L'homogénéité de l'IRM

L'uniformité du champ magnétique (ou homogénéité magnétique) désigne l'identité du champ magnétique dans un volume donné, c'est-à-dire si les lignes de champ magnétique sont identiques par unité de surface. Ce volume est généralement une sphère. L'unité d'uniformité du champ magnétique est le ppm (partie par million), soit la différence entre l'intensité maximale et l'intensité minimale du champ magnétique dans un espace donné, divisée par l'intensité moyenne du champ, et multipliée par un million.

L'IRM exige une grande uniformité du champ magnétique, qui détermine la résolution spatiale et le rapport signal/bruit de l'image dans la zone d'acquisition. Une faible uniformité du champ magnétique entraîne un flou et une distorsion de l'image. L'uniformité du champ magnétique dépend de la conception de l'aimant et de l'environnement extérieur. Plus la zone d'acquisition est grande, plus l'uniformité du champ magnétique toléré est faible. La stabilité du champ magnétique est un indicateur de la dérive de son intensité au fil du temps. Pendant la séquence d'acquisition, cette dérive affecte la phase du signal d'écho répété, ce qui provoque une distorsion de l'image et une diminution du rapport signal/bruit. La stabilité du champ magnétique est étroitement liée au type d'aimant et à la qualité de sa conception.

Les dispositions de la norme d'uniformité du champ magnétique sont liées à la taille et à la forme de l'espace de mesure. Généralement, on utilise un espace sphérique d'un certain diamètre centré sur l'aimant comme zone de mesure. L'uniformité du champ magnétique est habituellement représentée, pour un espace de mesure donné, par la variation de l'intensité du champ magnétique dans cet espace (en ppm). L'écart est exprimé en ppm, soit un millionième de l'intensité du champ magnétique principal. Cette unité de variation est généralement appelée ppm, et il s'agit d'une représentation en valeur absolue. Par exemple, l'uniformité du champ magnétique à l'intérieur du cylindre d'ouverture de contrôle par balayage est de 5 ppm. L'uniformité du champ magnétique dans un espace sphérique de 40 cm et 50 cm de diamètre, concentrique au centre de l'aimant, est respectivement de 1 ppm et 2 ppm. On peut également l'exprimer ainsi : l'uniformité du champ magnétique dans un cube de la zone de l'échantillon testée est de 0,01 ppm par centimètre cube. Quelle que soit la norme, en supposant que la taille de la sphère de mesure soit la même, plus la valeur en ppm est faible, meilleure est l'uniformité du champ magnétique.

Dans le cas d'un appareil IRM de 1,5 T, la fluctuation de dérive de l'intensité du champ magnétique, représentée par une unité de déviation (1 ppm), est de 1,5 × 10⁻⁶ T. Autrement dit, dans un système de 1,5 T, une uniformité du champ magnétique de 1 ppm signifie que le champ magnétique principal présente une fluctuation de dérive de 1,5 × 10⁻⁶ T (0,0015 mT) par rapport à l'intensité du champ magnétique de fond de 1,5 T. De toute évidence, dans les équipements IRM à différentes intensités de champ, la variation de l'intensité du champ magnétique, représentée par chaque unité de déviation (ppm), est différente. De ce fait, les systèmes à faible champ peuvent avoir des exigences moins strictes en matière d'uniformité du champ magnétique (voir tableau 3-1). Grâce à cette disposition, il est possible d'utiliser la norme d'uniformité pour comparer facilement des systèmes à différentes intensités de champ, ou différents systèmes à même intensité de champ, afin d'évaluer objectivement les performances de l'aimant.

Avant la mesure proprement dite de l'uniformité du champ magnétique, il est nécessaire de déterminer avec précision le centre de l'aimant, puis de placer la sonde de l'instrument de mesure d'intensité de champ (gaussmètre) sur la sphère spatiale d'un certain rayon, et de mesurer son intensité de champ magnétique point par point (méthode des 24 plans, méthode des 12 plans), et enfin de traiter les données pour calculer l'uniformité du champ magnétique dans tout le volume.

L'uniformité du champ magnétique varie en fonction de l'environnement. Même si un aimant répond à une norme donnée (valeur garantie par le fabricant) avant sa sortie d'usine, son uniformité se modifie après installation sous l'influence de facteurs environnementaux tels que le blindage magnétique (auto-blindage), le blindage RF (portes et fenêtres), le guide d'ondes (tube), la structure métallique entre les aimants et leurs supports, les matériaux de décoration, les luminaires, les conduits de ventilation, les conduits d'incendie, les extracteurs d'air de secours et les équipements mobiles (voitures, ascenseurs, etc.) situés à proximité des bâtiments. Par conséquent, la conformité de l'uniformité aux exigences de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) doit être vérifiée par des mesures effectuées lors de la réception finale. Le nivellement passif et actif du champ de la bobine supraconductrice, réalisé par le technicien d'installation du fabricant de l'appareil d'IRM en usine ou à l'hôpital, est essentiel pour améliorer l'uniformité du champ magnétique.

Afin de localiser spatialement les signaux recueillis lors de l'acquisition, l'équipement IRM doit également superposer le gradient de champ magnétique △B, dont l'amplitude augmente continuellement par rapport au champ magnétique principal B0. Il est indispensable que le gradient de champ △B superposé à un voxel donné soit supérieur à la déviation ou à la fluctuation du champ magnétique principal B0 ; à défaut, il modifierait, voire annulerait, le signal de positionnement spatial, générant ainsi des artefacts et dégradant la qualité de l'image.

Plus les variations et les fluctuations du champ magnétique généré par le champ magnétique principal B0 sont importantes, plus l'uniformité du champ magnétique est faible, plus la qualité de l'image est médiocre et plus cela est directement lié à la séquence de compression lipidique (la différence de fréquence de résonance entre l'eau et la graisse dans le corps humain n'est que de 200 Hz) et au succès de l'examen par spectroscopie par résonance magnétique (SRM). Par conséquent, l'uniformité du champ magnétique est un indicateur clé pour évaluer les performances d'un appareil d'IRM.

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