L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale qui permet d'obtenir des images en deux ou trois dimensions de l'anatomie interne du corps humain de façon non invasive.
Basée sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN), l'IRM utilise les propriétés des atomes d'hydrogène présents dans l'organisme pour générer des images avec un excellent contraste des tissus mous.
Apparue dans les années 1980, l'IRM s'est imposée comme un outil diagnostic puissant dans de nombreux domaines de la médecine comme la neurologie, la rhumatologie, l'oncologie ou encore la cardiologie.
Cet article détaille le fonctionnement de l'IRM, ses avantages et inconvénients, les indications et contre-indications, le déroulement pratique d'un examen ainsi que les dernières innovations technologiques.
Principe de fonctionnement de l'IRM
Le principe de fonctionnement de l'IRM repose sur le phénomène de résonance magnétique nucléaire (RMN) décrit par Félix Bloch et Edward Purcell en 1946.
Aimantation des noyaux atomiques
Lorsqu'on place des atomes dans un champ magnétique intense, les noyaux de certains atomes s'alignent dans la direction du champ. C'est le cas des noyaux d'hydrogène (présents en grande quantité dans l'organisme sous forme d'eau et de molécules organiques) qui possèdent un moment magnétique appelé spin.
Soumis au champ magnétique intense, les spins s'orientent majoritairement dans la même direction, créant une aimantation globale appelée aimantation longitudinale.
Excitation par onde radiofréquence
On applique ensuite une onde électromagnétique de radiofréquence correspondant exactement à la fréquence de résonance des noyaux. Cette onde va provoquer un basculement des spins dans le plan transverse, perpendiculaire au champ magnétique principal.
On parle alors d'excitation des spins. Plus l'excitation dure longtemps, plus l'aimantation longitudinale diminue.
Relaxation et mesure du signal
Lorsqu'on arrête l'onde radiofréquence, les protons reviennent à leur position d'équilibre en restituant l'énergie accumulée sous forme d'un signal mesurable par une antenne réceptrice.
Ce signal décroit au cours du temps selon deux constantes de temps:
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Le temps de relaxation longitudinale T1 qui correspond au retour à l'équilibre dans la direction longitudinale.
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Le temps de relaxation transversale T2 qui correspond à la disparition de l'aimantation dans le plan transverse.
Ces deux paramètres T1 et T2 dépendent des tissus et permettent d'obtenir différents contrastes sur les images IRM.
Codage spatial par les gradients de champ
Pour localiser précisément l'origine du signal, on applique des gradients de champ magnétique qui vont induire de légères variations de la fréquence de résonance en fonction de la position dans l'espace.
Un traitement informatique permet ensuite de reconstruire une image 2D ou 3D des structures anatomiques, avec une très bonne résolution spatiale de l'ordre du millimètre.
Avantages et inconvénients de l'IRM
Avantages
L'IRM présente de nombreux avantages par rapport aux autres techniques d'imagerie médicale:
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Excellente résolution en contraste, notamment pour les tissus mous.
Bonne résolution spatiale, de l'ordre du millimètre.
Coupes dans tous les plans de l'espace.
Reconstructions 3D possibles.
Absence d'irradiation pour le patient.
Exploration fonctionnelle possible (IRMf).
Inconvénients
Les principaux inconvénients de l'IRM sont :
Coût élevé de l'appareillage.
Examens longs (30 à 60 minutes typiquement).
Bruits importants.
Contre-indications chez les porteurs de matériel métallique.
Artefacts possibles liés aux métaux.
Impossibilité d'examiner les patients claustrophobes.
Difficulté d'explorer les patients agités.
Pourquoi faire une IRM après un scanner ?
Dans de nombreux cas, l'IRM est indiquée en deuxième intention après la réalisation d'un scanner.
En effet, le scanner calcule l'absorption des rayons X par les tissus et est donc très performant pour visualiser les structures osseuses.
L'IRM, qui utilise les propriétés magnétiques des tissus mous, est quant à elle optimisée pour l'étude des parties molles comme le cerveau, la moelle épinière, les muscles et les tendons.
Ainsi, il est fréquent qu'un scanner soit réalisé en première intention pour une exploration d'ensemble, par exemple après un traumatisme. Puis, une IRM peut être prescrite en complément pour étudier plus finement une zone précise avec une meilleure résolution en contraste.
Quelques exemples où l'IRM est indiquée après un scanner:
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Suspicion de lésion de la moelle épinière après un scanner de la colonne vertébrale.
Bilan d'extension d'une tumeur cérébrale.
Exploration des artères après un scanner des vaisseaux.
Bilan des parties molles après une fracture vue au scanner.
Suspicion de lésion méniscale ou ligamentaire du genou.
L'IRM apporte donc des informations complémentaires essentielles non visibles au scanner. Sa capacité à différencier finement les tissus mous en fait un examen très utile après une première exploration scanner.
Principales indications de l'IRM
Les domaines d'application de l'IRM sont nombreux. Voici les principales indications:
Neurologie
L'IRM est l'examen de référence pour l'exploration du cerveau et de la moelle épinière. Elle permet de détecter :
- Tumeurs cérébrales
- Sclérose en plaques
- Malformations vasculaires
- Traumatismes crâniens ou médullaires
- Maladies dégénératives (Parkinson, Alzheimer)
Orthopédie
L'IRM est très utilisée pour l'étude des articulations et des tissus mous péri-articulaires:
- Tendons et ligaments
- Cartilages
- Ménisques
- Hernies discales
Elle permet aussi d'explorer les os et d'y détecter d'éventuelles fractures.
Oncologie
L'IRM est très utilisée pour le diagnostic et le suivi des tumeurs:
- Tumeurs cérébrales
- Tumeurs ORL
- Cancer du sein
- Cancer de la prostate
- Tumeurs hépatiques
- Cancer du pancréas...
L'IRM permet aussi de détecter d'éventuelles métastases.
Cardiologie
L'IRM cardiaque donne des informations précises sur l'anatomie et la fonction du cœur.
Elle permet notamment de mesurer le débit cardiaque, l'épaisseur du myocarde ou encore de caractériser une pathologie valvulaire.
Angiographie
L'angiographie par IRM visualise de façon non invasive les vaisseaux sanguins dans différentes parties du corps: cervaux, thorax, abdomen, membres...
Elle permet de détecter des rétrécissements (sténoses) ou des anomalies de la paroi vasculaire.
Déroulement d'un examen IRM
Avant l'examen
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Le patient doit retirer tous les objets métalliques: bijoux, montre, cartes bancaires, piercings...
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Le patient est installé en position allongée, sur le dos ou sur le ventre selon la zone à examiner.
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On place une ou plusieurs antennes autour de la région à explorer.
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Dans certains cas, on pose un cathéter veineux pour injecter un produit de contraste.
Pendant l'examen
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Le patient est introduit dans l'appareil pour la phase d'acquisition des images.
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Il doit rester parfaitement immobile, en respirant calmement. La durée d'acquisition varie de 15 à 90 minutes.
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Des bruits répétitifs sont générés par l'appareil pendant l'examen.
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Une injection de produit de contraste paramagnétique est réalisée si nécessaire pour améliorer le contraste.
Après l'examen
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Le radiologue analyse les images et rédige un compte-rendu détaillé.
Le patient peut reprendre ses activités normales.
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Les résultats de l'IRM sont communiqués au patient soit directement, soit par l'intermédiaire du médecin prescripteur.
Contre-indications et précautions
Contre-indications
L'IRM est contre-indiquée chez les patients porteurs de:
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Stimulateurs cardiaques ou défibrillateurs non compatibles IRM.
Implants cochléaires non compatibles IRM.
Clips d'anévrisme intracrânien métalliques.
Éclats métalliques intraoculaires.
Certains clips chirurgicaux ou valves cardiaques métalliques.
Précautions
Des précautions sont à prendre chez:
Les patients anxieux ou claustrophobes.
Les porteurs de piercings.
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Les porteurs de pompes à médicament ou de prothèses métalliques.
Les femmes enceintes (examens justifiés uniquement).
Une consultation préalable est recommandée pour déterminer si l'examen est réalisable.
Quels sont les risques de l'IRM ?
Risques liés au champ magnétique intense
Le champ magnétique intense de l'IRM peut interagir avec certains dispositifs médicaux et causer des dysfonctionnements graves. D'où l'importance de respecter scrupuleusement les contre-indications.
Le champ statique de l'IRM n'a jamais été associé à des effets nocifs avérés sur l'organisme.
Risque de brûlure
Le passage rapide des gradients de champs magnétiques peut induire des courants électriques dans certains tissus excitables et provoquer potentiellement des brûlures. Ce phénomène reste exceptionnel.
Risque lié aux agents de contraste
Les produits de contraste à base de gadolinium peuvent provoquer dans de très rares cas une réaction allergique sévère.
Chez les insuffisants rénaux, ils accroissent le risque de fibrose systémique néphrogénique, une maladie grave rare.
Risque vital chez les porteurs de matériel incompatible
La présence de matériel métallique incompatible avec l'IRM peut causer un dysfonctionnement vital du dispositif (stimulateur cardiaque...) ou une migration de l'objet sous l'effet des forces magnétiques. D'où l'importance de respecter les contre-indications.
Dernières innovations technologiques
IRM à très haut champ (> 3 Teslas)
Des imageurs à très haut champ magnétique (7 à 11,7 Teslas) sont développés dans certains centres de recherche. Ils apportent une résolution accrûe mais leur utilisation clinique reste limitée à ce jour.
IRM multiparamétrique
Cette IRM combine plusieurs séquences et la spectroscopie pour aboutir à une caractérisation plus fine des tissus.
Elle est notamment très utile en oncologie pour le diagnostic et l'évaluation thérapeutique.
IRM hybride
L'IRM hybride associe l'IRM à d'autres modalités comme la tomographie par émission de positons (TEP).
Cette technologie améliore la précision diagnostique en fusionnant les informations anatomiques de l'IRM et fonctionnelles de la TEP.
IRM interventionnelle
Cette technique permet de guider en temps réel des gestes interventionnels sous IRM comme des biopsies, des radiofréquences ou des injections articulaires.
Conclusion
Grâce à sa capacité unique à différencier les tissus mous, l'IRM s'est imposée en quelques décennies comme un outil diagnostic incontournable dans de nombreux domaines médicaux.
Les progrès technologiques se poursuivent pour améliorer encore la précision diagnostique et développer de nouvelles applications thérapeutiques.
La maîtrise complète des contre-indications et la formation des praticiens restent des enjeux primordiaux pour que les bénéfices de l'IRM l'emportent sur les risques potentiels.
Sources:
- Site web de la Société Française de Radiologie.
- Bulletin épidémiologique hebdomadaire n°9-10, 5 avril 2011.
- Article scientifique "Principe de formation de l’image en imagerie par résonance magnétique" (Journal de Radiologie Diagnostique et Interventionnelle 2012).
- Article scientifique "Apport de l'IRM dans le diagnostic et le suivi des tumeurs" (Oncologie 2007).
- Article scientifique "IRM cardiaque : aspects techniques et cliniques" (Journal de Radiologie Diagnostique et Interventionnelle 2003).
- Thèse d'exercice "Intérêt de l'IRM dans la stratégie diagnostique des atteintes ostéo-articulaires" (Université de Picardie Jules Verne, 2015).
- Article scientifique “Brain magnetic resonance imaging at ultra-high field: Will it make the difference?” (Brain Imaging and Behavior 2020).
- Article scientifique “Multiparametric MRI of the prostate: Advances in image acquisition and interpretation” (Clinical Radiology 2020).
- Haute Autorité de Santé - IRM - Rapport d'évaluation technologique (mai 2011).
- Société Française de Radiologie - Guide du bon usage des examens d'imagerie médicale (novembre 2005).