L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est l’un des outils les plus précieux utilisés par les médecins pour diagnostiquer une maladie. Pourtant, même avec les scanners avancés d’aujourd’hui, il reste difficile de produire des images claires de certaines zones. Les structures cérébrales profondes et les tissus délicats de l’œil et de l’orbite environnante sont particulièrement difficiles en raison du matériel responsable de la transmission et de la réception des signaux radiofréquences.
Aujourd’hui, une équipe dirigée par Nandita Saha, doctorante au laboratoire expérimental de résonance magnétique à champ ultra-élevé du professeur Thoralf Niendorf au Centre Max Delbrück, a développé une nouvelle antenne IRM basée sur des matériaux d’ingénierie avancés. L’innovation produit des images plus nettes en moins de temps et peut être intégrée aux systèmes IRM existants plutôt que de nécessiter des machines entièrement nouvelles. Leurs conclusions ont été publiées dans Matériaux avancés.
Le projet a réuni des experts en physique IRM, en ophtalmologie clinique et en imagerie translationnelle du centre Max Delbrück et du centre médical universitaire de Rostock. Les chercheurs de Rostock contribuent également à valider la technologie pour une utilisation clinique future.
“En utilisant les concepts des métamatériaux, nous avons pu guider les champs de radiofréquences plus efficacement et démontrer comment la physique avancée peut améliorer directement l’imagerie médicale”, explique Niendorf, auteur principal de l’article. “Ce travail montre une voie vers des examens IRM plus rapides et plus clairs qui pourraient bénéficier aux patients dans de nombreux domaines cliniques.”
Les métamatériaux améliorent les performances de l’IRM
Les scanners IRM créent des images en envoyant des signaux radiofréquences (RF) dans le corps tandis qu’un puissant champ magnétique est appliqué. À mesure que les tissus réagissent à ces signaux, le scanner collecte les informations nécessaires pour générer une image. Des signaux plus forts produisent généralement des analyses plus claires et plus détaillées.
Les antennes IRM traditionnelles, également connues sous le nom de bobines RF, ont souvent du mal à collecter suffisamment de signaux provenant des tissus situés profondément à l’intérieur du corps ou dans des régions anatomiquement complexes. En conséquence, la qualité de l’image peut en souffrir et les sessions de numérisation peuvent prendre plus de temps.
Pour surmonter cette limitation, les chercheurs ont incorporé des métamatériaux directement dans l’antenne IRM. Les métamatériaux sont des structures spécialement conçues qui interagissent avec les ondes électromagnétiques d’une manière que les matériaux naturels ne peuvent pas. Lors des tests, la nouvelle antenne a renforcé les signaux provenant des tissus ciblés, augmenté la résolution spatiale, amélioré la netteté de l’image et accéléré la collecte de données.
Un avantage important est que l’antenne est compatible avec les équipements IRM existants, éliminant ainsi le besoin d’une nouvelle infrastructure coûteuse. Les chercheurs ont testé la conception en imageant l’œil et l’orbite de volontaires à l’aide d’un scanner IRM de 7,0 Tesla.
“Notre recherche démontre une pertinence évidente pour les applications ophtalmologiques, car elle peut faciliter une IRM de l’œil anatomiquement détaillée et à haute résolution spatiale”, explique le professeur Oliver Stachs, co-auteur de l’article à l’Université de médecine de Rostock. “Cela offre le potentiel d’ouvrir une fenêtre sur l’œil et sur des processus (patho)physiologiques qui, dans le passé, étaient largement inaccessibles.”
Potentiel au-delà de l’imagerie oculaire
“Notre objectif était de repenser le matériel d’IRM à partir de la physique moderne de la conception des antennes”, ajoute Saha.
Elle affirme que la technologie pourrait également être adaptée pour aider à protéger les parties sensibles du corps lors des examens IRM en réduisant la chaleur indésirable autour des implants médicaux. En outre, cela pourrait améliorer les traitements du cancer guidés par IRM en dirigeant plus précisément l’énergie RF pour des procédures telles que l’hyperthermie tumorale ou l’ablation thermique des tissus.
Des analyses plus rapides et de meilleurs diagnostics
Les examens IRM peuvent être longs et inconfortables, en particulier lorsque les examens doivent être répétés car des détails anatomiques importants sont difficiles à capturer. En produisant plus rapidement des images plus claires, la nouvelle antenne pourrait réduire les temps de numérisation tout en donnant aux médecins une plus grande confiance dans leurs diagnostics.
L’antenne étant compacte et légère, elle peut également être personnalisée pour différentes parties du corps, améliorant potentiellement le confort du patient pendant l’imagerie.
Niendorf affirme que la conception pourrait éventuellement être adaptée aux systèmes d’IRM fonctionnant à des intensités de champ magnétique inférieures et supérieures à 7,0 T. Elle pourrait également être adaptée à l’imagerie d’organes au-delà de l’œil, de l’orbite et du cerveau, ou utilisée pour surveiller le métabolisme et suivre la manière dont les médicaments se déplacent dans le corps.
La technologie pourrait également améliorer les techniques d’IRM spécialisées qui imagent des atomes autres que l’hydrogène, notamment le sodium et le fluor, en générant des signaux plus forts et des images de meilleure qualité.
“Les innovations en matière de matériel d’imagerie ont le potentiel de transformer les diagnostics, et cette étude constitue une étape importante vers la technologie IRM de nouvelle génération”, déclare le Dr Ebba Beller, co-auteur de l’article au centre médical de l’université de Rostock.
Prochaines étapes
L’équipe de recherche prépare des études cliniques plus vastes impliquant plusieurs hôpitaux tout en modifiant l’antenne pour des organes supplémentaires, notamment le cœur et les reins. La collaboration de longue date entre Stachs et Niendorf se poursuivra également par le biais de nominations réciproques de scientifiques invités.
Le projet a été financé par la DFG dans le cadre d’une collaboration entre le Centre Max Delbrück et l’Université de médecine de Rostock.
