Autres techniques d’IRM quantitative pour l’exploration de la viabilité du DIVde la viabilité du DIV

Dans ce paragraphe on présente les techniques actuelles développées pour explorer la viabilité du DIV. Les définitions de ces méthodes sont issues des différents articles [13, 14, 89, 90].

2.2.5.1. Pondération T1ρ (T1ρ-MRI)

Cette technique utilise une séquence appelé, séquence de verrouillage de spin “Spin Locking en anglais (SL)”, caractérisé par un temps de relaxation appelé “T1ρ”. Pour une séquence “SL” , l’intensité de signal est donnée par la relation suivante :

S_SL w ρ exp ^{−T SL}

T_1ρ

!!

(2.8) où TSL est la durée de l’impulsion “SL”.

Cette méthode offre un bon contraste entre le cartilage, le liquide, et d’autres struc-tures présentes dans le disque ce qui permet la détection précoce de changements d’origine dégénératives. En effet, T1ρ est significativement plus élevé que le temps T2 (environ 50%). Cette augmentation de la valeur du temps de relaxation se traduit par une amélioration du rapport signal / bruit (SNR) dans l’image.

Cette technique a été largement utilisée dans la littérature compte tenu de sa ca-pacité à avoir des fortes corrélations. Johannessen (2010) et Nguyen (2008) ont pu trouvé une corrélation entre le temps T1ρ et la composition biochimique (PG, GAG et eau) du DIV d’une part et les propriétés mécaniques (pression au sein du noyau) [91, 92, 93]d’autre part.

D’autres études développées par Auerbach (2006) [89] et Blumenkrantz (2010) [90] ont également trouvé des fortes corrélations entre le “T1ρ” et le grade de la dégéné-rescence.

2.2 L’Imagerie par Résonance Magnétique “IRM”

2.2.5.2. IRM de diffusion (DWI-MRI)

L’imagerie de diffusion6, DW I −MRI pour Diffusion Weighted Imaging en anglais, a pour but de mettre en évidence les mouvements microscopiques de l’eau dans les tissus (détecter les micromouvements des molécules d’eau dans l’organisme dans une unité de volume fonctionnel “voxel”. En effet, le déplacement des molécules d’eau donne des informations d’une manière indirecte sur la structure du milieu environnant. Le principe de l’imagerie par diffusion réside dans l’application des gradients magnétiques dans les trois directions de l’espace. Les séquences utilisées pour ce type d’imagerie sont EPI-SE (Echo Planar-Spin Echo). Ce choix est dû à la rapidité d’acquisition ce qui limite les risques d’artéfact (distorsion de l’image) souvent présents avec l’imagerie par diffusion [12, 94, 95, 96].

La diminution du signal est d’autant plus importante que les mouvements de molé-cules sont rapides. Les images pondérées en diffusion montrent :

– un hypersignal dans les régions à diffusion moléculaire réduite : protons immobiles. – un signal d’autant plus faible que la zone explorée contient des molécules à diffu-sion élevée : protons mobiles (un faible signal reflète le déplacement dans le sens du gradient des molécules d’eau).

2.2.5.3. Imagerie par Echo Magique (MEI-MRI)

La séquence "Echo Magique” est une nouvelle séquence d’impulsion IRM. Elle est utilisée pour étudier les changements biochimiques dans le DIV lors de dégénéres-cence. Cette technique, MEI-MRI pour Magic Echo Imaging en anglais, utilise une série d’impulsions radiofréquence (RF) pour générer l’écho. Elle donne une carto-graphie de relaxation T2M E (voir figure 2.5c).

Dans une carte de relaxation d’écho magique, l’intensité du voxel est proportionnelle au temps de relaxation plutôt qu’à l’intensité de signal. Par incrémentation de TE, le signal écho magique décroit en exponentielle selon l’équation ci dessous :

SM E w ρ  exp^{−T E} T_{2M E}  (2.9) Cette technique présente l’avantage de ne pas être sensible à la perte de l’aimantation transversale en raison de l’interaction statique et magnétique dipôle-dipôle entre

6. “Diffusion moléculaire : dans un milieu biologique, les molécules d’eau sont mobiles : elles sont soumises à une agitation permanente appelée le “mouvement brownien” . Ces mouvements moléculaire sont aléatoires et plus au moins intenses en fonction du milieu : ils caractérisent la diffusion moléculaire. On parle généralement de diffusion élevée et de diffusion réduite :

– Diffusion élevée : Plus l’eau est libre dans un secteur, plus les mouvements des molécules sont faciles et plus l’agitation moléculaire est importante.

– Diffusion réduite : le contraire en raison des obstacles qui s’opposent à ces mouvements.” (D’après Kastler et Vetter [12])

Chapitre 2 L’évaluation de la dégénérescence par les techniques RMN les noyaux 1H des molécules d’eau. Cette technique est supposée devenir un outil prometteur de diagnostic du DIV.

Figure 2.5.: a) Cartographie ρ b) Cartographie T2 c) Cartographie T2M E [13]

2.2.5.4. IRM de Sodium (Na-MRI)

L’IRM peut être effectuée sur d’autres noyaux comme le sodium (23Na) et le phos-phore (31P). Le “Na-MRI” est une technique très précise et spécifique pour évaluer les différentes pathologies. Elle est utilisée dans des applications in-vivo d’imagerie cardiaque, du cerveau et de la colonne vertébrale. L’IRM de Sodium est une nou-velle méthode d’imagerie disque intervertébral, la faisabilité de cette application a été démontrée sur disques ex-vivo. L’IRM de sodium permet de calculer la densité de charges fixes (FCD) à partir des mesures de concentration de [Na] . Elle est validée comme un outil pour la mesure quantitative de la teneur en PG par la me-sure de densité de charge des tissus fixés (FCD), qui corrèle avec la quantité de PG [97, 98, 99].

Remarque : Le signal du sodium est nettement inférieur à celui du proton en IRM conventionnelle. Parmi les principaux facteurs contribuant à la diminution du signal, citons la faible abondance naturelle du 23Na par rapport au proton qui est déterminante (voir tableau 2.1). En effet, dans le corps humain, la concentration de protons est d’environ 110mol

L , tandis que celle de sodium dans un disque sain n’est que d’environ 300mmol

L . Pour compenser la perte de signal mesurable par l’IRM sodium, des séquences d’imagerie rapide sont généralement utilisées. Les progrès récents dans la technologie d’imagerie rapide permettent d’atteindre des gradients ultra-courts TE (<200µs) qui peuvent considérablement améliorer la résolution et augmenter le rapport signal sur bruit.

2.3 La Spectroscopie par Résonance Magnétique (SRM)

2.3. La Spectroscopie par Résonance Magnétique