Exposé sur l'imagerie médicale à l'échelle nanométrique

« Texte PEI : 1.Intro : [Nathan] Bonjour à toutes et à tous, moi kyllian et kilian allons vous présenter notre projet sur l'imagerie à l’échelle nanométrique.

Commençons tout d’abord en expliquant c’est quoi l’imagerie médicale. L’imagerie médicale regroupe tous les moyens d'acquisition et de restitution d'images du corps humain tout ça à partir de différents phénomènes physiques tels que l'absorption des rayons X, la résonance magnétique nucléaire, la réflexion d'ondes ultrasons. 2.L’IRM : a.

Intro : [Nathan] Pour notre projet on a décidé de se concentrer sur l’irm, alors tout d’abord nous avons tous été un jour confronté à un irm en voici un exemple (Cf Diapo 2) ceci est un irm d’une personne de notre groupe nous vous laissons deviner.

Mais pour autant l’irm n’est pas seulement ce que à quoi les gens pense, c’est bien plus qu’une machine c’est une vrai technique d’imagerie. a.

Le Phénomène derrière : [Kyllian] Le nom IRM veut en fait dire Imagerie par résonance magnétique nucléaire, ainsi le phénomène qui nous intéresse est la résonance magnétique nucléaire. Ce phénomène se concentre sur les protons nous allons alors se concentrer sur l’atome d’hydrogène car il ne possède qu’un seul proton.

(Cf diapo 4) Ce proton est chargé positivement et il est caractérisé par un spin c'est-à-dire le fait qu’il tourne sur lui-même. Le fait de tourner sur lui même et d’être chargé positivement ça va créer une alimentation comme on peut le voir ici (Cf diapo 5). On va également se focaliser sur l’atome d’hydrogène car notre corps est composé à plus de 60% d’atome d’hydrogène. b.

L’alignement : [Kyllian] Ainsi ce proton chargé positivement et caractérisé par un spin est d’après les lois de Maxwell sensible au champ magnétique. Dans le corps humain l’on va avoir différents atomes d’hydrogènes avec chacun une alimentation dirigée dans un sens.

Le fait de soumettre différents atomes à un champ magnétique va faire aligner leur aimantation dans le sens du champ magnétique.

Comme on peut le voir ici (Cf diapo 6). On peut également voir avec cette image plus détaillée où à gauche l’on a l’état initial c'est-à-dire sans champ magnétique et à droite avec champ magnétique (Cf Diapo 7). c.

Champ Magnétique : [Kilian] Dans notre cas ici le champ magnétique va être créé grâce à une bobine comme celle que nous vous avons ramené (montré la bobine).

Ici l’on voit donc que, en fonction du courant induit, l'on va avoir un sens de champ magnétique différent (Cf Diapo 8). Pour ce qui est de la puissance du champ magnétique il faut savoir que la terre à un champ magnétique d’une puissance de 50 micro Tesla (10e-5 ) alors que celui qui va être utilisé dans l’irm varie entre 2 et 7 Tesla (Cf Diapo 9) (environ 500 mille fois plus grand).

Ainsi à cause de ce champ magnétique puissant, le médecin qui y est confronté toute la journée peut être soumis à des symptômes tels que des nausées, pour éviter cela il va se mettre derrière une vitre de protection (Cf Diapo 10). d.

Stimulation : [Kyllian] Revenons à la phase d'alignement, suite à cet alignement les atomes d'hydrogène et surtout les protons vont être stimulé par onde radio (Cf Diapo 12).

Avec cette stimulation, la direction de l'aimantation des protons va se décaler à 90°.

Ces atomes sont stimulés par des ondes d’une fréquence bien particulière. e.

Onde radio : [Nathan] Ici l’on à donc l’appareil qui va envoyer des photons et ainsi l’on va avoir une intéraction onde matière suivant l’équation de l’énergie du photon 𝐸 = ℎν ou ici h est la constante de planck et v est la fréquence de l’onde envoyé où ν = 𝑐 λ (Cf Diapo 13).

Nous vous rappelons d’ailleurs que les ondes radio ont des fréquences faibles car elles ont des longueurs d’onde très élevées (Cf Diapo 14). f.

Relaxation : [Kyllian] Par la suite l’on va stopper cette stimulation, en la stoppant les atomes vont revenir à leur position initiale en un certain temps l’on appelle cette phase la relaxation (Cf Diapo 15).

On va ici mesurer le temps que mettent les différents protons à retrouver leur position initiale. Comme on peut le voir sur cette courbe on va ainsi pouvoir dresser un graphique de la position en fonction du temps (Cf Diapo 16).

On va ici avoir une position longitudinale et transversale.

On va alors obtenir un temps de relaxation longitudinal et transversal.

Ici le temps de relaxation Longitudinal est le temps T1 et le temps Transversal est T2.

Ce phénomène de relaxation longitudinal suit donc une dynamique exponentielle, donc logiquement il faudrait un temps infini pour que tous les spins se retrouvent alignés ont défini alors T1 le temps mis pour retrouver 63% de l'aimantation longitudinal à l’équilibre. g.

Formation de l’image par un processus informatique : [Kilian] A la fin du temps de relaxation des protons hydrogènes, des signaux d'intensité différentes sont émis par le tissu sain et le tissu pathologique ( malade ), la différence d’intensité de ces signaux permet la création d’une image par un processus informatique.

Si le tissu pathologique a des propriétés paramagnétiques proches du tissu sain, la maladie peut être difficile à détecter. h.

Les Agents de contrastes : [Kilian] Un agent de contraste est un liquide qui peut être injecté dans une veine ou une articulation, 3+ l’agent de contraste le plus utilisé aujourd’hui est le gadolinium avec l’ion 𝐺𝑑 , du fait de ses propriétés paramagnétiques (cet agent réagit aussi au champ magnétique), l’injection d’agents de contraste a pour but d’accélérer les vitesses de relaxation magnétiques des protons des molécules d’eau, c’est-à-dire de raccourcir le temps pendant lequel les spins de ces protons regagnent leur état initial après excitation par l’onde de radiofréquence. ( Certaines molécules d’eau entrent dans la sphère interne du complexe et interagissent avec le gadolinium, ce qui a pour effet d’augmenter la vitesse de relaxation et donc l’intensité du signal IRM dans cette région ).

C’est ce qui permet d’augmenter le contraste du signal observé par IRM.

Il faut noter que ce n’est pas l’agent de contraste qui est visualisé en IRM mais son influence sur la relaxation des protons de l’eau située autour de l’agent de contraste.

Exemple du Gadolinium : Les ions gadoliniums sont normalement dangereux mais associés à des ligands (une molécule ou un ion qui se lie à un atome central dans un complexe chimique) organiques qui permettent et sa diffusion, et son excrétion dans l’urine. C'est ce qui garantit son innocuité et son efficacité. Il existe différents types de produits de.... »