Les paramètres majeurs qui caractérisent une séquence IRM

L’IMAGERIE PAR RESONANCE MAGNETIQUE

Eléments constitutifs de la machine IRM

L’aimant

Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l’excitation coercitive sont grands. Cela lui donne des propriétés particulières liées à l’existence du champ magnétique, comme celle d’exercer une force d’attraction sur tout matériau ferromagnétique. On classe les aimants selon plusieurs critères :
 L’intensité de leur champ magnétique (haut et bas champ)  Leur type (résistif, permanent ou supraconducteur)  Leur géométrie (ouverte ou fermée)
L’aimant permet de produire un champ magnétique d’intensité élevée, d’une bonne stabilité temporelle et d’une bonne homogénéité.
L’aimant est la pièce maitresse de l’appareil IRM. Son rôle est de produire le champ magnétique principal B0. On peut noter que le champ magnétique créé en permanence par l’appareil IRM représente 4 000 à 60 000 fois celui de la Terre, il est mesuré en Tesla (T).
Deux types de systèmes d’imagerie par résonance magnétique sont utilisés en médecine équine : les dispositifs « haut champ » et ceux « bas champ », avec des aimants ouverts ou fermés.
 Les IRM bas champ, inférieur à 0,3 Tesla comportent un aimant permanent et n’impliquent donc pas de courant électrique contrairement aux aimants à haut champ. Ils donnent une image de moins bonne résolution avec des temps d’acquisition plus longs.  Les IRM haut champs sont munis d’électro-aimants supraconducteurs, de forme cylindrique ouverte à chaque extrémité et nécessitant l’utilisation d’un cryogène pour réguler la chaleur produite par effet joule (ce qui explique en grande partie leur coût élevé). Ils donnent des images plus détaillées, une très bonne différenciation tissulaire, et un signal d’intensité supérieur en un temps d’acquisition plus faible. La maintenance de ces systèmes est très onéreuse en raison de la présence d’hélium liquide pour refroidir l’aimant (Werpy 2007).
La machine peut être fermée en tunnel, ou ouverte en forme de U. Ces dernières sont notamment destinées aux patients humains claustrophobes ou obèses, mais l’uniformité du champ magnétique est alors inférieure, le rapport signal sur bruit des images obtenues est donc inférieur.
L’aimant utilisé dans la partie expérimentale de cette thèse (troisième partie) est un aimant haut champ supraconducteur au sein d’une machine fermée. Les aimants supraconducteurs sont constitués d’une bobine supraconductrice et d’un cryostat contenant de l’hélium liquide (parfois entouré par de l’azote liquide) ceci dans le but de supprimer la chaleur produite par la résistance électrique dans le circuit. Ils ont une forme de tunnel et permettent d’obtenir un champ magnétique intense (3 Tesla) et homogène malgré une consommation énergétique faible. Ils sont cependant chers et l’entretien doit être très régulier (recharge de la cuve d’hélium notamment).
Le champ magnétique obtenu doit être intense afin de favoriser le rapport signal sur bruit. Cependant, l’augmentation de la puissance du champ magnétique diminue le contraste en T1 et majore certains artefacts.
 Les bobines de gradient Elles permettent de générer un gradient de champ magnétique (variation linéaire de l’intensité du champ le long d’une direction de l’espace), nécessaire au codage du signal. Trois paires de bobines sont présentes, une pour chaque direction de l’espace (Kastler et al. 2011).

Réception du signal par l’antenne

Les antennes sont constituées d’un ou plusieurs anneaux de cuivre et permettent l’émission d’ondes RF et la réception du signal. En mode émission, elles doivent délivrer une excitation uniforme dans tout le volume exploré. En mode réception, elles doivent être sensibles et avoir le meilleur rapport signal sur bruit possible (Hoa et al. 2008).Le signal de résonance magnétique étant faible, elles doivent être placées au plus près de la partie anatomique explorée. Les antennes sont accordées pour correspondre à la fréquence de résonance de « précession » des protons qui se trouvent dans le champ magnétique. Tout comme les aimants, les antennes sont classées selon leur géométrie (volumique ou surfacique), leur mode de fonctionnement (émettrice-réceptrice ou réceptrice seule), ou encore selon leur configuration (linéaire, en quadrature de phase ou en réseau phasé).Les antennes de surface sont uniquement réceptrices du signal. Elles sont appliquées le plus près possible des régions d’intérêt afin d’obtenir une qualité du signal optimale. Le volume exploré est limité comparé aux autres types d’antennes. On les utilise donc pour les régions de faible volume tel que l’encéphale.

Le système informatique

Le système informatique est constitué d’un ordinateur et de processeurs rapides permettant l’acquisition des données, la reconstruction des images et la gestion des différents constituants du système.Les consoles sont des périphériques de sortie directement reliés à un ordinateur. Une ou plusieurs consoles constituent le lien entre l’opérateur et la machine, permettant notamment la mise en place des paramètres, le contrôle et la visualisation des coupes. La rapidité de traitement, et l’ergonomie sont les critères de performances essentiels de l’équipement informatique d’un appareillage IRM (Hoa et al. 2008).A l’aide du système, l’opérateur va choisir la programmation des séquences de façon à optimiser le contraste, le rapport signal sur bruit, la résolution spatiale et à limiter les artefacts. En fonction de ce qu’il veut visualiser, l’opérateur choisit les plans de coupes, le type de séquence et les paramètres qui modifient ou non le contraste.

Salle d’examen et cage de faraday

Le système est toujours placé dans une pièce amagnétique suffisamment grande pour accueillir le cheval. Du fait de la présence de l’aimant, la pièce est interdite à toute personne portant un pacemaker, un implant chirurgical ou un objet métallique. Ces restrictions sont indispensables pour éviter tout accident et que ces éléments ne soit pas attirés par l’aimant et ne blessent les personnes présentent ou encore détériorent le dispositif d’imagerie.L’enveloppe de la machine et surtout, de l’aimant, est constituée d’une cage de Faraday qui est le principal moyen de blindage destinée au confinement des champs magnétiques produits par la machine et à l’isolement de celui-ci des champs magnétiques extérieurs. Elle permet d’effectuer ces mesures précises en évitant les pollutions électromagnétiques extérieures.La salle doit être climatisée pour réguler la température. L’objectif est d’éviter tout artéfact ou dysfonction dans l’acquisition des images afin d’obtenir une qualité d’image optimale. L’écart autour de la température moyenne à laquelle la machine est paramétrée est de plus ou moins 2°C.

Table des matières

REMERCIEMENTS
TABLE DES FIGURES .
TABLE DES TABLEAUX
TABLE DES ANNEXES
LISTE DES ACRONYMES
INTRODUCTION
1E PARTIE : PRINCIPES PHYSIQUES DE L’IMAGERIE PAR RESONANCE MAGNETIQUE ET INTERET DANS L’EXPLORATION DE L’ENCEPHALE
1.1 Définition et historique
1.2 Principes de bases de physique nucléaire
1.2.1 Origine de la résonance magnétique nucléaire
1.2.1.1 Le modèle classique du phénomène de résonance magnétique
1.2.1.1.1 Spin nucléaire et moment magnétique nucléaire
1.2.1.1.2 Mouvement de précession et fréquence de Larmor
1.2.1.1.3 Phénomène de résonance, phase d’excitation et phase de relaxation
1.2.1.2 Le modèle quantique du phénomène de résonance magnétique
1.2.2 Les différents phénomènes de relaxation
1.2.2.1 La relaxation longitudinale ou T1
1.2.2.2 La relaxation transversale ou T2
1.2.2.3 Notion de T2*
1.2.2.4 Mesure du signal RMN
1.3 Eléments constitutifs de la machine IRM
1.3.1 L’aimant
1.3.2 Les bobines de gradient
1.3.3 Réception du signal par l’antenne
1.3.4 Le système informatique
1.3.5 Salle d’examen et cage de faraday
1.4 Les paramètres majeurs qui caractérisent une séquence IRM
1.4.1 Quelques définitions
1.4.1.1 Temps d’écho (TE)
1.4.1.2 Temps de répétition (TR)
1.4.1.3 Angle de bascule (flip angle)
1.4.1.4 Temps d’inversion (TI)
1.4.2 Modulation de TE et TR et pondération en T1 et T2
1.4.2.1 Influence du temps de répétition (TR)
1.4.2.2 Influence du temps d’écho (TE)
1.4.2.3 Contraste en T1 et T2 : origine et interprétation
1.4.2.3.1 TR et pondération en T1
1.4.2.3.2 TE et pondération en T2
1.4.2.3.3 Limites d’action sur le TR et le TE
1.4.2.3.4 Principales caractéristiques des tissus en IRM
1.4.3 Modulation de l’angle de bascule et caractérisation d’une séquence, exemple avec l’écho de spin et l’écho de gradient
1.4.3.1 Caractéristiques de la séquence écho de spin (SE)
1.4.3.2 Caractéristiques de la séquence écho de gradient (GRE)
1.4.4 Modulation du TI et création de séquences particulières, exemple de la séquence STIR et de la séquence FLAIR
1.4.4.1 Caractéristiques de la séquence STIR
1.4.4.2 Caractéristiques de la séquence FLAIR
1.5 Principes d’interprétations de l’image IRM
1.5.1 Aspect des tissus en pondération T1
1.5.2 Aspect des tissus en pondération T2
1.5.3 Aspect des tissus avec la séquence FLAIR
1.5.4 Aspect des tissus avec la séquence STIR
1.5.5 Utilisation d’un produit de contraste
1.6 Qualité de l’image IRM
1.6.1 Critère de qualité de l’image
1.6.1.1 Le rapport signal sur bruit
1.6.1.2 Le contraste
1.6.1.3 La résolution spatiale
1.6.1.4 Les artefacts
1.6.1.5 Le temps d’acquisition
1.6.2 Paramètres techniques influençant la qualité de l’image
1.6.2.1 Les paramètres non opérateurs dépendants
1.6.2.1.1 Les paramètres inhérents aux tissus étudiés
1.6.2.1.2 Les paramètres dépendants du système
1.6.2.2 Les paramètres opérateurs dépendants
1.6.2.2.1 Les paramètres modifiant le contraste
1.6.2.2.2 Les paramètres ne modifiant pas le contraste
1.7 Artefacts en imagerie par résonance magnétique
1.7.1 Artefact de susceptibilité magnétiqu
1.7.2 Artefact de déplacement chimique
1.7.3 Artefact de mouvement
1.7.4 Artefact liés aux phénomènes de flux
1.7.5 Artefact de troncature
1.7.6 Artefact de repliement ou d’aliasing
1.7.7 Artefact métallique
1.7.8 Phénomène d’excitation croisée
1.7.9 Le phénomène de l’angle magique
1.8 Intérêt de l’IRM haute résolution 3 Tesla et plus
1.9 Exploitation pour l’imagerie du système nerveux ; comparaison avec les autres techniques d’imagerie médicale
2E PARTIE : UTILISATION DE L’IMAGERIE PAR RESONANCE MAGNETIQUE POUR L’EXPLOITATION DU SYSTEME NERVEUX EN MEDECINE VETERINAIRE EQUINE
2.1 Regard sur l’utilisation actuelle de l’IRM en médecine vétérinaire équine
2.1.1 Différents équipements disponibles
2.1.1.1 IRM sur cheval debout
2.1.1.2 IRM sur cheval couché
2.2 Démarche lors de l’interprétation des images
2.2.1 Plans de coupe utilisés pour l’imagerie de l’encéphale du cheval
2.2.2 Identification de la lésion
2.2.3 Localisation du site de lésion
2.2.4 De la localisation au diagnostic
2.2.4.1 Etendue de la lésion
2.2.4.2 Atteinte des différents tissus nerveux
2.2.4.3 Caractérisation intra- ou extra-axiale
2.2.4.4 Interprétation des différences d’intensité du signal
2.2.5 Exemple de démarche analytique : identification d’une anomalie de l’hypophyse
2.2.5.1 Taille et forme de l’hypophyse
2.2.5.2 Intensité du signal et homogénéité de l’hypophyse
2.2.5.3 Augmentation de contraste
2.2.5.4 Forme et intensité du signal au sein des structures adjacentes
2.3 Les indications de l’IRM en neurologie équine
2.3.1 Présence de troubles neurologiques ou endocriniens
2.3.1.1 Localisation de troubles neurologiques
2.3.1.2 Troubles neurologiques à conséquences endocrinologiques
2.3.1.2.1 Diagnostic d’une atteinte du SNC à répercutions endocriniennes
2.3.1.2.2 L’imagerie en coupes permet un diagnostic de certitude non invasif
2.3.1.2.3 Evaluation de la réponse d’une lésion du SNC suite à un traitement
2.3.2 Exploration des anomalies des nerfs crâniens
2.3.3 Traumatismes crâniens
2.3.4 Cas particulier des poulains à troubles neurologiques ..
2.4 Applications cliniques : exemple de cas
2.4.1 Anomalie de l’hypophyse
2.4.1.1 Signes cliniques conduisant à l’examen IRM
2.4.1.2 Analyses des images obtenues par résonance magnétique
2.4.2 Exemple d’inflammation dans le cerveau
2.4.2.1 Signes cliniques conduisant à l’examen IRM
2.4.2.2 Analyse des images obtenues par résonance magnétique
2.5 Perspectives d’avenir
3E PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE – COMPARAISON COUPES ANATOMIQUES ET IMAGES PAR RESONANCE MAGNETIQUE HAUT CHAMP 3 TESLA DE L’ENCEPHALE DE CHEVAL SAIN
3.1 Objectifs de cette étude
3.2 Matériel et méthode
3.2.1 Les animaux
3.2.2 L’examen IRM
3.2.3 Lecture des images IRM et validation du caractère sain de l’encéphale
3.2.4 Coupes anatomiques macroscopiques
3.2.5 Légendes
3.3 Résultats
3.3.1 Coupes anatomiques macroscopiques
3.3.2 Images pilotes
3.3.3 Coupes dans le plan transversal
3.3.4 Coupes dans le plan dorsal
3.3.5 Coupes dans le plan sagittal
3.3.6 Séquences IRM
3.4 Discussion
CONCLUSION
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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