RÉSONANCE MAGNÉTIQUE

Applications biomédicales de la résonance magnétique

L'utilisation de la R.P.E. en médecine a été jusque-là assez limitée. Il existe des cas où un état pathologique se manifeste, après absorption d'un composé approprié, par l'apparition dans l'urine d'un radical libre de rapport gyromagnétique caractéristique.

C'est cependant la R.M.N. qui fait une entrée « fracassante » en médecine, principalement par le développement accéléré de deux applications in vivo : l' imagerie R.M.N. et la R.M.N. de haute résolution localisée.

L'objet de l'imagerie R.M.N. est de déterminer la distribution spatiale de la densité ou du temps de relaxation d'une espèce de spins dans un échantillon. Du point de vue médical, l'« échantillon » est un organisme vivant, et les spins observés sont les protons de l'eau ou des lipides. Par son résultat, elle comporte des analogies avec la tomographie des rayons X (scanner), mais également des différences notables. Non des moindres est le fait qu'il s'agit d'une méthode non-invasive : toutes les études tendent à prouver que l'application de champs magnétiques fixes ou de radiofréquence n'a aucun effet destructeur ou traumatisant, au contraire des rayons X, ce qui comporte de nombreux avantages pour le patient. De plus, elle permet d'obtenir des informations aussi bien fonctionnelles que morphologiques.

La première image R.M.N. a été présentée en 1973 par P. Lauterbur. Depuis lors, la méthode s'est développée, notamment aux États-Unis et en Angleterre, à une vitesse étonnante, de telle sorte que déjà (en 1983) des appareils sont utilisés dans des hôpitaux de nombreux pays.

Le principe de la méthode consiste à « marquer » la position des spins dans l'espace par leur fréquence de résonance, en utilisant un champ magnétique spatialement variable. La vitesse de variation du champ et sa direction sont caractérisées par un vecteur appelé gradient de champ. La variation du champ à travers l'échantillon est faible par rapport au champ moyen, mais grande devant la largeur des raies de résonance en champ homogène. Considérons le cas où, après avoir excité tous les spins par une impulsion de radiofréquence, on observe leur signal en présence d'un gradient de champ. Après transformation de Fourier, l'intensité du spectre à chaque fréquence sera proportionnelle au nombre des spins de la tranche où la valeur du champ était telle que c'était là leur fréquence de résonance. Si l'on répète l'expérience un grand nombre de fois en changeant à chaque fois l'orientation du gradient de champ, on obtient une série de résolutions par tranches d'orientations différentes à partir desquelles on peut, par un traitement mathématique, remonter à la distribution point par point de la densité des noyaux. Le traitement mathématique, basé sur la transformation de Fourier, est très proche de celui utilisé en tomographie des rayons X.

On utilise habituellement une variante de cette méthode : on n'excite que les spins d'une tranche, en utilisant un gradient de champ au moment de l'impulsion. Seuls sont excités les spins de fréquence de résonance proche de la fréquence de l'impulsion. Les observations avec une série de gradients parallèles au plan excité conduisent à une image R.M.N. bidimensionnelle dans cette tranche. D'autres séquences d'application de gradients sont utilisées, dont certaines peuvent se révéler plus commodes que la précédente pour certaines applications.

On obtient actuellement en quelques minutes, l'image R.M.N. d'une tranche ou d'un organe avec une résolution spatiale de l'ordre du millimètre. Ce que l'on voit est essentiellement l'eau mobile des organismes. L'image de la densité de l'eau offre peu de contrastes et est d'une utilité limitée,[...]