Imagerie par résonance magnétique (IRM)

Généralités

Le patient est placé dans un mini-tunnel où règne un champ magnétique. L'émission d'ondes radio va positionner les noyaux d'hydrogène du corps du patient dans un état particulier appelé résonance. Le retour de ces noyaux d'hydrogène à leur état d'équilibre va engendrer la formation d'un signal dans une antenne réceptrice.

Lors d'un examen IRM, c'est l'analyse de ce signal par un ordinateur qui permet d'obtenir les images des différentes parties du corps humain.

L'imagerie par résonance magnétique peut être effectuée avec des appareils ayant des champs magnétiques de différentes intensités.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique qui permet d'obtenir des images dans n'importe quel plan de l'espace. Des exemples d'images IRM du cerveau obtenues dans le plan axial, sagittal et coronal sont donnés ci-dessous. Les images que fournissent l'IRM sont «natives» dans le sens qu'elles ne sont pas produites, à partir de coupes axiales, par des manipulations mathématiques de données (comme c'est le cas pour la tomodensitométrie). L'imagerie par résonance magnétique (IRM) permet donc une localisation précise des lésions. Cette information est cruciale pour la planification d'une intervention chirurgicale.

IRM cerveau: coupe sagittale
Imagerie par résonance magnétique (IRM) du cerveau: plan sagittal
IRM cerveau: coupe coronale
Imagerie par résonance magnétique (IRM) du cerveau: plan coronal

IRM cerveau: coupe axiale
Imagerie par résonance magnétique (IRM) du cerveau: plan axial

L'IRM permet de discriminer les différents types de tissus mous. C'est ce qu'on résume en disant que l'IRM a une excellente sensibilité de contraste.
Concrètement, pour les examens du système musculo-squelettique et du cerveau, cela signifie:
• obtention d'un luxe de détails dans l'anatomie des régions examinées
• sensibilité accrue dans la détection des tissus mous pathologiques.

Pour se convaincre de la sensibilité de contraste de l'IRM, il suffit de comparer des coupes de scanner et d'IRM du cerveau et d'observer les détails anatomiques et topographiques produites par ces deux techniques!

CAT-scan cérébral
Tomodensitométrie (scanner) cérébrale
IRM cérébral
Imagerie par résonance magnétique (IRM) du cerveau

Principes de formation d'une image en IRM

Le signal IRM

Le corps humain contient un grand nombre d'atomes d'hydrogène et, à l'heure actuelle, l'imagerie par résonnance magnétique du corps humain est basée sur les propriétés magnétiques de ces atomes d'hydrogène. Le noyau de cet atome d'hydrogène est composé d'un unique proton (chargé positivement) qui est en mouvement. Tous ces protons peuvent être considérés comme des petits aimants. En plaçant le patient à l'intérieur du tunnel où règne un champ magnétique, tous ces protons vont s'aligner. Le système est en équilibre et la production d'images nécessite la survenue d'un élément perturbateur, excitateur: l'émission d'ondes radio. Lorsque celles-ci ont une fréquence particulière, les noyaux d'hydrogène vont être placés dans un état dit de «résonance». Cette mise en résonance produit une rotation des petits aimants du patient. Le retour à l'état normal produit une variation du champ magnétique. Dans une antenne correctement placé, cette variation du champ magnétique induit la formation d'un courant électrique: c'est le signal IRM.

Séquence IRM, pondération T1 et T2

Le temps de répétition (TR) est l'intervalle de temps entre deux excitations. Le temps d'écho est l'intervalle de temps entre l'excitation et la survenue du signal IRM. Une séquence IRM est un ensemble d'impulsion excitatrices dont les paramètres (TE, TR par exemple) sont ajustés pour obtenir des images ayant un contraste donné (T1 ou T2 par exemple).

Dans une image pondérée en T1, la graisse apparaît hyperintense (couleur claire) et l'eau hypointense.
Dans une image pondérée en T2, l'eau apparaît hyperintense (couleur claire) et la graisse un peu plus sombre que l'eau.

IRM cerebrale T1
Imagerie par résonance magnétique (IRM) du cerveau - coupe axiale pondération T1: le liquide du système ventriculaire (flèche) est hypointense.
IRM cerebrale T2
Imagerie par résonance magnétique (IRM) du cerveau: coupe axiale pondération T2 - le liquide du système ventriculaire (flèche) est hyperintense.

Obtention de l'information diagnostique

L'information diagnostique est tirée des différences d'intensité des signaux émis par le tissu normal et le tissu pathologique. Bien entendu si le tissu pathologique a des propriétés paramagnétiques proches du tissu sain, il peut être difficilement détectable.

lésion en T1
Imagerie par résonance magnétique du cerveau - coupe axiale pondération T1: lésion inflammatoire de l'hémisphère cérébral gauche.
lésions en T2
Imagerie par résonance magnétique du cerveau: coupe coronale T2: lésions inflammatoires de l'hémisphère G et du tronc cérébral.

L'injection intra veineuse de contraste peut apporter dans certains cas des informations diagnostiques supplémentaires puisqu'elle permet de souligner:
• l'anatomie vasculaire
• la formation de petits vaisseaux typiques de certaines lésions tumorales ou inflammatoires.

Indications, limitations, performances de l'imagerie par résonance magnétique (IRM)

Au niveau cérébral, l'IRM est l'examen de routine dans la recherche d'une tumeur, d'un accident vasculaire ou d'une sclérose en plaques. L'IRM est de loin supérieure au scanner dans la recherche des lésions du parenchyme cérébral. De par sa possibilité de fournir des images dans les 3 plans, l'IRM est particulièrement adaptée à la recherche de pathologie de l'hypophyse. L'IRM permet également d'étudier les artères du cou et du cerveau.

A l'étage thoracique, l'IRM est surtout employée pour examiner des vaisseaux comme l'aorte ou des masses médiastinales. L'IRM des seins peut parfois caractériser les lésions comme bénigne ou maligne. Cet examen permet surtout de détecter une maladie cancéreuse multifocale et, dans ce cas, l'IRM a un impact direct sur la planification du traitement.

A l'étage abdominal, l'IRM peut être utilisée pour détecter des pathologies dans des organes comme le foie, les reins, la rate et le pancréas. L'IRM, de par ses caractéristiques (imagerie multiplanaire et sensibilité de contraste), peut permettre de caractériser une lésion et de préciser ses rapports avec les organes / les structures du voisinage. Les indications aux examens IRM peuvent également résulter de l'impossibilité de subir un scanner en raison d'une grossesse, d'une allergie grave à l'iode. Au niveau du petit bassin, l'IRM est utilisé dans la détection ou le bilan de pathologies comme l'endométriose ou certains cancers gynécologiques. Le bilan IRM d'un cancer de la prostate se pratique de plus en plus.

Du point de vue ostéoarticulaire, l'IRM est l'examen de choix pour détecter des lésions au niveau des articulations puisque c'est le seul examen non invasif qui donne une description des structures comme les ménisques ou les ligaments du genou. Rappelons que ces structures ne sont pas visibles sur les radiographies standards ou au scanner.  Cette technique d'imagerie permet de trouver tout autant des petites déchirures musculaires que des tumeurs des parties molles. L'IRM joue donc un rôle majeur dans la détection des lésions articulaires et des tissus mous et, à ce titre, elle est très appréciée par les sportifs de haut niveau.

L'IRM est l'examen-clé dans la recherche des hernies discales ou des pathologies de la moelle  épinière.

Un bémol toutefois. En IRM, le calcium apparaît de couleur noire ("void signal") de sorte que de fines calcifications ne sont pas forcément visibles à l'intérieur d'une tumeur. Le même problème peut surgir pour de petites calcifications de la coiffe des rotateurs ou des ménisques. Pour les articulations, il peut être utile d'effectuer des radiographies conventionnelles et de les mettre à disposition du radiologue lors de l'examen IRM. De minimes érosions osseuses, indicatives d'une pathologie, peuvent être manquées en IRM. On a aussi connu quelques incertitudes diagnostiques sur des lésions traumatiques du rachis. Dans ce type de situation, le bilan est parfois complété par un scanner.

L'étude des vaisseaux en IRM connaît un engouement particulier puisqu'elle permet d'éviter dans un premier temps des techniques plus invasives comme l'angiographie.

Enregistrement des images

Les images obtenues lors d'un examen IRM sont de type "numériques". Elles peuvent être donc stockées sur des supports comme un CD ou un DVD. Elles peuvent être fixées sur des "films" via une imprimante laser. Les examens IRM peuvent donc être archivés dans des systèmes informatiques et de gestions d'informations médicales (PACS, RIS).

Quelques mots sur l'histoire de l'imagerie par résonance magnétique

1930  Isidor Rabi étudie les propriétés magnétiques des noyaux atomiques et développe des méthodes pour les mesurer. Reçoit le prix Nobel de Physique en 1944.

1950  Felix Bloch et Edward Purcell décrivent et précisent ce qu'est le phénomène de résonance magnétique. Ils reçoivent le prix Nobel de physique en 1952.

1969  Raymond Damadian pose les premières pierres de l'imagerie par résonance magnétique en observant que les propriétés magnétiques des tissus tumoraux sont différentes des tissus normaux. Il obtient des images du thorax en 1977.

1976  Parallèlement, Paul Lauterbrur travaille sur le même sujet et publie ses travaux dans Nature en 1973. Peter Mansfield de son côté affina les méthodes permettant d'utiliser les signaux émis par les noyaux atomiques pour former des images.

Seuls Paul Lauterbrur et Peter Mansfield reçurent le prix Nobel de médecine...

A noter que la résonance magnétique est un créneau porteur puisqu'en 1991 Richard Ernst puis en 2002 Kurt Wütrich ont reçus un prix Nobel pour leurs contributions dans différents développements de la spectroscopie RMN.