Une image plus complète de vos poumons

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) peut créer des images détaillées de presque tous les tissus du corps, permettant aux médecins de surveiller le flux sanguin dans le cerveau, de cartographier les limites des tumeurs et de trouver des disques intervertébraux glissés. Mais l'IRM conventionnelle, qui image l'eau dans le corps, produit de mauvaises images des poumons, qui sont pleins d'air, et donne une image incomplète des fonctions pulmonaires. Aujourd'hui, des chercheurs du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, MA, ont construit un appareil d'IRM bon marché qui utilise un champ magnétique faible pour imager des aspects critiques de la physiologie pulmonaire qui sont invisibles aux techniques d'imagerie conventionnelles.

IRM debout : Un système d'IRM bon marché pour visualiser la fonction pulmonaire utilise des pièces disponibles dans n'importe quelle quincaillerie. Les sujets assis et couchés à l'intérieur du scanner portent une antenne faite d'un tube en carton, de bobines de fil et d'un revêtement en caoutchouc. La disposition en forme de clôture de fils métalliques dirige un faible champ magnétique vers le sujet. En bas se trouve le scientifique invité de Harvard, Matthew Rosen, qui a construit le système.

Dirigé par Matthieu Rosen , chercheur invité au centre Harvard-Smithsonian, et Ronald Walsworth , maître de conférences en physique à Harvard, les chercheurs ont construit un scanner IRM qui image la façon dont le gaz circule dans les poumons et la quantité d'oxygène absorbée dans les tissus pulmonaires. Ils ont utilisé le système pour étudier comment la fonction pulmonaire diffère en position couchée, assise ou debout, et prévoient une étude sur l'asthme en conjonction avec le Centre Martinos d'imagerie biomédicale En Boston. Le système n'a pas encore été utilisé pour comparer les patients sains et malades. S'il fait ses preuves dans les essais cliniques, les chercheurs de Harvard pensent qu'il serait peu coûteux et suffisamment simple pour être utilisé dans les cabinets de pneumologues.

La fonction pulmonaire dépend de l'orientation du corps, mais il n'a pas été possible de l'étudier auparavant car l'IRM conventionnelle obligerait les patients à s'allonger sur le dos. (La TEP peut être utilisée pour examiner certains aspects de la physiologie des poumons, mais elle donne des informations limitées.) Les symptômes de l'asthme peuvent être exacerbés lorsque les patients se couchent, par exemple. Le système Harvard permet l'imagerie avec le patient dans n'importe quelle orientation, ce que personne n'a jamais été capable de faire, dit Bastiaan Driehuys , professeur adjoint au Center for In Vivo Microscopy de l'Université Duke.

Le système ouvert d'IRM peut également permettre de surveiller la fonction pulmonaire des nouveau-nés en soins intensifs sans les sortir de leur couveuse. Les chercheurs ont déposé un brevet provisoire pour cette application.

Contrairement à l'IRM conventionnelle, qui image les protons dans les molécules d'eau, le système d'IRM de Harvard surveille le gaz d'hélium polarisé magnétiquement inhalé par les sujets. L'IRM conventionnelle nécessite un aimant environ 150 fois plus puissant que celui du système Harvard pour aligner magnétiquement les protons à l'intérieur du corps. Mais l'hélium utilisé dans le système Harvard est aligné magnétiquement avant que le patient ne l'inhale, ce qui permet d'utiliser un aimant très faible à l'intérieur du scanner.

Contrôle pulmonaire : Les images des poumons d'un sujet sain prises dans le système d'IRM de Harvard montrent les concentrations régionales d'oxygène en position couchée (à gauche) et assise (à droite).

Dans l'imageur de Rosen, le champ magnétique est généré par deux bobines montées sur ce qui ressemble à deux treillis de jardin en métal. Les grilles métalliques et les anneaux de ces structures dirigent le champ vers une personne allongée, debout ou assise au centre. (Dans les appareils d'IRM conventionnels, un aimant cylindrique qui entoure le patient en décubitus dorsal produit un champ magnétique puissant.) Le sujet porte sur sa poitrine une antenne constituée d'un tube en carton enveloppé d'une bobine de fil et recouvert de caoutchouc. Après avoir inhalé un mélange d'hélium polarisé et d'air à travers un tube, le sujet doit rester assis et retenir sa respiration jusqu'à 30 secondes pendant que l'antenne capte le spin magnétique de l'hélium dans les poumons du sujet. Rosen dit que le système a coûté moins de 100 000 $ à construire.

Dans leur imageur, Rosen et Walsworth peuvent voir la position des atomes d'hélium dans les poumons d'un sujet. Les molécules d'oxygène influencent le spin de l'hélium polarisé, de sorte que le système Harvard peut également visualiser la concentration d'oxygène dans les poumons. S'il est élevé dans une région du poumon, l'oxygène n'est pas bien absorbé et le sujet peut avoir une mauvaise fonction pulmonaire.

Il existe plusieurs autres groupes utilisant du gaz polarisé pour créer des images IRM des poumons, explique Driehuys. Mais tous les autres groupes utilisent des systèmes d'IRM coûteux et disponibles dans le commerce. Ce qui rend le travail de Rosen et Walworth unique, dit Driehuys, c'est qu'ils ont construit leur propre scanner IRM bon marché et de faible puissance.

Les chercheurs de Harvard-Smithsonian adaptent maintenant leur système pour raccourcir le temps nécessaire à l'imagerie. Vous devez rester immobile et retenir votre souffle, dit Rosen, ce qui peut être difficile pour les personnes dont la fonction pulmonaire est compromise.

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