Les enjeux de l’IRM

Ce chapitre introductif est dévolu à une description succincte des principes physiques de l’IRM et des composants principaux d’un appareil d’IRM et particulièrement ceux associés à la création des champs magnétiques ainsi qu’à la mesure du signal. Les solutions technologiques actuellement mises en œuvre sont décrites avant de conclure sur une vue générale des approches quantitatives en IRM largement abordées dans cet ouvrage.

Les antennes radiofréquence (RF) sont un élément essentiel de l'IRM, compte tenu de leur impact direct sur la qualité de l’image. Ce chapitre examine les principes fondamentaux d'une antenne RF du point de vue de l’ingénieur, du physicien et du clinicien. Il résume les avancées et les développements actuels de la technologie.

Les séquences d’imagerie rapides, cartésiennes et non-cartésiennes ainsi que les méthodes standards d’accélération et reconstruction sont décrites. Les champs d’application requérant ces techniques sont également présentés.

Ce chapitre est consacré aux mesures de la diffusion des molécules d'eau in vivo par Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Il introduit la physique de la diffusion ; ensuite, des techniques de mesure de la diffusion seront décrites. Enfin, des applications cliniques de l'IRM de diffusion illustrent le texte.

La mesure de l’activité et de la connectivité cérébrale est désormais rendue possible par l’IRM fonctionnelle (IRMf) dont les principes sont résumés dans ce chapitre. Par contraste BOLD, basé sur des mécanismes neurovasculaires, ou par diffusion, reflétant les changements induits au niveau même du neuropile, l’IRMf permet une exploration des processus cognitifs. Elle met ainsi en évidence les régions cérébrales liées à une tâche mais également l’activité synchrone des réseaux cérébraux au repos, aussi appelé connectivité.

Une description des méthodes qui permettent de réaliser des angiographies, des cartes de perfusion tissulaire (débit, volume sanguin) ou des cartes de perméabilité vasculaire, avec ou sans agent de contraste (effets de relaxivité, de susceptibilité magnétique, marquage de spin artériel), dans différents organes comme le cerveau ou le cœur.

L’élastographie par résonance magnétique (ERM) est une technique IRM s’attachant à imager les propriétés mécaniques des tissus. Elle est actuellement utilisée pour diagnostiquer la fibrose hépatique. Dans ce contexte, une présentation des trois étapes d’une telle acquisition est faite avant d’aborder des séquences ERM avancées et les applications principales de l’ERM.

Ce chapitre traite de l’imagerie IRM des tissus à temps de relaxation transverse ultra-courts (T2<1ms). Deux techniques sont présentées : la première, basée sur le transfert d’aimantation inhomogène (ihMT) repose sur une détection indirecte des tissus à T2 ultra-courts, et la seconde, l’imagerie à temps d’écho ultra-court (UTE) sur une détection directe.

Au-delà du signal de l’eau, la RMN in vivo permet de détecter, cartographier et quantifier de nombreux signaux provenant de métabolites ou d’ions d’intérêt en recherche biomédicale. Ce chapitre présente les principes de la spectroscopie RMN et de l’IRM métabolique par imagerie de transfert de saturation par échange chimique ou par imagerie des noyaux non-protons (sodium, phosphore…).

A travers ce chapitre, les auteurs présentent différentes méthodes permettant d’utiliser le signal provenant d’acquisitions IRM en écho de gradient pour extraire simultanément différentes métriques d’intérêt. Ces mesures qui ont pour dénominateur commun la capacité d’exprimer à l’échelle macroscopique un paramètre caractérisant un tissu à l’échelle microscopique, constituent la matière première des biomarqueurs en imagerie.

L’IRM interventionnelle a pour objectif de fournir un retour visuel en temps réel à la personne réalisant un geste thérapeutique (ponction, chirurgie, thermo-ablation, radiothérapie, ...) à l’aide d’un dispositif médical thérapeutique. Ce chapitre présente l'intérêt et les limitations de l'IRM comme modalité de guidage et illustre par quelques exemples les principaux domaines applicatifs actuels.

Les systèmes d’imagerie par résonance magnétique à Ultra-Haut Champ, 7T notamment, ont ouvert de nouvelles perspectives pour explorer le corps humain. Ce chapitre vise à donner quelques clés pour mieux comprendre les avantages, inconvénients et challenges, physiques et méthodologiques, liés à ce type d’imagerie. Quelques exemples d’applications sont illustrés et les perspectives d’évolutions sont finalement brièvement discutées.