De tous les gadgets médicaux de haute technologie dont nous lisons souvent, l’appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM) est probablement le plus mystérieux de tous. La capacité de regarder à l’intérieur d’un corps vivant, de manière peu invasive tout en différenciant les types de tissus, en temps quasi réel relevait de la science-fiction il n’y a pas si longtemps. Maintenant c’est banal. Mais comment fonctionne réellement la machine ? Ingénierie réelle sur YouTube présente l’ingénierie folle des machines IRM pour nous aider tout au long de cette courbe d’apprentissage, au moins dans une certaine mesure.
Le principe de fonctionnement de base consiste à aligner «l’axe» de spin de tous les noyaux d’hydrogène du sujet à l’aide d’un énorme champ magnétique produit par un électroaimant supraconducteur refroidi à l’hélium liquide. Les spins sont ensuite perturbés par une impulsion de radiofréquence soigneusement réglée délivrée via une grande bobine d’entraînement.
Après un court laps de temps, les spins reviennent pour s’aligner sur le champ magnétique, envoyant une impulsion radio à la même fréquence. Chaque noyau d’hydrogène (juste un proton !) répond à peu près au même moment, le signal combiné étant détecté par la bobine de réception (souvent la même bobine physique que le pilote).
Il y a deux problèmes principaux à résoudre. De toute évidence, toute la section du corps « transmet » ce signal radio en une seule grande impulsion, alors comment identifiez-vous les différentes zones de l’espace 3D (c’est-à-dire les différentes structures corporelles) et comment différenciez-vous (appelé contraste) différents tissus types, comme déterminer si quelque chose est de l’os ou de la graisse ?
En regardant l’enveloppe de décroissance de l’impulsion de retour, deux mesures distinctes avec des périodes différentes peuvent être déterminées ; T1, la période de relaxation du spin, et T2, la période de relaxation totale du spin. Le premier est une mesure du temps qu’il faut au spin pour se réaligner, et le second mesure la période totale nécessaire pour que toutes les interactions individuelles entre les différents atomes du sujet se stabilisent. Les valeurs de T1 et T2 sont programmées dans la machine pour ajuster la fréquence du pouls et le temps d’observation pour favoriser la détection de l’un ou l’autre effet, en sélectionnant efficacement le type de tissu à résoudre.
Le deuxième problème est plus complexe. La résolution spatiale est obtenue en sélectionnant d’abord un plan pour découper virtuellement le corps en une image 2D. Étant donné que la fréquence de l’impulsion RF nécessaire pour désaligner le spin du proton dépend de l’intensité du champ magnétique, la superposition d’un second champ magnétique via une bobine à gradient permet au champ magnétique local d’être réglé le long de l’axe de la machine et avec un réglage correspondant à la fréquence RF, une tranche de corps entier peut être sélectionnée.
Toutes les émissions RF du sujet émanent uniquement de la tranche sélectionnée, réduisant le problème de résolution 3D à un problème 2D. Enfin, une astuce similaire est appliquée orthogonalement, avec un autre ensemble de bobines de gradient qui ajustent la phase relative des spins des bandes d’atomes à travers la tranche. Cela permet l’utilisation d’une transformée de Fourier inverse 2D de plusieurs combinaisons de phase et de fréquence pour imager la tranche sous tous les angles, et une image 2D du sujet peut ensuite être reconstruite et envoyée à l’ordinateur d’affichage pour que l’opérateur l’observe.
Voir? C’est facile.
Nous couvrons de temps en temps la technologie IRM, voici une petite mise à jour sur la résolution de pointe pour ceux qui souhaitent creuser un peu plus profondément.
