Neuro-Imagerie

Neurophysiologie. 2017

Florence PerrinUniversité Montpellier

INSERM U 1198MMDN – Molecular mechanisms of Neurodegenerative diseases

@:florence.perrin@umontpellier.fr

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.