Lundi 30 septembre 2013 à 8:06

Biologie, santé.

Je vais essayer de vous expliquer aujourd’hui ce qu’est l’IRM, utiliséeé pour de nombreux examens médicaux, (vous avez sans doute pour la plupart flippé à l’intérieur d’un scanner IRM, car être enfermé dans ce «cercueil» n’est pas très agréable), mais dont les versions plus récentes sont un outil remarquable d’exploration du cerveau.

          D’abord le principe physique général :

http://lancien.cowblog.fr/images/SanteBiologie-1/IRM.jpg          L'imagerie par résonance magnétique (lRM) repose sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) qui utilise les propriétés quantiques magnétiques des noyaux atomiques. L'lRM utilise un champ magnétique puissant et stable produit par un très gros aimant supraconducteur; ce champ crée une «magnétisation» des tissus par alignement des spins, les moments magnétiques élémentaires des noyaux atomiques des atomes des molécules et notamment ceux d’hydrogène, extrêmement courants dans les molécules organiques et dans l’eau contenue dans les tissus du corps humain.
          D'autres champs, plus faibles, (des radiofréquences) sont alors appliqués, de sorte que cet alignement est légèrement perturbé et engendre un signal électromagnétique lors du retour à la position initiale.
          L'IRM consiste à localiser I'origine de ce signal RMN, qui est proportionnel au niveau du champ produit par I'aimant. Des aimants de plus en plus puissants ont donc été conçus. Il y a, en France, environ 600 appareils d'‘IRM, dont la moitié dotés d'un aimant de trois teslas qui permet une résolution de l’ordre du mm, utilisés principalement à des fins de diagnostic. Un appareil doté d’un aiment de 7 teslas permet des recherches au centre «Neurospin» de Saclay, avec une résolution d’environ 200 microns.
          La France est plutôt en retard quant au nombre de ces appareils de diagnostics et les temps d’attente des malades sont trop longs (3 à 5 semaines).

          Le cerveau est I'organe idéal pour l'IRM, car le signal de résonance magnétique est perturbé et faible quand l'objet à observer est en mouvement, ou quand il présente des interfaces entre le tissu et l'air; or le sujet peut facilement maintenir sa tête immobile dans un appareil d'IRM, et il y a peu de contact entre le tissu et l'air dans le cerveau.
          Au début des années 1980, I'IRM était avant tout un outil d'imagerie structurelle: elle permettait d'obtenir en quelques minutes, grâce à l’informatique, une image tridimensionnelle du cerveau avec un contraste important entre substance grise (contenant les corps cellulaires des neurones), et la substance blanche, formée des dendrites et axones myélinisés.

          En 1992 un chercheur japonais, Seiji Ogawa, a utilisé le paramagnétisme de l’hémoglobine, qui dans la sang, transporte l’oxygène. Les neurones actifs consomment davantage d’oxygène et donc le contraste de l’hémoglobine est plus important sur les lieux d’activité cérébrale.
          Aujourd'hui, les chercheurs en neurobiologie utilisent cette «IRM fonctionnelle», (IRMf), pour trouver les principaux réseaux ou circuits neuronaux actifs lors des fonctions telles l'audition, la vision ou la motricité, mais aussi des processus cognitifs complexes tels les mécanismes du calcul, du langage ou de la lecture, et ceux de leur apprentissage.
Mais comprendre l'activité du cerveau au repos est aussi un thème de recherche important, car même lorsqu'on ne fait rien, le cerveau travaille, et de nombreuses équipes cherchent à « modéliser » les réseaux cérébraux actifs au repos.

          Dans Ie tissu cérébral, le mouvement des molécules d'eau est aléatoire, mais est perturbé par les membranes des cellules et des axones.
           L’'imagerie par résonance magnétique du processus de diffusion de l'eau dans le cerveau (IRM de diffusion) permet de voir in vivo, l'organisation des fibres d'axones myélinisés - les prolongements des neurones - qui se regroupent en faisceaux et forment des autoroutes « véhiculant » l’information d'une région cérébrale à une autre. 
          La résolution est d’une dizaine de microns. Des logiciels s’efforcent de rapprocher ces images d’IRM dif, de celles d’IRMf, afin de comprendre à la fois, structure et fonctionnement.
Mais il est apparu récemment que la propagation du signal électrique le long des axones perturbait le mouvement des molécules d’eau, et l’IRM dif est un outil de plus en plus utilisé.

http://lancien.cowblog.fr/images/SanteBiologie-1/scanIRM.jpg
          Actuellement on cherche surtout à augmenter la résolution spatiale, pour permettre de comprendre les fonctions de groupes plus restreints de neurones, dans les grands centres aujourd’hui connus.
Un aimant de 12 tesla est en cours de réalisation et devrait permettre de descendre au dessous des 100 microns de résolution.
          L’appareil est énorme comme le montre la maquette ci-contre (comparer avec la taille de l’homme) et il devrait être installé au centre Neurospin de Saclay.
Par maud96 le Lundi 30 septembre 2013 à 19:17
C'est l'IRM qui m'a "sauvée" quand ils ont découvert que j'avais une aorte prête à se fissurer...
Par JACk-sCEPTikE le Mardi 1er octobre 2013 à 18:43
L'article est très intéressant mais peut-être assez peu abordable.
(En même temps, je me rapelle les heures et les heures à plancher sur le fonctionnement de la RMN...).

Pour le fonctionnement "de base" : En gros les particules ont une charge électrique, et donc un mégnétisme. Ce magnétisme a une direction et une seule.
Quand on est pas dans une machine à IRM, les directions magnétiques de toutes nos particules sont pas les mêmes, et si on faisait une moyenne de toutes ces directions (vecteurs), ben y'aurait pas vraiment de direction magnétique.

Quand on va dans la machine, un gros champ électro-magnétique aligne toutes les directions magnétiques de nos particules dans le même sens.

Puis, un signal EM plus faible émis dans une direction différente va les "désaligner"
Sachant que ce "désalignement" ne s'effectue pas à la même vitesse en fonction des tissus, on peut ainsi voir où est tel ou tel tissu en fonction de s'il est encore "beaucoup aligné" ou "pas du tout".
(On parle de déphasage et rephasage des spins, quand ils sont "en phasse", ils sont alignés)


Qu'est-ce qu'un spin ? C'est la "direction magnétique" d'une particule chargée (d'un proton, d'un électron, d'un positon)
(s'il m'en souvient bien...). Les neutrons ont-ils un spin ?


J'ai eu un cours aujourd'hui, sur les cervicalgies/dorsalgies/lombalgies.
"Après un résultat de radio ne montrant aucune anomalie, quel examen passez-vous ?"
"TDM ?"
"Euh plus ou moins, dans l'idéal ?"
"Ben, dans l'idéal on attend pas 3 semaines pour avoir accès à l'IRM"
 

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