Une IRM 7 Tesla à l’Institut du Cerveau – Les coulisses d’une installation hors normes

Mis en ligne le 10 juin 2024

Arrivée de l'aimant de l'IRM 7T devant la façade de l'Institut du Cerveau

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L’événement était attendu. Ce dimanche 9 juin 2024, l’Institut du Cerveau a accueilli dans ses murs un équipement exceptionnel : l’IRM 7T de dernière génération MAGNETOM Terra X (Siemens Healthineers). L’installation de cette technologie, prévue de longue date, a fait l’objet d’une importante préparation logistique et technique. Coulisses d’un chantier qui marquera l’histoire de l’Institut.

Il s’agit d’un aimant d’une vingtaine de tonnes, constitué d’une bobine en alliage niobium-titane supraconductrice, dans un bain d’hélium liquide à très basse température le tout créant un champ magnétique de 7 Tesla, soit 140 000 fois le champ magnétique terrestre… installer un tel équipement en plein cœur du XIIIe arrondissement ne s’improvise pas.

Arrivée de l’IRM 7T devant la façade de l’Institut du Cerveau

« Nous envisagions d’acquérir cette IRM depuis la création de l’Institut, en 2010. Cependant, il a fallu plusieurs années pour optimiser la technologie 7T pour l’exploration du cerveau. D’autre part, l’achat d’un tel équipement nécessitait un financement exceptionnel. Une pièce lui était réservée depuis la construction du bâtiment dont la structure a été prévue pour supporter un poids de 40 tonnes », indique le Pr Stéphane Lehericy, directeur scientifique de la plateforme d’imagerie de l’Institut du Cerveau (CENIR) qui héberge désormais l’appareil. Il restait malgré tout à finir d’équiper cette salle et à imaginer un moyen le plus rapide et facile pour faire entrer l’aimant dans la plateforme d’imagerie, ce qui a nécessité le démontage d’un mur extérieur et de cloisons intérieures du bâtiment pour atteindre la salle de destination de l’IRM. »

Le fonctionnement de l’IRM 7T

©Siemens

L’aimant est au cœur du fonctionnement d’une IRM. Ce dernier crée un champ magnétique d’une intensité de 7 Tesla, unité de mesure nommée en l’honneur du physicien serbe Nikola Tesla. Par comparaison le champ magnétique terrestre n’est que de 0,00005 Tesla. Comme le champ magnétique terrestre qui oriente l’aiguille d’une boussole vers le Nord, le champ magnétique de l’IRM, dit champ principal, permet aux atomes d’hydrogène contenus dans les molécules d’eau du corps de la personne scannée de s’orienter selon un axe parallèle au tunnel (flèches rouges sur le schéma).

 

Des ondes électromagnétiques appelées radiofréquences, transversales au champ principal, modifient les propriétés magnétiques des atomes d’hydrogène de façon transitoire. Le retour à l’état d’équilibre génère un signal magnétique enregistré par une antenne.

La façon dont les atomes « répondent » à ces ondes et l’intensité du signal IRM généré sont fonctions des propriétés du tissu dans lequel se trouve les atomes. Le signal IRM est enregistré par une bobine réceptrice et « traduit » par l’appareil en images 2D ou 3D.

Construire une pièce strictement hermétique, une cage de Faraday

L’installation d’une IRM impose des contraintes pour le bon fonctionnement de l’appareil (voir ci-dessus). Le champ magnétique principal doit être circonscrit strictement à la pièce dans laquelle se trouve l’IRM, pour des raisons de sécurité, afin de ne pas attirer ou perturber le fonctionnement d’éléments métalliques ou électroniques passant à proximité.

Salle accueillant l’IRM 7T

Pour cela, les murs et le sol de la pièce ont donc été recouverts d’un blindage fait d’un alliage appelé mumétal, composé de 20% de fer et 74% de nickel. De plus, afin de produire un signal de qualité exploitable en imagerie médicale et scientifique, l’IRM doit être protégée de toutes interférences électromagnétiques extérieures par une cage de Faraday, constituée d’une feuille de cuivre.

La salle de commande et d’acquisition, d’où les manipulateurs radio pilotent l’appareil, est quant à elle munie d’une fenêtre donnant sur la salle de l’IRM, équipée d’un vitrage hermétique aux champs électromagnétiques.

La mise en service et les réglages de l’IRM, un dernier défi avant une utilisation en recherche

L’aimant de l’IRM 7T installé à l’Institut du Cerveau est la dernière génération de cette technologie : il s’agit de l’aimant de cette intensité le plus léger au monde. Il utilise une technologie zéro évaporation d’hélium grâce à un système qui permet de recondenser les vapeurs d’hélium en hélium liquide.  L’appareil a obtenu un marquage CE.

L’aimant de l’IRM 7T

Après la montée en champ de l’aimant, prévue dans le courant de l’été, une phase d’ajustements et de réglages de l’appareil sera nécessaire, grâce à l’expertise du personnel de la plateforme CENIR et d’un ingénieur de la société Siemens Healthineers détaché à plein temps à l’Institut du Cerveau. Cette phase d’ajustement permettra d’optimiser l’application de cette technologie à l’exploration du cerveau et de la moelle épinière.

Les premiers protocoles de recherche devraient débuter au début de l’année 2025. Le saut technologique attendu réside principalement dans l’augmentation du rapport signal sur bruit permettant d’observer des structures tissulaires inférieures au millimètre grâce à l’amélioration du pouvoir de résolution spatiale de l’IRM 7T et d’obtenir des images de molécules dont le signal est trop faible à plus bas champ, et dans l’amélioration du contraste des images permettant d’imager des structures invisibles à des champs magnétiques moins élevés.

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