L’imagerie par résonance magnétique repose sur les
propriétés magnétiques des molécules d’eau qui composent à plus de 80%
le corps humain. Les molécules d’eau, plus précisément ses atomes
d’hydrogène, possèdent un "moment magnétique", ou spin, qui agit comme
un aimant. L’appareil IRM consiste à créer un champ magnétique puissant
(B0) grâce à une bobine. Le patient est placé au centre de ce champ
magnétique, et toutes les molécules d’eau présentes dans le corps vont
s’orienter suivant B0. Une antenne placée sur la partie du corps étudiée
(ici la tête) va permettre d’émettre et de réceptionner certaines
fréquences. A l’émission, la fréquence induite va faire basculer les
molécules dans un plan perpendiculaire à B0. Lorsque l’antenne arrête
d’émettre, les molécules reviennent à leur position d’origine en
émettant à leur tour une fréquence captée par l’antenne. Celle-ci est
ensuite traitée comme un signal électrique et analysée par des
logiciels. Le signal diffère selon que les tissus observés contiennent
plus ou moins d’eau.
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L’IRM de diffusion repose sur les principes de base de l’IRM tout en se focalisant sur le déplacement des molécules d’eau présentes à l’intérieur des fibres nerveuses (ou axones).
Ces fibres sont gainées de myéline, principalement constituée de
lipide, qui va, en partie, retenir les molécules d’eau à l’intérieur de
l’axone. C’est pourquoi, dans un temps donné, les molécules d’eau, qui
bougent de manière aléatoire, vont parcourir une plus grande distance
lorsque leur déplacement se fera dans le sens de la fibre. L’analyse IRM
va ensuite permettre de visualiser le parcours de chacune des molécules
et ainsi de reconstituer le réseau de fibres nerveuses à l’intérieur du
cerveau.
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L’IRM fonctionnelle permet de visualiser les zones du
cerveau activées par un stimulus présenté ou appliqué au sujet. Par
exemple, lorsque l’on demande à la personne de regarder une image, les
zones activées dans le cerveau vont recevoir un apport d’oxygène par
voie sanguine plus important qu’en l’absence du stimulus. Les échanges d’oxygène entre le sang et les neurones modifient le signal IRM.
Cette différence de signal IRM entre les états de repos et de
stimulation est analysée par informatique. Les images IRM dont le signal
est rehaussé correspondent à la zone du cerveau impliquée dans la
réponse au stimulus.
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La tomographie par émission de positons (TEP) est basée sur l’utilisation d’un traceur marqué par un atome radioactif,
le Fluor 18 ou le Carbone 11, qui émet des positons. Après son
injection dans l’organisme par voie intraveineuse, le traceur s’associe à
sa cible biologique. Les positons, émis lors de cette association,
s’annihilent avec les électrons environnant en émettant deux photons
dans des directions diamétralement opposées. Une couronne de détecteurs
placée autour du patient va permettre de capter les photons de part et
d’autre de la région cible. Le traitement de l’ensemble de ces captures
conduira à la reconstitution, au besoin, d’une image 3D de la zone
étudiée. Les atomes radioactifs utilisés pour la TEP ont une demi-vie
courte (20 min à 2 h environ selon les isotopes) et l’essentiel de la
radioactivité disparaît au bout de 10 demi-vies.
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L’électro-encéphalographie est l'une des technologies d’imagerie les plus anciennes. Elle permet de visualiser, et de localiser, rapidement une activité cérébrale.
Pour cela, elle utilise les différences de potentiel qui se créent
au niveau des synapses, espaces entre deux neurones où circule l’influx
nerveux. Celui-ci passe d’un neurone à l’autre grâce à la libération de
neurotransmetteurs. Ces molécules chimiques vont créer une tension
électrique entre les deux neurones qui pourra être mesurée grâce aux
électrodes placées sur le cuir chevelu du patient. Le signal détecté
résulte des signaux émis par l’ensemble des neurones présents dans la
zone du cerveau activée.
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La magnétoencéphalographie est une technologie d’imagerie « passive » du cerveau, tout comme l’électroencéphalographie, car elle repose sur la captation du champ magnétique résultant de l’activité du cerveau.
La circulation de l’influx nerveux le long des neurones équivaut à la
circulation d’un signal électrique le long d’un fil conducteur, ici les
axones. Un courant électrique induit un champ magnétique perpendiculaire
au sens de sa circulation. C’est ce très faible champ magnétique, plus
d'un million de fois plus faible que le champ magnétique terrestre, qui
va être mesuré grâce à des capteurs appelés SQUID (Superconducting
QUantum Interference Device). Appliquant le principe inverse, un champ
magnétique induit un courant dans une bobine, ce courant est ensuite
analysé pour visualiser les zones d’activité du cerveau.
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Le scanner repose sur le même principe que la
radiologie, c’est-à-dire utilisation d’une source de rayons X et d’un
détecteur de part et d’autre du corps étudié. Il permet d’obtenir des images 3D
grâce à une rotation simultanée de la source émettrice de rayons X et
du détecteur autour du corps. Les projections intermédiaires en 2D sont
traitées par informatique afin d’obtenir des images 3D.
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La scintigraphie monophotonique repose sur l’utilisation de deux éléments fondamentaux : un traceur radioactif injecté au patient et une caméra sensible aux rayons gamma.
Le traceur, marqué par un atome radioactif qui émet des photons dans
toutes les directions, va se fixer spécifiquement sur l’organe à
analyser. Les photons émis traversent le corps du patient jusqu’à la
gamma caméra. Cette dernière est équipée d’un collimateur qui ne
laisse passer que les rayons parallèles aux espaces aménagés à cet
effet. Leur rôle est de délimiter les points d’émission des photons. La
gamma caméra tourne autour du patient afin d’obtenir, après
reconstitution informatique, des images 3D de l’organe étudié. Les
atomes radioactifs utilisés pour l’imagerie scintigraphie ont une
demi-vie courte (6h pour le Tc l’isotope le plus utilisé) et la
radioactivité a disparu au bout de 10 demi-vies.
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