Le problème des inhomogénéités à haut champ
La généralisation de l'utilisation de l'imagerie par résonance magnétique à haut champ magnétique est limitée pour des raisons de coût élevé mais aussi à cause des artéfacts contenus dans les images et qui sont directement liés aux inhomogénéités de champ, d'autant plus importantes à ces puissances.
Il existe
plusieurs moyens de régler l'homogénéité du champ magnétique principal de l'IRM (B0). Ces moyens d'ajustement sont appelés des « shims », cales en anglais. Le
shim passif vise principalement à régler les
défauts d'homogénéité de B0 intrinsèques à la machine (liés à sa fabrication par exemple). Dans ce cas, de petites pièces métalliques sont judicieusement positionnées à l'intérieur de l'aimant de l'IRM en fonction de la cartographie initiale du champ magnétique de l'aimant. Le fer contenu dans les pièces métalliques s'aimante et déforme localement les lignes de champ.
Le
shim actif vise lui à régler les
défauts d'homogénéité qui sont liés à la présence d'un sujet dans la machine. Notamment, les interfaces air/tissu génèrent de fortes variations de susceptibilité magnétique. Il est donc nécessaire de régler l'homogénéité de B0 pour chaque patient et pour chaque examen.
Un shim actif pensé pour l'imagerie du cerveau
Les
fabricants d'IRM à haut champfournissent des
bobines de cuivre dans lesquelles sont ajustés des courants électriques pour pouvoir faire du shim actif[1]. Néanmoins, ces
systèmes sont
insuffisants pour traiter les fortes variations de susceptibilité magnétique. On arrive désormais à
mieux corriger les inhomogénéités du champgrâce à des ensembles de bobines multiples (Multi-Coil Arrays). Une équipe NeuroSpin a mis au point un tel système.
« Scotch » (Shim COils Tailored for Correcting B0 inhomogeneity in the Human brain) est pensé spécifiquement pour les inhomogénéités de l'imagerie du cerveau : l'air qui se trouve dans les cavités de la tête telles que les sinus et les oreilles internes devient une source importante d'inhomogénéités locales.
« Nous avons d'abord acquis les cartes de champ B0 de cerveaux de 100 sujets sur l'IRM 3 T de NeuroSpin. » explique Alexis Amadon, directeur de recherche CEA responsable de l'équipe instrumentation IRM à NeuroSpin.
« Puis à partir de chacune d'elles, nous avons calculé les nappes de courants qui devraient circuler idéalement sur une surface cylindrique autour de la tête pour contrecarrer les disparités de B0 liées aux variations de susceptibilité magnétique aux interfaces air/tissu de la tête. » poursuit le chercheur.
« Nous avons ensuite gardé les composantes principales communes à tous les sujets, et repéré les régions qui demandaient le plus de courant : c'est ce qui a permis de définir la taille, la forme et l'emplacement des bobines. » conclut-il.
Et c'est avec ces données que l'équipe a conçu un fourreau de shim prototype : un cylindre d'une trentaine de centimètres de diamètre et de longueur qui contient 48 bobines disposées sur 3 couches.
Dans un article publié dans
NeuroImage, l'équipe montre que
le fourreau de shim SCOTCH est
équivalent à un système qui corrigerait les harmoniques sphériques de la décomposition spatiale du champ B0 jusqu'à l'ordre 7, ce qui constitue un record mondial. La conception Scotch a fait l'objet d'un
dépôt de brevet du CEA.
Et l'antenne radiofréquence dans tout ça ?
En parallèle de ce travail, l'équipe a également mis au point une antenne à transmission parallèle dédiée à l'IRM Iseult 11,7 T, notamment pour corriger les inhomogénéités du champ B1 (voir l'actualité "L'IRM ISEULT 11,7 T a son antenne !"). Le design des deux éléments a été pensé de telle manière que l'antenne s'insère parfaitement dans le fourreau de shim. Les deux pourront ainsi être utilisés ensemble sur l'IRM Iseult 11,7 T.
Pour aller plus loin :
Contact Joliot :
[1] Ce sont généralement des bobines qui compensent les harmoniques sphériques jusqu'à l'ordre 2 ou 3 de la décomposition spatiale du champ B0.