ondes
Elles réceptionnent la réponse des protons, au moment de la restitution d’énergie et convertissent les données pour qu’elles soient analysées par l’unité de traitement.
• L’unité de traitement
C’est l’ensemble de la partie informatique de l’appareil IRM. L’unité de traitement a deux rôles :
– Elle dirige les positions des antennes et les courants dans les bobinages.
– Elle traite les données reçues des réceptrices d’ondes avec l’aide d’un convertisseur analogique numérique et elle reconstruit les images de chacune des coupes. En distinguant, pour chaque point, les coordonnées (x,y) de la coupe et les valeurs du temps de relaxation T1 et T2 qui permettent de connaître le type tissu présent et donc la couleur de la coupe. On appelle cette technique la reconstruction tomographique.

La quantité de données à traiter est énorme et cela demande une importante puissance de calcul. Les temps de calculs sont donc longs c’est ce qui explique le fait qu’un examen IRM dure de 20 minutes à 1 heure. On peut comprendre que le développement de l’IRM se soit fait avec celui des ordinateurs étant donné la puissance de calcul nécessaire. Mais l’IRM s’effectue aussi avec l’utilisation de principes physiques que nous allons voir dans son fonctionnement [1].

Principes physiques de l’IRM standard

L’IRM est une technique basée sur l’observation de la résonance magnétique nucléaire (RMN) des protons de l’eau. En effet, l’eau constitue environ 70% du corps humain et le proton 1H est naturellement abondant et très sensible en RMN L’intensité du signal observé va donc dépendre de la concentration en eau, mais aussi du temps de relaxation des spins nucléaires. Ainsi on pourra obtenir une image de la répartition en eau dans le corps du patient. Tout noyau porte une charge, cette charge tourne autour de l’axe nucléaire et engendre un dipôle magnétique qui s’exprime par une grandeur appelée moment magnétique [2].