Le potentiel de l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) à bas champ magnétique demeure une technologie à la croisée des chemins entre innovation, accessibilité et portabilité. Un changement radical se profile, pouvant redéfinir les frontières de l’IRM et offrir un outil diagnostique puissant, même en dehors des grands centres hospitaliers.
Traditionnellement, les appareils d’IRM fonctionnent grâce à de puissants aimants, permettant une visualisation claire des parties non osseuses du corps humain. Ces tissus mous, tels que le cerveau, les muscles et les ligaments, ainsi que les tumeurs, peuvent être observés et permettent de diagnostiquer de nombreuses maladies et autres conditions. Toutefois, la taille et le coût de ces machines les cantonnent principalement aux hôpitaux et autres grandes installations.
En réponse à cette problématique, des entreprises innovantes ont entrepris le développement de nouvelles versions portables d’IRM à bas champ magnétique. Plus abordables, ces modèles pourraient étendre considérablement l’utilisation de l’IRM, y compris dans des communautés mal desservies et des pays en développement. De plus, ces systèmes d’IRM à bas champ pourraient être déployés dans des ambulances et autres environnements mobiles, augmentant ainsi leur accessibilité.
Le défi : comprendre les images de l’IRM à bas champ
Pour que les scanners d’IRM à bas champ atteignent leur plein potentiel, une meilleure compréhension du lien entre les images obtenues à bas champ et les propriétés des tissus sous-jacents qu’elles représentent est nécessaire. C’est dans ce contexte que des chercheurs de l’Institut National des Standards et de la Technologie (NIST) ont entrepris plusieurs projets visant à avancer la technologie de l’IRM à bas champ et à valider les méthodes pour créer des images avec des champs magnétiques plus faibles.
“Les images par résonance magnétique des tissus varient en fonction de la force du champ magnétique,” explique Kalina Jordanova, ingénieure en électricité au NIST. “Avec les systèmes d’IRM à bas champ, le contraste des images est différent, nous devons donc savoir comment les tissus humains apparaissent à ces forces de champ plus faibles.“
Des recherches prometteuses
Les chercheurs ont utilisé une machine d’IRM portable disponible commercialement pour imager le tissu cérébral de dix volontaires, cinq hommes et cinq femmes. Les images ont été créées en utilisant une force de champ magnétique de 64 millitesla, soit au moins 20 fois inférieure à celle des scanners d’IRM conventionnels.
Ils ont collecté des images de l’ensemble du cerveau et obtenu des données sur la matière grise (qui a une forte concentration de cellules nerveuses), la matière blanche (tissus plus profonds du cerveau qui abritent les fibres nerveuses), et le liquide céphalorachidien (liquide clair entourant le cerveau et la moelle épinière).
“Connaître les propriétés quantitatives des tissus nous permet de développer de nouvelles stratégies de collecte d’images pour ce système d’IRM,” a déclaré Katy Keenan, ingénieure biomédicale au NIST.
Agent de contraste : le futur de l’IRM à bas champ ?
Dans un travail séparé, les chercheurs du NIST explorent plusieurs matériaux candidats susceptibles d’améliorer significativement la qualité de l’image dans les scans d’IRM à bas champ.
Les agents de contraste de l’IRM — des matériaux magnétiques qui sont injectés dans les patients pour améliorer le contraste de l’image — facilitent l’identification des caractéristiques anatomiques ou des preuves de maladie. Cependant, on commence seulement à comprendre comment ces agents de contraste pourraient être utilisés avec les nouveaux scanners d’IRM à bas champ. Ces derniers agissent différemment aux forces de champ plus basses, offrant des opportunités d’utiliser de nouveaux types de matériaux magnétiques pour améliorer l’image.
Des nanoparticules d’oxyde de fer au secours de l’IRM à bas champ
Les scientifiques du NIST et leurs collègues ont comparé la sensibilité de plusieurs agents de contraste magnétiques à bas champ. Les chercheurs ont découvert que les nanoparticules d’oxyde de fer surpassaient les agents de contraste traditionnels, qui sont faits d’éléments de gadolinium — un métal des terres rares. À bas champ magnétique, les nanoparticules ont fourni un bon contraste en utilisant une concentration d’environ un neuvième de celle des particules de gadolinium.
“Les nanoparticules d’oxyde de fer présentent l’avantage d’être décomposées par le corps humain, plutôt que de potentiellement s’accumuler dans les tissus“, a noté Samuel Oberdick, chercheur au NIST. En comparaison, une petite quantité de gadolinium peut s’accumuler dans les tissus et pourrait fausser l’interprétation de futurs scans d’IRM si cela n’est pas pris en compte.
En synthèse
La recherche en imagerie médicale progresse à grands pas, ouvrant de nouvelles voies pour rendre l’IRM plus accessible et portable. Les scanners d’IRM à bas champ magnétique, plus abordables et adaptés à divers environnements, pourraient jouer un rôle clé dans cette transformation. Toutefois, leur utilisation optimale nécessite une meilleure compréhension des images produites à bas champ et des propriétés des tissus qu’elles représentent.
L’exploration de nouveaux agents de contraste, en particulier les nanoparticules d’oxyde de fer, offre également des perspectives prometteuses pour améliorer la qualité de l’image en IRM à bas champ. À l’avenir, ces avancées pourraient conduire à une meilleure détection et gestion des maladies, tout en démocratisant l’accès à l’IRM.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une IRM à bas champ magnétique ?
Il s’agit d’un appareil d’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) qui utilise un champ magnétique d’intensité moindre que les appareils traditionnels. Cela permet de réduire la taille et le coût de ces machines, les rendant ainsi plus accessibles et portables.
Quels sont les avantages de l’IRM à bas champ magnétique ?
Ces appareils, plus abordables, pourraient être déployés dans divers environnements tels que les ambulances et autres environnements mobiles, augmentant leur accessibilité. De plus, ils pourraient rendre l’IRM plus disponible dans des régions mal desservies et des pays en développement.
Quels défis doivent être relevés pour utiliser efficacement l’IRM à bas champ magnétique ?
Pour exploiter pleinement le potentiel de ces appareils, il est nécessaire de mieux comprendre la relation entre les images produites à bas champ et les propriétés des tissus qu’elles représentent. De plus, l’utilisation d’agents de contraste dans ce contexte est un sujet de recherche actif.
Quel est le rôle des agents de contraste en IRM à bas champ magnétique ?
Les agents de contraste sont des matériaux magnétiques injectés dans les patients pour améliorer le contraste de l’image, facilitant ainsi l’identification de caractéristiques anatomiques ou de preuves de maladie. Dans le contexte de l’IRM à bas champ, il est envisagé d’utiliser de nouveaux types de matériaux magnétiques pour améliorer l’image.
Qu’est-ce que les nanoparticules d’oxyde de fer et quel est leur avantage ?
Les nanoparticules d’oxyde de fer sont une alternative aux agents de contraste traditionnels pour l’IRM à bas champ. Elles ont démontré une bonne performance en termes de contraste à des concentrations plus faibles que les agents traditionnels. De plus, elles sont décomposées par le corps humain, évitant ainsi une accumulation potentielle dans les tissus.
Quel est l’impact futur de l’IRM à bas champ magnétique ?
Les avancées dans l’IRM à bas champ pourraient conduire à une meilleure détection et gestion des maladies, tout en rendant l’IRM plus accessible à une plus grande population. De plus, l’utilisation de nouveaux agents de contraste, tels que les nanoparticules d’oxyde de fer, pourrait améliorer la qualité de l’image obtenue, rendant ces appareils encore plus efficaces.
Les chercheurs du NIST ont collaboré avec l’université de Florence en Italie et Hyperfine Inc. à Guilford, Connecticut, et ont publié leurs résultats dans la revue Scientific Reports.
Légende image principale : Kalina Jordanova, Stephen Ogier et Katy Keenan font partie des chercheurs du NIST qui ont travaillé sur plusieurs projets visant à faire progresser la technologie de l’IRM qui utilise des champs magnétiques de faible intensité et à valider ses approches pour la capture d’images avec des champs magnétiques plus faibles. Credit: R. Jacobson/NIST
Articles :
Kalina V. Jordanova, Michele N. Martin, Stephen E. Ogier, Megan E. Poorman and Kathryn E. Keenan. In vivo quantitative MRI: T1 and T2 measurements of the human brain at 0.064T. Magnetic Resonance Materials in Physics Biology and Medicine. Published online May 20, 2023. DOI: 10.1007/s10334-023-01095-x
Samuel D. Oberdick, Kalina V. Jordanova, John T. Lundstrom, Giacomo Parigi, Megan E. Poorman, Gary Zabow and Kathryn E. Keenan. Iron Oxide Nanoparticles as Positive T1 Contrast Agents for Low-Field Magnetic Resonance Imaging at 64 mT. Scientific Reports. Published online July 17, 2023. DOI: 10.1038/s41598-023-38222-6
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