Diagnostic de l'arthrose : imagerie par résonance magnétique

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) de ces dernières années est devenue l'une des principales méthodes de diagnostic non invasif de l' arthrose. Depuis les années 70, lorsque les principes de la résonance magnétique (MP) ont été utilisés pour la première fois pour étudier le corps humain, cette méthode d'imagerie médicale a radicalement changé et continue de se développer rapidement.

L'équipement technique, les logiciels s'améliorent, les techniques d'imagerie se développent, des préparations de contraste MP sont en cours de développement. Cela vous permet de trouver constamment de nouveaux domaines d'application de l'IRM. Si initialement son utilisation était limitée aux seules études du système nerveux central, l'IRM est maintenant utilisée avec succès dans presque tous les domaines de la médecine.

En 1946, un groupe de chercheurs des universités de Stanford et de Harvard a découvert indépendamment le phénomène, qui a été appelé la résonance magnétique nucléaire (RMN). L'essentiel était que les noyaux de certains atomes, étant dans un champ magnétique, sous l'influence d'un champ électromagnétique externe sont capables d'absorber de l'énergie, puis de l'émettre sous la forme d'un signal radio. Pour cette découverte F. Bloch et E. Parmel en 1952 ont reçu le prix Nobel. Un nouveau phénomène a rapidement appris à utiliser pour l'analyse spectrale des structures biologiques (spectroscopie RMN). En 1973, Paul Rautenburg a démontré pour la première fois la possibilité d'obtenir une image en utilisant des signaux RMN. Ainsi, la tomographie RMN est apparue. Les premiers tomogrammes RMN des organes internes d'une personne vivante ont été démontrés en 1982 au Congrès International des Radiologues à Paris.

Deux explications devraient être données. Malgré le fait que la méthode est basée sur le phénomène de RMN, on parle de résonance magnétique (MP), en omettant le mot «nucléaire». Ceci est fait pour que les patients n'aient aucune idée de la radioactivité associée à la désintégration des noyaux atomiques. Et la deuxième circonstance: les tomographes MP ne sont pas accidentellement "accordés" aux protons, c'est-à-dire sur le noyau de l'hydrogène. Cet élément dans les tissus est très, et ses noyaux ont le plus grand moment magnétique parmi tous les noyaux atomiques, ce qui provoque un niveau suffisamment élevé du signal MR.

Si, en 1983, il n'existait dans le monde que peu de dispositifs adaptés à la recherche clinique, au début de 1996, il y avait environ 10 000 tomographes dans le monde. Chaque année, 1000 nouveaux instruments sont mis en pratique. Plus de 90% de la flotte de tomographes MP sont des modèles avec des aimants supraconducteurs (0,5-1,5 T). Il est intéressant de noter que si au milieu des années 80 de la société - fabricants-tomographie assistée par MP guidé par le principe de « plus le champ, mieux », en se concentrant sur le modèle avec un champ de 1,5 T et au-dessus, à la fin des années 80 était il est clair que dans la plupart des applications, ils n'ont pas d'avantages significatifs par rapport aux modèles avec une force de champ moyenne. Par conséquent, les principaux producteurs de Tomographie MP ( « GE », « Siemens », « Philips », « Toshi ba », « Picker », « Brooker » et d'autres.) Maintenant, accordent une grande attention à la production de modèles intermédiaires et même faible domaine, qui se distinguent des systèmes à champ élevé en termes de compacité et d'économie avec une qualité d'image satisfaisante et des coûts nettement inférieurs. Les systèmes à plancher surélevé sont principalement utilisés dans les centres de recherche pour la spectroscopie MR.

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Le principe de la méthode IRM

Les principaux composants du tomographe MP sont: un aimant ultra puissant, un émetteur radio, une bobine de radiofréquence de réception, un ordinateur et un panneau de contrôle. La plupart des dispositifs ont un champ magnétique avec un moment magnétique parallèle au grand axe du corps humain. La force du champ magnétique est mesurée en Tesla (T). Pour les champs d'utilisation de l'IRM clinique avec une force de 0,2-1,5 T.

Lorsqu'un patient est placé dans un champ magnétique puissant, tous les protons qui sont des dipôles magnétiques se déploient en direction du champ externe (comme une aiguille de boussole, qui est guidée par le champ magnétique de la Terre). De plus, les axes magnétiques de chaque proton commencent à tourner autour de la direction du champ magnétique externe. Ce mouvement de rotation spécifique est appelé un processus, et sa fréquence est une fréquence de résonance. Lorsqu'une impulsion de radiofréquence électromagnétique courte est transmise à travers le corps du patient, le champ magnétique des ondes radio fait tourner les moments magnétiques de tous les protons autour du moment magnétique du champ externe. Pour que cela se produise, il faut que la fréquence des ondes radio soit égale à la fréquence de résonance des protons. Ce phénomène est appelé résonance magnétique. Pour changer l'orientation des protons magnétiques, les champs magnétiques des protons et des ondes radio doivent résonner, c'est-à-dire avoir la même fréquence.

Un moment magnétique total est créé dans les tissus du patient: les tissus sont magnétisés et leur magnétisme est orienté strictement parallèlement au champ magnétique externe. Le magnétisme est proportionnel au nombre de protons par unité de volume de tissu. Le grand nombre de protons (noyaux d'hydrogène) contenus dans la plupart des tissus entraîne le fait que le moment magnétique pur est suffisamment important pour induire un courant électrique dans la bobine réceptrice située à l'extérieur du patient. Ces signaux MP induits sont utilisés pour reconstruire l'image MR.

Le processus de transition des électrons du noyau de l'état excité à l'état d'équilibre est appelé processus de relaxation spin-réseau ou relaxation longitudinale. Il est caractérisé par un temps de relaxation T1-spin-réseau, le temps nécessaire pour transférer 63% des noyaux à l'état d'équilibre après qu'ils soient excités par une impulsion de 90 °. T2 est également un temps de relaxation spin-spin.

Il existe plusieurs façons d'obtenir des tomogrammes MP. Leur différence réside dans l'ordre et la nature de la génération d'impulsions radiofréquence, méthodes d'analyse des signaux MP. Les plus communs sont deux méthodes: spin-treillis et spin-écho. Pour le spin-réseau, le temps de relaxation T1 est principalement analysé. Différents tissus (matière grise et blanche du cerveau, liquide céphalo-rachidien, tissu tumoral, cartilage, muscles, etc.) ont des protons avec différents temps de relaxation T1. Avec la durée de T1, l'intensité du signal MP est liée: plus le T1 est court, plus le signal MR est intense et plus l'espace image apparaît sur le moniteur TV. Le tissu adipeux sur le tomogramme MP est blanc, suivi par l'intensité du signal MP dans l'ordre décroissant sont le cerveau et la moelle épinière, les organes internes denses, les parois vasculaires et les muscles. L'air, les os et les calcifications ne donnent pratiquement pas de signal MP et sont donc affichés en noir. Ces relations de temps de relaxation T1 créent les conditions préalables à la visualisation des tissus normaux et altérés sur les tomogrammes MR.

Dans une autre méthode de tomodensitométrie MP, appelée spin-écho, une série d'impulsions radiofréquence sont envoyées au patient en faisant tourner les protons de précession à 90 °. Après l'arrêt des impulsions, les signaux MP de réponse sont enregistrés. Cependant, l'intensité du signal de réponse est différemment liée à la durée de T2: plus le T2 est court, plus le signal est faible et, par conséquent, la luminosité de l'écran du moniteur TV est plus faible. Ainsi, l'image finale de l'IRM dans la méthode T2 est opposée à celle de T1 (négative à positive).

Sur les tomogrammes MP, les tissus mous sont mieux représentés que sur les tomogrammes d'ordinateur: muscles, couches de graisse, cartilage, vaisseaux. Sur certains appareils, on peut obtenir une image des vaisseaux sans introduire d'agent de contraste (MP-angiographie). En raison de la faible teneur en eau dans le tissu osseux, ce dernier ne crée pas d'effet protecteur, comme dans le cas de la tomographie par rayons X, c.-à-d. N'interfère pas avec l'image, par exemple, la moelle épinière, les disques intervertébraux, etc. Bien sûr, les noyaux d'hydrogène sont contenus non seulement dans l'eau, mais dans le tissu osseux, ils sont fixés dans de très grosses molécules et des structures denses et n'interfèrent pas avec l'IRM.

Avantages et inconvénients de l'IRM

Les principaux avantages de l' IRM sont non-invasive, sans danger (pas d' exposition au rayonnement), l' obtention d' image de caractère en trois dimensions, un contraste naturel à partir de sang en mouvement, l'absence d'artefacts de tissu osseux, la différenciation élevée des tissus mous, la capacité d'effectuer MP-spectroscopie pour l' étude in vivo du métabolisme des tissus in vivo. MPT permet l' imagerie de couches minces du corps humain dans toute section transversale - dans le plan frontal, sagittal, axial et plans obliques. Il est possible de reconstruire des images en trois dimensions des organes, synchroniser l' obtention de tomogrammes avec les dents des électrocardiogrammes.

Les principaux inconvénients sont généralement liés à un temps suffisamment long qu'il faut pour produire des images (généralement minutes), ce qui conduit à l'apparition d'artefacts des mouvements respiratoires (réduit en particulier l'efficacité de la recherche de lumière), troubles du rythme (lorsque l'étude cardiaque), l'incapacité de détecter de manière fiable des pierres, des calcifications, certains les types de pathologie des structures osseuses, le coût élevé de l'équipement et son fonctionnement, les exigences particulières pour les locaux dans lesquels les instruments sont situés (dépistage des interférences), l'impossibilité d'examiner Je suis malade de claustrophobie, de stimulateurs cardiaques artificiels, de gros implants métalliques de métaux non-médicaux.

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Substances de contraste pour IRM

Au début de l'utilisation de l'IRM, on croyait que le contraste naturel entre les différents tissus élimine le besoin d'agents de contraste. On a rapidement découvert que la différence de signaux entre différents tissus, c'est-à-dire le contraste de l'image MR peut être significativement amélioré par les produits de contraste. Lorsque le premier milieu de contraste MP (contenant des ions gadolinium paramagnétiques) est devenu disponible dans le commerce, les informations de diagnostic de l'IRM ont augmenté de manière significative. L'essence de l'agent de contraste MR est de modifier les paramètres magnétiques des protons des tissus et des organes, c'est-à-dire. Changer le temps de relaxation (TR) des protons T1 et T2. À ce jour, il existe plusieurs classifications des agents de contraste MP (ou plutôt, des agents de contraste - CA).

Par l'effet prédominant sur le temps de relaxation du MR-Cadel à:

• T1-KA, qui raccourcit T1 et augmente ainsi l'intensité du signal MP des tissus. Ils sont également appelés SC positif.
• T2-KA, qui raccourcit T2, réduisant l'intensité du signal MR. C'est un SC négatif.

Selon les propriétés magnétiques du MR-SC sont divisés en paramagnétique et superparamagnétique:

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Média de contraste paramagnétique

Les propriétés paramagnétiques sont possédées par des atomes avec un ou plusieurs électrons non appariés. Ce sont des ions magnétiques du gadolinium (Gd), du chrome, du nickel, du fer et aussi du manganèse. Les composés de gadolinium étaient les plus largement utilisés cliniquement. L'effet contrastant du gadolinium est dû au raccourcissement des temps de relaxation T1 et T2. A faibles doses, l'influence sur T1, qui augmente l'intensité du signal, prédomine. À fortes doses, l'effet sur T2 prédomine avec une diminution de l'intensité du signal. Les paramètres paramagnétiques sont maintenant les plus largement utilisés dans la pratique du diagnostic clinique.

Médium de contraste superparamagnétique

L'effet dominant de l'oxyde de fer superparamagnétique est le raccourcissement de la relaxation T2. Lorsque la dose est augmentée, l'intensité du signal diminue. On peut attribuer à ce groupe d'engins spatiaux des satellites ferromagnétiques, qui comprennent des oxydes de fer ferromagnétiques structurellement similaires à la ferrite de magnétite (Fe ²⁺ OFe ₂ ³⁺ 0 ₃ ).

La classification suivante est basée sur la pharmacocinétique de l'AC (Sergeev, V.V., Isoavt., 1995):

• extracellulaire (spécifique aux tissus);
• gastro-intestinale;
• organotrope (spécifique aux tissus);
• macromoléculaires, qui sont utilisés pour déterminer l'espace vasculaire.

En Ukraine, on connaît quatre MR-AC, qui sont des SC paramagnétiques solubles dans l'eau extracellulaires, dont le gadodiamide et l'acide gadopentétique sont largement utilisés. Les groupes SC restants (2-4) subissent une phase d'essais cliniques à l'étranger.

MP-CA extracellulaire hydrosoluble

Nom international	Formule chimique	Structure
Acide gadopentétique	Gadolinium dimeglumina diethylenetriaminepentaacetate ((NMG) 2Gd-DTPA)	Linéaire, ionique
Acide gadoterovaya	(NMG) Gd-DOTA	Cyclique, ionique
Gadoda midid	Gadolinium diéthylènetriaminepentaacétate-bis-méthylamide (Gd-DTPA-BMA)	Linéaire, non ionique
Outotéridol	Gd-HP-D03A	Cyclique, non ionique

Vaisseau extracellulaire est administré par voie intraveineuse, 98% d'entre eux sont excrétés par les reins, ne pénètrent pas la barrière hémato-encéphalique, ont une faible toxicité, appartiennent au groupe paramagnétique.

Contre-indications à l'IRM

Contre-indications absolues comprennent les conditions dans lesquelles l'étude est des patients potentiellement mortels. Par exemple, la présence d'implants, activés par des moyens électroniques, magnétiques ou mécaniques, est principalement un stimulateur cardiaque artificiel. L'impact du rayonnement RF provenant du scanner MR peut interférer avec le fonctionnement du stimulateur fonctionnant dans le système de requête, car les changements dans les champs magnétiques peuvent imiter l'activité cardiaque. L'attraction magnétique peut également provoquer le déplacement du stimulateur dans le nid et le déplacement des électrodes. De plus, le champ magnétique crée des obstacles pour le fonctionnement des implants ferromagnétiques ou électroniques de l'oreille moyenne. La présence de valvules cardiaques artificielles représente un danger et n'est une contre-indication absolue que si elle est examinée sur des scanners à RM à champ élevé et si la valve est cliniquement supposée être endommagée. La présence de petits implants chirurgicaux métalliques (clips hémostatiques) dans le système nerveux central se réfère également à des contre-indications absolues à l'étude, puisque leur déplacement dû à l'attraction magnétique menace de saigner. Leur présence dans d'autres parties du corps est moins menaçante, car après le traitement, la fibrose et l'encapsulation des clamps les aident à rester dans un état stable. Cependant, en plus du danger potentiel, la présence d'implants métalliques dotés de propriétés magnétiques provoque dans tous les cas des artefacts qui rendent difficile l'interprétation des résultats de l'étude.

Contre-indications à l'IRM

Absolu	Relatif
Pacemakers	Autres stimulants (pompes à insuline, stimulateurs nerveux)
Implants ferromagnétiques ou électroniques de l'oreille moyenne	Implants non ferromagnétiques de l'oreille interne, valves cardiaques prothétiques (dans les champs élevés, avec un dysfonctionnement suspecté)
Pinces hémostatiques des vaisseaux cérébraux	Pinces hémostatiques d'autres localisations, insuffisance cardiaque décompensée, grossesse, claustrophobie, besoin de surveillance physiologique

Pour les contre-indications relatives, en plus de ce qui précède, comprennent également l'insuffisance cardiaque décompensée, le besoin de surveillance physiologique (ventilation mécanique, pompes à perfusion électriques). Claustrophobie est un obstacle à la recherche dans 1-4% des cas. Il peut être surmonté, d'une part, en utilisant des dispositifs avec des aimants ouverts, d'autre part - une explication détaillée de l'appareil et le cours de l'enquête. La preuve de l'effet néfaste de l'IRM sur l'embryon ou le fœtus n'est pas obtenue, mais il est recommandé d'éviter l'IRM au cours du premier trimestre de la grossesse. L'utilisation de l'IRM pendant la grossesse est indiquée dans les cas où d'autres méthodes non ionisantes d'imagerie diagnostique ne fournissent pas d'informations satisfaisantes. IRM nécessite une plus grande participation au patient, il que la tomodensitométrie, comme le mouvement du patient pendant le test est une influence beaucoup plus forte sur la qualité de l'image, de sorte que l'étude des patients souffrant de troubles aigus, troubles de la conscience, les états spastiques, la démence, ainsi que les enfants est souvent difficile.

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