L'IRM est une technologie d'imagerie non invasive qui produit des images anatomiques détaillées en trois dimensions. Il est souvent utilisé pour la détection, le diagnostic et le suivi des traitements. Il repose sur une technologie sophistiquée qui excite et détecte le changement de direction de l’axe de rotation des protons présents dans l’eau qui constitue les tissus vivants.
Comment fonctionne l'IRM ?
Les IRM utilisent de puissants aimants qui produisent un champ magnétique puissant qui force les protons du corps à s'aligner sur ce champ. Lorsqu’un courant radiofréquence est ensuite pulsé à travers le patient, les protons sont stimulés et perdent leur équilibre, s’opposant à l’attraction du champ magnétique. Lorsque le champ radiofréquence est désactivé, les capteurs IRM sont capables de détecter l’énergie libérée lorsque les protons se réalignent avec le champ magnétique. Le temps nécessaire aux protons pour se réaligner avec le champ magnétique, ainsi que la quantité d’énergie libérée, changent en fonction de l’environnement et de la nature chimique des molécules. Les médecins sont capables de faire la différence entre différents types de tissus en fonction de ces propriétés magnétiques.
Pour obtenir une image IRM, un patient est placé à l’intérieur d’un grand aimant et doit rester très immobile pendant le processus d’imagerie afin de ne pas rendre l’image floue. Des agents de contraste (contenant souvent l'élément Gadolinium) peuvent être administrés à un patient par voie intraveineuse avant ou pendant l'IRM pour augmenter la vitesse à laquelle les protons se réalignent avec le champ magnétique. Plus les protons se réalignent rapidement, plus l’image est lumineuse.
Quels types d’aimants les IRM utilisent-elles ?
Les systèmes IRM utilisent trois types d’aimants de base :
-Les aimants résistifs sont constitués de nombreuses bobines de fil enroulées autour d’un cylindre à travers lequel passe un courant électrique. Cela génère un champ magnétique. Lorsque l’électricité est coupée, le champ magnétique disparaît. Ces aimants sont moins coûteux à fabriquer qu’un aimant supraconducteur (voir ci-dessous), mais nécessitent d’énormes quantités d’électricité pour fonctionner en raison de la résistance naturelle du fil. L’électricité peut devenir coûteuse lorsque des aimants de plus grande puissance sont nécessaires.
-Un aimant permanent n'est que cela : permanent. Le champ magnétique est toujours là et toujours à pleine puissance. L’entretien du terrain ne coûte donc rien. Un inconvénient majeur est que ces aimants sont extrêmement lourds : parfois plusieurs tonnes. Certains champs puissants nécessiteraient des aimants si lourds qu’ils seraient difficiles à construire.
-Les aimants supraconducteurs sont de loin les plus couramment utilisés en IRM. Les aimants supraconducteurs ressemblent quelque peu aux aimants résistifs : des bobines de fil parcourues par un courant électrique créent le champ magnétique. La différence importante est que dans un aimant supraconducteur, le fil baigne continuellement dans de l’hélium liquide (à une température froide de 452,4 degrés en dessous de zéro). Ce froid presque inimaginable fait tomber la résistance du fil à zéro, réduisant considérablement les besoins en électricité du système et rendant son fonctionnement beaucoup plus économique.
Types d'aimants
La conception de l'IRM est essentiellement déterminée par le type et le format de l'aimant principal : IRM fermée, de type tunnel ou IRM ouverte.
Les aimants les plus couramment utilisés sont les électroaimants supraconducteurs. Il s’agit d’une bobine rendue supraconductrice par refroidissement liquide à l’hélium. Ils produisent des champs magnétiques puissants et homogènes, mais sont coûteux et nécessitent un entretien régulier (remplissage du réservoir d'hélium notamment).
En cas de perte de supraconductivité, l’énergie électrique est dissipée sous forme de chaleur. Cet échauffement provoque une ébullition rapide de l'Hélium liquide qui se transforme en un très grand volume d'Hélium gazeux (quench). Afin d'éviter les brûlures thermiques et l'asphyxie, les aimants supraconducteurs disposent de systèmes de sécurité : canalisations d'évacuation des gaz, surveillance du pourcentage d'oxygène et de la température à l'intérieur de la salle d'IRM, porte ouvrant vers l'extérieur (surpression à l'intérieur de la salle).
Les aimants supraconducteurs fonctionnent en permanence. Pour limiter les contraintes d'installation des aimants, le dispositif dispose d'un système de blindage soit passif (métallique), soit actif (une bobine supraconductrice externe dont le champ s'oppose à celui de la bobine interne) pour réduire l'intensité du champ parasite.
L’IRM à faible champ utilise également :
-Les électroaimants résistifs, moins chers et plus faciles à entretenir que les aimants supraconducteurs. Ces derniers sont bien moins puissants, consomment plus d’énergie et nécessitent un système de refroidissement.
-Aimants permanents, de différents formats, composés de composants métalliques ferromagnétiques. Bien qu’ils présentent l’avantage d’être peu coûteux et faciles d’entretien, ils sont très lourds et de faible intensité.
Pour obtenir le champ magnétique le plus homogène possible, l’aimant doit être réglé finement (« shimming »), soit passivement, à l’aide de pièces métalliques mobiles, soit activement, à l’aide de petites bobines électromagnétiques réparties à l’intérieur de l’aimant.
Caractéristiques de l'aimant principal
Les principales caractéristiques d’un aimant sont :
-Type (électroaimants supraconducteurs ou résistifs, aimants permanents)
-Force du champ produit, mesurée en Tesla (T). Dans la pratique clinique actuelle, cela varie de 0,2 à 3,0 T. En recherche, on utilise des aimants d'une force de 7 T, voire de 11 T et plus.
-Homogénéité
