L'IRM est une modalité d'imagerie puissante largement adoptée de nos jours dans la pratique clinique quotidienne et dans la recherche en neurosciences. C'est l'examen de choix pour déceler, entre autres, plusieurs maladies du système nerveux central (épilepsie, sclérose en plaques, maladies cérébrovasculaires). Cependant, son utilisation à 7 Tesla et au-delà (Ultra High Field, UHF), dans le but d'en accroitre les performances, demeure un véritable challenge en raison de la survenue d'artéfacts d'autant plus importants que le champ magnétique est élevé. Actuellement, les applications de l'IRM UHF relèvent principalement de la recherche et le transfert vers des applications cliniques nécessite encore des évolutions technologiques majeures pour véritablement en tirer pleinement parti.
C'est dans cette optique que les chercheurs de Baobab (NeuroSpin) ont récemment publié trois articles méthodologiques, chacun s'intéressant aux différents écueils auxquels les IRM à ultra-haut champ font face.
ACCELÉRER L'IMAGERIE ANATOMIQUE (T1) À HAUTE RÉSOLUTION SPATIALE
L'acquisition d'une image à haute résolution spatiale et même à UHF est longue ce qui la rend très sensible aux mouvements involontaires du sujet dans l'imageur. Réduire efficacement la durée des examens est donc un point critique. Dans la première publication, les auteurs ont procédé à une réduction drastique des temps morts en utilisant une séquence Magnetization Prepared 2 Rapid Acquisition Gradient Echoes (MP2RAGE), choisie pour son fort potentiel de quantification en T1, sa robustesse aux hétérogénéités de champ magnétique et sa capacité à produire rapidement des cartes paramétriques en 3D. La qualité de l'image brute obtenue est détériorée mais une reconstruction synthétique, basée sur le modèle de relaxation du signal RMN, permet de retrouver une qualité de lecture parfaite pour une réduction du temps d'acquisition de l'ordre de 30% chez des sujets sains et de 15% chez des patients atteints de sclérose en plaques. Un gain conséquent et sans désagrément !
AUGMENTER LES PERFORMANCES DE L'IMAGERIE FONCTIONNELLE
Les séquences d'IRM fonctionnelle (IRMf) nécessitent idéalement une grande résolution spatiale et temporelle associée à une couverture complète du cerveau et impliquent de nouveau des temps d'acquisition très longs. Les méthodes non-cartésiennes, basées sur l'utilisation de SPARKLING, un algorithme d'acquisition comprimée en IRM (compressed sensing), conçu et développé à NeuroSpin pour justement réduire ces temps d'acquisition, sont des candidates sérieuses pour diminuer les temps sans compromettre la qualité des images (tout savoir sur SPARKLING). Or, les imperfections des champs statique et dynamique, induites essentiellement par les mouvements physiologiques du sujet, sont préjudiciables à de telles séquences d'IRMf, en particulier aux ultra-haut champs magnétiques, et la stratégie SPARKLING demeure très sensible aux hétérogénéités du champ magnétique statique. Dans cette deuxième publication, l'équipe de Baobab a utilisé une caméra de champ afin de stabiliser et corriger la qualité de ce type d'acquisition en IRMf et profiter pleinement de ses performances.
VALIDER SIMPLEMENT LES PROTOTYPES D'ANTENNES RF
La conception et le développement d'antennes ou bobines radiofréquences (RF) sont essentiels pour accéder aux bénéfices attendus de l'IRM UHF. Tester un prototype de bobine RF sur un sujet implique de lourdes vérifications pour garantir sa sécurité (simulations électromagnétiques préliminaires et validations sur des fantômes pour connaitre le débit d'absorption spécifique). Or, la simulation, voire même l'expérimentation sur fantôme, ne permettent pas de s'assurer totalement qu'un prototype sera performant in vivo, faute de modèles suffisamment complets. Dans la troisième publication, les auteurs ont étudié la possibilité de tester des prototypes d'antennes RF in vivo, durant le processus de développement, sans validation contraignante et surtout sans danger pour le volontaire. Ils ont appliqué des séquences d'imagerie utilisant une puissance RF infime rendant impossible le dépassement des normes de sécurité en toutes circonstances. Cette méthode permet une plus grande versatilité dans le processus de développement des antennes, tellement plus confortable pour les chercheurs de l'équipe !
L'ensemble de ces résultats constitue des avancées significatives pour l'obtention d'images anatomiques et fonctionnelles particulièrement détaillées du cerveau à des résolutions sans précédent.
Contact : Alexandre Vignaud (alexandre.vignaud@cea.fr)
- L'IRM fonctionnelle est une mesure indirecte de l'activité cérébrale qui enregistre les variations des propriétés du flux sanguin lorsque certaines zones du cerveau sont stimulées. C'est l'effet BOLD (Blood Oxygen Level Dependant), lié à l'aimantation de l'hémoglobine contenue dans les globules rouges.
- L'antenne radio-fréquence, placée autour de la tête du sujet, génère une série d'impulsions RF qui crée un faible champ magnétique faisant basculer les atomes d'hydrogène dans la direction perpendiculaire au champ magnétique principal généré par l'aimant. A l'arrêt des impulsions, les atomes d'hydrogène entrent en relaxation et vont se réaligner dans la direction initiale. La vitesse de relaxation dépend des caractéristiques des tissus qui ont été excités.