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FONDEMENTS SCIENTIFIQUES
L'imagerie
par résonance magnétique (IRM) dérive d'une application de la technique
d'analyse chimique par résonance magnétique nucléaire (RMN), dont la
découverte remonte à 1946. L'appareil ressemble à un scanner, à la différence près
que ce n'est pas un bloc d'irradiation mais de résonance qui est utilisé. À
l'intérieur se trouve un aimant en forme de fer à cheval, qui produit un
champ magnétique, et une bobine émettant une onde radio d'une fréquence
précise.
-Principe physique : Au cours d’une IRM on mesure l’aimantation résultante de
chaque point des tissus analysés. Comme cette aimantation est proportionnelle
à la quantité de noyaux d’hydrogène présents, et que les tissus se
distinguent par leur contenu en eau, la carte des aimantation résultantes
reproduit l’anatomie des tissus. L’unique proton qui constitue l’atome du
noyau d’hydrogène possède un moment magnétique, une sorte de petit aimant
nommé spin. En temps ordinaire, les spins des noyaux d’hydrogène des
tissus, s’orientent de façon aléatoire d’un noyau à l’autre, de sorte que le
moment magnétique global soit nul. Lors de l’examen, le patient est placé dans un champ magnétique.
Les spin des atomes d’hydrogène le constituant s’alignent alors et deviennent
sensibles a l’énergie d’une impulsion radiofréquence avec laquelle ils
entrent en résonance. La
résonance est le transfert d'énergie entre deux systèmes oscillant à la même
fréquence. Dans tous les cas de résonance, il s'agit d'une
onde, c'est-à-dire d'un phénomène vibratoire qui à une amplitude et une
fréquence propre. En imagerie par résonance magnétique, les ondes composant
le champ magnétique sont des ondes de 1 à 100 mégahertz (106 Hertz),
les mêmes que celles utilisées pour les émissions radiophoniques. A titre
d’exemple, les ondes télé et radar
ont une fréquence de 108 Hertz et les ondes des rayons X ont une
fréquence de 1016 Hertz. Les ondes utilisées en IRM sont également
appelée ondes radiofréquences, et leur fréquence est RF. - Au cours de l’IRM : On obtient des images des tissus en suivant les mouvements des
spins des noyaux d’hydrogène dans les tissus. Normalement, les spins dans les
tissus sont orientés aléatoirement . On applique un premier champ magnétique
qui va provoquer l’alignement des spins du tissu selon ce champ. Ce champ
magnétique est très uniforme et très puissant, il varie de 0.1 à 2 tesla ( 1
tesla =10 000 gauss ).Le gauss est l’unité d’induction magnétique dans le
système électromagnétique( le champ magnétique de la terre est de 0.05
gauss). On applique ensuite un second champ magnétique perpendiculaire au
premier qu’on éteint aussitôt. L’orientation des spins est donc bouleversé
selon le second champ. Dés la suppression du second champ magnétique, les
spins se redressent alors en tournant autour de la verticale. En tournant ils
émettent une onde électromagnétique dont l’amplitude décroît à la vitesse du
spin qui se redresse. La vitesse de rotation autour de la verticale est
proportionnelle au champ magnétique local qui entoure les spins. - Du Spin à l’image : Une fois le second champ interrompu, le retour des spins à
leur position d’équilibre selon le premier champ est appelé relaxation. Il y
a une relaxation longitudinale et une autre transversale. Ces deux phénomènes
vont mettre un certain temps à se produire. Ils dépendent en partie de
l’intensité du champ magnétique mais surtout de la nature des tissus. Les
tissus différents ont des temps de relaxation différents. C'est la raison du
contraste en IRM. Voici, à titre d'exemple, la valeur du T1 de certains
tissus dans un champ de 1 Tesla (en millisecondes). T1 étant le temps de relaxation longitudinal et T2 le temps de
relaxation transversal.
Comment
mesure-t-on T1 et T2 ? Ces valeurs se mesurent par
le biais de l’onde émise par les spins qui tournent . Tout moment magnétique
en mouvement émet une onde électromagnétique, l’onde émise par les spins
appartient au domaine des ondes radio. On la détecte par une bobine placée
autour du sujet, où elle induit un courant alternatif. L’amplitude de ce
courant alternatif décroît avec une constant de temps égale à T2 que l’on
sait mesurer. Les temps de relaxation T1 et T2 varient en sens inverse. La récupération de la
magnétisation longitudinale T1 est lente, de l'ordre de la seconde. La
décroissance de la magnétisation transversale T2 est rapide, de l'ordre du
dixième de seconde. L’irm fournit des images anatomiques de qualité, tant sur
le plan de la résolution spatiale que temporelle. Les images pondérée en T1
ont une résolution de quelques millimètres, les images pondérées en T2 ont en
revanche une précision plus faible.
ã copyright : Alexandre Guelmenger - Benjamin
Mortelecque - Kévin Dhieux - Benoît Jaskowiak |
Images
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