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IRM portable et bon marché
Les chercheurs ont mis au point une nouvelle technique d'imagerie par résonance magnétique (IRM) qui est beaucoup moins chère et plus portable que la technologie actuelle. Bien qu'il ne soit pas réalisable pour de nombreuses applications médicales traditionnelles, l'appareil pourrait être utile, disent-ils, dans les domaines de la biotechnologie, de la géologie et de l'industrie, où les aimants haute puissance sont trop chers ou les échantillons contiennent des propriétés magnétiques qui interfèrent avec les champs magnétiques élevés.
Une nouvelle méthode d'IRM utilise des aimants et des lasers de faible puissance. Premièrement, les atomes d'un échantillon sont exposés à un champ magnétique variable qui les aligne dans différentes directions. Ensuite, une fois les atomes concentrés dans une chambre de détection, leur position d'origine peut être déterminée par leur alignement. Une lumière laser traversant un gaz polarisé lit les signaux magnétiques de l'échantillon, qui peuvent être reconstruits sous forme d'image. (Crédit : Shoujun Xu, UC Berkeley)
Les scanners IRM créent des images des structures internes des tissus vivants, du flux de fluides dans les tuyaux ou de la structure d'objets tels que des roches et des fossiles. Le principal inconvénient de l'IRM est qu'elle nécessite des champs magnétiques puissants générés par des aimants supraconducteurs pour produire des signaux détectables, ce qui en fait une technologie coûteuse et lourde.
Un nouvel appareil d'IRM radicalement différent, développé dans les laboratoires de Alexandre Pins et Dmitry Budker à l'Université de Californie à Berkeley, pourrait résoudre ces problèmes. Il repose sur des aimants de faible puissance et ne coûte que quelques milliers de dollars. L'équipe espère finalement minimiser la configuration actuelle et ainsi créer un appareil portable alimenté par batterie qui peut être utilisé n'importe où.
Ce groupe et d'autres personnes regardent autour de nous et disent, oublions la façon typique dont nous faisons la résonance magnétique, dit Andrew Webb , spécialiste en IRM à la Penn State University. Cette approche offre une manière complètement différente de détecter ce signal d'IRM, dit-il.
Dans les scanners IRM traditionnels, un champ magnétique puissant et uniforme force certains des atomes d'hydrogène à l'intérieur d'un patient ou d'un échantillon à tourner dans la même direction. Une impulsion de radiofréquence fait ensuite que les atomes d'hydrogène alignés changent de direction et entrent dans un état de haute énergie. Lorsque l'impulsion se termine, ces atomes se réalignent progressivement tout en dégageant de l'énergie. Une bobine magnétique dans la machine IRM peut détecter cette énergie, qui est utilisée pour créer l'image.
Le nouveau dispositif, appelé magnétomètre atomique optique, est conçu pour imager des fluides comme les gaz et l'eau. Le matériau échantillon est d'abord polarisé avec un aimant. Ensuite, il est exposé à un champ magnétique variable, dans lequel chaque atome de l'échantillon reçoit un niveau de magnétisme différent, ce qui lui donne un spin différent.
L'échantillon se déplace ensuite dans une chambre de détection. Contrairement à l'IRM traditionnelle, cependant, où les informations structurelles sont détectées à l'aide d'une bobine magnétique, le laboratoire de Budker a développé un moyen de détecter le signal IRM à l'aide de la lumière. Une cellule de verre près de la chambre est remplie d'atomes de rubidium, qui sont très sensibles aux changements de champs magnétiques et peuvent détecter les signaux magnétiques de l'échantillon. Lorsqu'une lumière laser sonde les atomes de rubidium, ils modifient la polarisation de la lumière laser en fonction de la force des champs magnétiques qu'ils détectent. Les signaux peuvent ensuite être reconstruits en une image. (Une description de l'appareil et des résultats préliminaires ont été publiés le mois dernier dans le Actes de l'Académie nationale des sciences. )
L'aspect le plus intéressant de l'étude est qu'elle combine deux technologies qui sont à la fois jeunes et pourraient être encore améliorées, dit Michel Romalis , un physicien de l'Université de Princeton qui développe des techniques d'IRM similaires. Avec ces deux technologies, vous pouvez créer un système assez simple et peu coûteux, dit-il.
Bien qu'elle apporte une solution créative à certains problèmes d'imagerie, la méthode n'est probablement pas adaptée à une utilisation médicale généralisée pour le moment. Parce qu'elle repose sur l'accès aux fluides imagés, l'application médicale la plus réalisable serait l'imagerie des poumons à l'aide d'un gaz polarisé, explique Shoujun Xu, membre du laboratoire de Pines.
Au lieu de cela, les géologues pourraient l'utiliser en laboratoire pour étudier des échantillons de roches poreuses remplies de fluide, qui contiennent souvent des impuretés magnétiques qui interfèrent avec les aimants à haute puissance. Et avec d'autres améliorations, il pourrait un jour être utilisé par l'industrie pétrolière pour étudier les matériaux poreux comme les champs pétrolifères et les roches réservoirs, qui contiennent également des impuretés magnétiques.
Les chercheurs prévoient également d'appliquer la technique en microfluidique, qui utilise des technologies de laboratoire sur puce à petite échelle pour étudier les processus biologiques, rechercher de nouveaux médicaments et tester les niveaux de toxicité dans l'eau. Actuellement, les puces doivent être spécialement fabriquées pour être utilisées dans des champs magnétiques de haute puissance afin de surveiller les fluides et les réactions chimiques avec l'IRM.