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Imagerie par résonance magnétique nucléaire (IRM)

Par Hakan Ilaslan, MD, Associate Professor of Radiology;Staff Radiologist, Cleveland Clinic Lerner College of Medicine at Case Western Reserve University;Imaging Institute, Diagnostic Radiology

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L'IRM utilise des champs magnétiques et des ondes radio pour produire des images de fines coupes des tissus (images tomographiques). Normalement, les protons des tissus tournent pour produire de minuscules champs magnétiques qui ne sont pas alignés. Lorsqu'il est entouré par le fort champ magnétique d'un appareil d'IRM, les axes magnétiques s'alignent le long du champ. L'application d'impulsions de radiofréquences oblige les axes de nombreux protons à s'aligner momentanément selon une autre direction dans un état de plus haute énergie. Après réception de l'impulsion, les protons reprennent leur alignement de base dans le champ magnétique de l'appareil d'IRM. L'amplitude et le flux d'énergie produit lorsque les protons reprennent leur alignement (relaxation T1) et lorsque leur axe de rotation oscille (précession) au cours du processus (relaxation T2) sont enregistrés sous forme de signaux spatialement localisés par une bobine (antenne) construite dans l'appareil d'IRM. Des algorithmes informatiques analysent ces signaux et produisent des images anatomiques détaillées.

L'intensité relative du signal (brillance) des tissus d'une image IRM est déterminée par des facteurs tels que

  • Les formes des ondes d'impulsions de radiofréquence et de gradients utilisées pour obtenir l'image

  • Caractéristiques T1 et T2 intrinsèques des différents tissus

  • La densité protonique des tissus différents

En contrôlant l'impulsion de radiofréquences et la forme des ondes de gradient, des programmes informatiques spécifiques produisent des séquences d'impulsions qui déterminent la façon dont on obtient une image (pondérée) et comment les différents tissus apparaissent. Les images peuvent être

  • Pondérée en T1

  • Pondération en T2

  • Pondération en densité de proton

Par exemple, la graisse apparaît brillante (haute intensité du signal) sur les images pondérées en T1 et relativement sombre (signal de faible intensité) sur les images pondérées en T2; l’eau et les liquides apparaissent relativement sombres sur les images pondérées en T1 et lumineuses sur les images pondérées en T2. Les images pondérées en T1 montrent de manière optimale l'anatomie et la graisse des tissus mous normaux (p. ex., pour confirmer l'existence d'une masse contenant des graisses). Les images pondérées en T2 montrent de façon optimale des anomalies liquidiennes (p. ex., tumeurs, inflammation, traumatisme). En pratique, les images pondérées en T1 et en T2 procurent des informations complémentaires, toutes deux sont donc importantes pour caractériser les pathologies.

Des scanners IRM à haute résolution récemment introduits augmentent la qualité de l'image et la précision diagnostique.

Utilisations de l'IRM

L'IRM est préférée à la TDM quand la résolution en contraste des tissus mous doit être élevée (p. ex., pour évaluer des anomalies intracrâniennes, rachidiennes ou de la moelle épinière, des inflammations, des traumatismes, une suspicion de tumeur musculosquelettique ou des anomalies intra-articulaires). L'IRM est également utile pour les éléments suivants:

  • Imagerie vasculaire: l'angio-IRM est utilisée pour les artères avec précision diagnostic. Elle est moins invasive que l'angiographie conventionnelle. Du gadolinium est parfois utilisé comme contraste. L'angio-IRM peut être utilisée pour l'imagerie de l'aorte thoracique et abdominale, les artères du cerveau, le cou, organes abdominaux, les reins et les membres inférieurs. L'imagerie veineuse (phlébo-IRM) fournit les meilleures images des anomalies veineuses, dont la thrombose et autres anomalies.

  • Anomalies hépatiques et des voies biliaires: la cholangiopancréato­graphie par résonance magnétique (CPIRM) est particulièrement précieuse en tant que méthode non invasive, très précise, d’imagerie des systèmes canalaires biliaires et pancréatiques.

  • Masses dans les organes génitaux féminins: l'IRM est complémente l'échographie pour mieux caractériser les masses annexielles et déterminer le stade des tumeurs utérines.

  • Certaines fractures: p. ex., l'IRM peut fournir des images précises des fractures de la hanche en cas d'ostéopénie.

  • Infiltration de la moelle osseuse et métastases osseuses

L'IRM peut aussi remplacer la TDM avec injection de produit de contraste chez le patient présentant un risque élevé de réactions aux produits de contraste iodés.

Contraste

En IRM, des produits de contraste sont souvent utilisés pour mettre en évidence les structures vasculaires et pour caractériser les inflammations et les tumeurs.

Les agents le plus souvent utilisés sont des dérivés du gadolinium qui ont des propriétés magnétiques affectant les temps de relaxation des protons. L'IRM des structures intra-articulaires peut comprendre une injection d'un dérivé dilué du gadolinium dans une articulation.

Variantes de l'IRM

IRM de diffusion (pondérée en diffusion)

Les intensités du signal sont liées à la diffusion des molécules d'eau dans les tissus. Ce type d'IRM peut être utilisée

  • Pour détecter une ischémie cérébrale et un infarctus du myocarde précoces

  • Pour détecter une lésion de la substance blanche du cerveau

  • Pour déterminer le stade de diverses tumeurs comme le cancer du poumon non–à-petites-cellules

Imagerie écho-planaire

L'imagerie ultrarapide (images produites en > 1 s) est utilisée pour les imageries de diffusion, de perfusion et fonctionnelle du cerveau et du cœur. Ses avantages potentiels comprennent celui de montrer l'activité cérébrale et cardiaque et de réduire les artefacts de mouvement. Cependant, son utilisation est limitée parce qu'elle requiert des équipements techniques spéciaux et parce qu'elle est plus sensible à divers artefacts que l'IRM classique.

IRM fonctionnelle

L'IRM fonctionnelle est utilisée pour évaluer l'activité du cerveau site par site.

Dans le type le plus fréquent, le cerveau est balayé à basse résolution très fréquemment (p. ex., q 2 à 3 s). Les modifications d'oxygénation de l'Hb peuvent être mises en évidence et utilisées pour estimer l'activité métabolique dans différentes parties du cerveau.

Les chercheurs font parfois des IRM fonctionnelles alors que les sujets font différentes tâches cognitives (p. ex., résoudre une équation mathématique); les régions métaboliquement actives du cerveau sont présumées être les structures les plus impliquées dans cette tâche particulière. La corrélation entre le fonctionnement et l'anatomie du cerveau est appelée cartographie du cerveau.

L'IRM fonctionnelle est principalement utilisée en recherche, mais elle est de plus en plus utilisée en clinique.

Imagerie par écho de gradient

L'écho de gradient est une séquence d'impulsions utilisée pour l'imagerie rapide du sang ou du LCR en mouvement (p. ex., en angio-IRM). Cette technique étant rapide, elle peut réduire les artefacts de mouvement (p. ex., flou) lors d'imagerie qui imposent que les patients retiennent leur respiration (p. ex., lors de l'imagerie des structures cardiaques, pulmonaires et abdominales).

La spectroscopie par résonance magnétique (MRS, magnetic resonance spectroscopy)

La spectroscopie par résonance magnétique associe les informations obtenues par IRM (principalement basées sur le contenu en eau et en matières grasses des tissus) avec celles obtenues par résonance magnétique nucléaire. L'IRM fournit des informations sur les métabolites tissulaires et les anomalies biochimiques; cette information permet de différencier certains types de tumeurs et d'autres anomalies.

Entérographie par résonance magnétique

L'entérographie par résonance magnétique est devenu populaire, en particulier pour l'imagerie de suivi des enfants atteints de maladies inflammatoires connues de l'intestin grêle.

L'entérographie par résonance magnétique ne nécessitant pas de radiations ionisantes, elle a un avantage sur l'entérographie TDM.

IRM de perfusion

L'IRM de perfusion est une méthode d'évaluation du débit sanguin cérébral relatif. Il peut être utilisé pour détecter

  • Zones d'ischémie lors de l'imagerie de l'accident vasculaire cérébral.

  • Zones d'augmentation de la vascularisation qui peut indiquer des tumeurs

Cette information peut aider à diriger la biopsie.

PET IRM

La PET IRM combine la PET fonctionnelle ( Tomographie par émission de positrons (PET)) avec l'IRM corps entier. Les séquences pondérées en T1 et de récupération inversion courtes T1 (short T1 inversion recovery, STIR) sont fréquemment utilisées. Cette méthode est nouvelle et n'est disponible que dans quelques grands centres médicaux.

Inconvénients de l'IRM

L'IRM est relativement coûteuse, nécessite plus de temps que la TDM et peut ne pas être immédiatement disponible partout.

D'autres inconvénients comprennent les problèmes liés à

  • Le champ magnétique

  • Claustrophobie du patient

  • Réactions aux produits de contraste

Champ magnétique

L'IRM est relativement contre-indiquée en présence de matériel implanté pouvant être affecté par les champs magnétiques intenses. Ces matériaux comprennent

  • Métal ferromagnétique (c'est-à-dire, contenant du fer)

  • Dispositifs médicaux activés magnétiquement ou contrôlés électroniquement (p. ex., stimulateurs cardiaques, défibrillateurs implantables, implants cochléaires)

  • Fils électriques ou matériaux non ferromagnétiques (p. ex., fils d'un stimulateur cardiaque, certains cathéters artériels pulmonaires)

Lesmatériaux ferromagnétiques peuvent être déplacés par le champ magnétique intense et léser un organe proche; p. ex., le déplacement des clips vasculaires peut provoquer une hémorragie. Ce déplacement est plus susceptible de se produire si le matériel a été mis en place depuis < 6 semaines (avant la formation de tissu cicatriciel). Les matériaux ferromagnétiques peuvent aussi créer des artefacts.

Les dispositifs médicaux activés magnétiquement peuvent dysfonctionner lorsqu'ils sont exposés à des champs magnétiques.

Les champs magnétiques peuvent induire un courant dans tout matériau conducteur qui est assez fort pour produire assez de chaleur pour brûler les tissus.

Qu'un dispositif spécifique soit compatible avec l'IRM dépend du type d'appareil, de ses composants et de son fabricant (voir le site Web de la sécurité de l'IRM). Les patients qui ont un dispositif implantable ne doivent pas être placés dans le champ magnétique de l'appareil d'IRM jusqu'à ce que les praticiens soient sûrs que l'IRM est sûre, avec un tel dispositif en place. De plus, les machines IRM de champs magnétiques d'intensité différente ont des effets différents sur les matériaux, aussi la sécurité d'une machine ne garantit-elle pas que la sécurité soit assurée dans une autre installation.

Le champ magnétique d'une IRM est très puissant et peut être toujours présent. Ainsi, un objet ferromagnétique (p. ex., une bouteille d'O2, certains supports de perfusion) peut, à l'entrée de la salle d'examen, être attiré par l'aimant avec une grande vitesse et blesser quelqu'un. Le seul moyen pour séparer l'objet de l'aimant peut parfois imposer d'éteindre le champ magnétique.

Claustrophobie

Le tube de la machine d'IRM est un espace exigu et clos pouvant déclencher une crise de claustrophobie même chez les patients qui ne présentent pas d'antécédents de phobie ou d'anxiété. Certains patients obèses ne peuvent se tenir sur la table ou entrer dans la machine. Une prémédication par anxiolytiques (p. ex., alprazolam ou lorazépam 1 à 2 mg po) 15 à 30 min avant l'examen est efficace chez la plupart des patients anxieux.

L'IRM à ciel ouvert peut être utilisée dans le cas des patients souffrant de claustrophobie (ou qui sont très obèses). Les images des IRM à ciel ouvert peuvent être de qualité inférieure à celles des IRM fermées et sont fonction de l'intensité du champ magnétique, mais elles sont habituellement suffisantes pour établir un diagnostic.

Les patients doivent être avertis que l'appareil d'IRM produit des bruits intenses pendant l'examen.

Réactions aux produits de contraste

Les agents de contraste basés au gadolinium injectés en IV peuvent provoquer des céphalées, des nausées, des douleurs et une distortion du goût, ainsi qu'une sensation de froid au point d'injection.

Les réactions sérieuses au contraste sont rares et nettement moins courantes qu'avec les agents de contraste iodés.

Cependant, la fibrose systémique néphrogénique est un risque en cas d'insuffisance rénale. La fibrose néphrogénique systémique est un trouble rare mais qui met en jeu le pronostic vital, elle comprend une fibrose cutanée, des vaisseaux sanguins et des organes internes, entraînant une invalidité grave ou le décès. En cas d'insuffisance rénale, les risques et les avantages de l'IRM avec injection de produit de contraste doivent être comparés; de plus, les recommandations sont les suivantes:

  • Utiliser le gadolinium uniquement lorsque nécessaire et à la dose la plus faible possible.

  • Vérifier la fonction rénale en cas de diabète, de déshydratation ou d'insuffisance cardiaque cliniquement suspectée, si les patients prennent certains médicaments qui peuvent causer une insuffisance rénale, ou si les patients sont des personnes âgées. (Les patients qui ont un taux de filtration glomérulaire < 30 mL/min/1,73 m2 ne doivent pas recevoir d'agents de contraste au gadolinium. Si le taux de filtration glomérulaire est compris entre 30 et 60 mL/min/1,73 m2, les patients peuvent être hydratés avant l'administration IV de produit de contraste.

  • Envisager d'autres méthodes d'imagerie.

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