Derrière l'IRM, se cachait une physicienne...
06/10/14

Sous la direction d’Evelyne Balteau, physicienne responsable pour l'IRM (Imagerie par résonance magnétique) au Centre de Recherches du Cyclotron de l'Université de Liège, Elodie André vient de réaliser une étude qui montre que l'IRM peut fournir des connaissances accrues sur notre cerveau, sa matière blanche et les maladies qui peuvent s'y développer... Elle s'est penchée sur l'étude des phénomènes de diffusion et de l'imagerie de diffusion, qui permettent de voir la manière dont les molécules d'eau diffusent dans le cerveau. Et plus particulièrement sur le calcul du tenseur de diffusion (DTI), une représentation simplifiée de la diffusion dans le cerveau. Elodie André a travaillé sur une extension de ce calcul, celui de la DKI, pour Diffusional kurtosis imaging. Une technologie prometteuse.

FR tractographieA sa manière, l'IRM a révolutionné le monde de l'imagerie médicale, en offrant des possibilités d'exploration du corps humain insoupçonnées jusque là. Cette technique fait désormais partie des examens proposés couramment par les médecins pour diagnostiquer de très nombreuses pathologies, grâce aux informations ainsi recueillies et qui complètent d'autres données provenant par exemple de scanners CT (X-ray Computed Tomography) ou TEP (tomographie par émission de positrons). Mais qui pense encore, ou qui imagine un instant, au moment de se glisser dans un IRM pour y faire un examen, que des physiciens continuent, grâce à leurs travaux, à améliorer la lecture des données que produisent ces appareils ? 

Ingénieure physicienne, Elodie André, sous la direction d’Evelyne Balteau, physicienne responsable pour l'IRM au Centre de Recherches du Cyclotron de l'université de Liège, vient pourtant de réaliser une étude (1) –et sa thèse de doctorat (2)- qui montre que l'IRM peut fournir des connaissances accrues sur notre cerveau, sa matière blanche et les maladies qui peuvent s'y développer... pour autant qu'on déchiffre (encore) mieux ses résultats. Comme l'explique Evelyne Balteau, "cette étude fait partie de ces recherches destinées, entre autres, à pousser l'interprétation des images IRM encore plus loin, tout en automatisant le traitement rigoureux des données pour des résultats plus fiables et reproductibles". Un beau - et vaste- programme...

Que d'eau, que d'eau !

Petit retour en arrière pour ceux et celles qui n'ont pas forcément suivi le développement de ces appareils, ni mémorisé ce qu'est un IRM. Cette puissante technique de diagnostic médical fournit des images tridimensionnelles et en coupe d'une grande précision anatomique. Technique radiologique relativement récente, elle s’est rapidement développée depuis sa conception en 1973 par Paul Lauterbur et Peter Mansfield(prix Nobel de médecine en2003).Les premières images réalisées chez l'homme sont acquises en 1977. 

Approche non invasive et sans effets secondaires connus, l'IRM est basée sur le phénomène physique de résonance magnétique nucléaire découvert par Felix Bloch et Edward Purcell en 1946 (prix Nobel de physique en 1952). Il consiste à observer la résonance magnétique nucléaire (RMN) des protons de l'eau contenue dans nos organismes qui, comme on le sait, sont composés d'environ 70 à 80 % de ce liquide. En pratique, l'IRM examine la réponse des noyaux soumis à un champ magnétique extérieur et à une excitation électromagnétique. L'atome excité est le proton (H+), principal constituant de la molécule d'eau (H2O). L’énergie absorbée par le proton lors de l’excitation est restituée lors du retour à l’équilibre et constitue le signal enregistré par l’appareil IRM. Les signaux recueillis sont ensuite analysés par informatique, afin de reconstruire une image en coupes, qui peut être orientée d'emblée dans n'importe quel plan de l'espace choisi à l'avance. 

L'intensité du signal recueilli pour un élément de volume (ce que l'on nomme un voxel) dépend de la concentration de l'eau et des paramètres RMN (temps de relaxation surtout, indiquant la vitesse de retour à l’équilibre magnétique après excitation) des tissus rencontrés dans ce voxel et de la méthode d'acquisition appliquée (séquence IRM). Le résultat est une image tridimensionnelle de la répartition de l'eau dans le corps d'un patient. Plus le signal en provenance d'un point donné du corps est intense, plus le point correspondant de l'image est blanc, et inversement. La séquence IRM modifie le contraste entre les différents tissus. Elle est choisie selon le type de tissus que l’on souhaite mettre en évidence ou le type de pathologie que l’on veut détecter (comme les tumeurs). 

Néanmoins, le contraste obtenu peut être insuffisant pour différencier convenablement les parties saines de l'organisme de celles affectées par une pathologie. Une façon très simple d’influencer le signal en IRM est d’augmenter le contraste, soit en accroissant le temps de l’examen pour permettre de prendre plus d’acquisitions, soit en utilisant un agent de contraste (comme le gadolinium). Cet agent permet, entre autres, de mettre en évidence plus clairement la présence de tumeurs.

(1) "Influence of noise correction on intra -and inter- subject variability of quantative metrics in diffusion Kurtosis imaging", Plos One, http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0094531
(2) Improvement of data quality for Diffusion Kurtosis Imaging and application to clinical neurological research, Elodie André, thèse de doctorat, Université de Liège. 

 

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