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Neuro-Imagerie
Neurophysiologie. 2017
Florence PerrinUniversité Montpellier
INSERM U 1198MMDN – Molecular mechanisms of Neurodegenerative diseases
Imagerie Anatomique et Fonctionnelle
Techniques d’imagerie médicale
EchographieI.R.M. (Imagerie par Résonnance Magnétique)
Activité électrique EEG, Potentiels évoqués, MEG
T.E.P. (tomographie par émission de positons)
Radiologie StandardScanner à rayon X (CT scan)
Radiologie Standard(Rayon X)
Tube à RX
Rayons X
Récepteur
RX non absorbés
1895. William Rontgen
Plus le corps traversé est dense, plus il absorbe lesRX (os apparaît blanc)
Moins le corps traversé est dense, moins il absorbeles RX (air apparaît noir)
Image 2D
Radiologie Standard
Scanner à RXTomodensitomètre
Composé d’un anneau
A l’intérieur est fixé un TUBE A RAYONS X ROTATIF faisant face à des détecteurs couplés à un ordinateur
Tube à RX
Détecteurs
Scanner
Explorer un crâne: temps d’acquisition 5 à 10 sec.
Faisceaux de RX plus ou moins absorbés par lestissus
On obtient une image d’1mm = 1 coupe axiale
En faisant avancer la table:
- en continu = scanner hélicoïdal- par étape = scanner séquentiel
Scanner
Avantages : faible coût donc appareillage courant
Inconvénients : ne montre que l’anatomie ducerveau et non sa fonction, technique peurésolutive
Images numériques en 2D qui permettent d’obtenirpar reconstruction des images en 3D
Scanner
Serimedis, Banque d’images INSERM
Echographie1951. Destiné à la recherche des tumeurs cérébrales
ONDES ULTRA SONORES(même principe physique que le sonar des sous-marins)
Ondes sont plus ou moins réfléchiespar la structure organique rencontrée
On obtient différents niveauxd’échogénécité (différents gris) quipermettent d’établir un diagnostique
Echographie
Serimedis, Banque d’images INSERM
6 mois
3ème trimestre, cervelet
Tomographie par émission de positon (TEP)
Visualisation des zones d’activations cérébrales. Lescellules activées utilisent plus de glucose etd’oxygène que les cellules au repos.
Augmentation du débit cérébral local.
Changement mesuré à l’aide de marqueursradioactifs.
TEP
Principe : injection d’un traceur marqué par unatome radioactif (carbone, fluor, azote,oxygène...) qui émet des positons.
TEP
Mesures en 3D de l'activité métabolique
Sujet au repos. Gamme de couleurs :débit sanguin.Vert: valeur moyenne (50ml/mn/100g).Bleus : diminution jusqu'à 20%.Débit sanguin plus élevé dans les zonescentrales et temporales jaunes.
Sujet qui écoute et répète des mots.Débit sanguin augmenté dansl'hémisphère gauche au niveau deszones du langage.
TEP
Serimedis, Banque d’images INSERM
Avantages : images quantifiées de l’activité ducerveau, étude dans le cerveau du devenir d’ungrand nombre de molécules organique ou demédicaments.
Inconvénients : nécessite l’injection d’un produitradioactif, technique lourde et couteuse,utilisation d’atomes radioactif de très courtepériode (labo de chimie sur place), ne montre pasl’anatomie du cerveau.
TEP
Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)
RMN: 1946IRM: 1973IRM fonctionnelle: 1992IRM de diffusion appliquée autracking: 1999
Aimant 10 - 30 000 x champ magnétique terrestre
M. BrammerCenter for Neuroimaging Sciences, London, UK
IRM
IRM - Principe
Eau : 70-75% du corps.Basée sur l’observation de la résonancemagnétique nucléaire des protons de l’eau.
Dans notre corps, les protons -sont orientés au hasard-et ne tournent pas tous ensemble : ils sont déphasés.
Le rangement s’impose avant d’obtenir une image!
Champ B
- les protons regardent tous dans la même direction- ne tournent toujours pas de manière synchrone etrestent déphasés.
Stimuler les protons: apport d’énergie. Grâce à uneonde radio de fréquence identique à la fréquence derotation des protons.
= phénomène de résonance
Conséquence 1
Les protons se mettent à tourner de façon synchrone: enfin alignés et en phase.
Conséquence 2
La direction des protons bascule un peu par rapport à l’axe de l’aimant.
Arrêt de l’onde radio:H+
𝑓 𝑥 = 𝑎0 +
𝑛=1
∞
𝑎𝑛 cos𝑛𝜋𝑥
𝐿+ 𝑏𝑛 sin
𝑛𝜋𝑥
𝐿Fourier
IRM : principe
Relâchement de l’NRJ Retour à l’NRJ de base
H+ perdent l’NRJ pricipalement de 2 façon : temps derelaxation T1 (longitudinal) et T2 (transversal)
Images différentes(contrastes différents, différentes structures)
T1 et T2 sont différent en fonction des tissus.
Images en T1 &T2
Body tissue Appearance in T1 Appearance in T2
White matter
Gray matter
Spinal fluid
Hematoma
Bright
Dark
Dark
Bright
Dark
Bright
Bright
dark
IRMAgents de contrastes : perfusion
M. BrammerCenter for Neuroimaging Sciences, London, UK
IRMTenseurs de diffusion
Isotrope
Plusieurs images qui donnent la direction des flux d’H2O. Mesure de l’anisotropie.
LCR
Mvt browniens
Anisotrope
Myéline
Cartes DTIDiffusion moyenne Anisotropie
Orientations codées en couleurs
Tractography: Corticospinal Tract
W.Zhan et. al.
Tractography: Corpus Callosum
W.Zhan et. al.