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Quel est fMRI ?

L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (fMRI) est une technique non envahissante et sûre pour mesurer et tracer les activités du cerveau pendant la normale ainsi que les états pathologiques. Elle mesure les les changements du flux sanguin du cerveau qui se produisent avec l'activité cérébrale.

Patient étant balayé et diagnostiqué sur un balayeur d
Patient étant balayé et diagnostiqué sur un balayeur d'IRM (imagerie par résonance magnétique) dans un hôpital. Crédit d'image : zlikovec/Shutterstock

Le fMRI est une technique considérable utilisée en radiologie qui produit des images de haute résolution avec le bon contraste entre différents tissus cérébraux. Le principe fondamental du fMRI est basé sur le fait que le noyau d'un atome d'hydrogène possède la propriété d'un petit aimant. L'IRM fonctionnel emploie le principe de la résonance magnétique nucléaire, qui est un phénomène matériel où certains noyaux atomiques actuels dans un champ magnétique stationnaire intense absorbent sélecteur très les ondes radio de haute fréquence et produisent un signe électromagnétique avec une fréquence du champ magnétique au noyau.

Dans le fMRI, un champ magnétique intense est appliqué pour aligner les atomes d'hydrogène qui sont autrement fait au hasard installés dans des noyaux de l'eau du tissu d'intérêt. Lors d'appliquer un pouls magnétique de radiofréquence à une fréquence appropriée, ces noyaux absorbent l'énergie et produisent un signe (signe de résonance magnétique) qui peut être trouvé par les bobines de radiofréquence actuelles dans l'installation d'IRM.

Différents types d'images d'un endroit sélecté de cerveau peuvent être obtenus en changeant la séquence des pouls appliqués et rassemblés de radiofréquence. La durée entre les séquences successives de pouls appliquées est Repetition Time appelée (TR), et la durée entre l'application du pouls et le ramassage du signe est Time appelée de faire écho (TE).  

Dans le fMRI, deux fois de relaxation différentes, T1 et T2, sont utilisées comme moyen de caractériser un tissu. Le temps de relaxation longitudinal ou le T1 est la constante de temps qui mesure le temps pris par les atomes d'hydrogène enthousiastes pour réaligner avec le champ magnétique externe. D'autre part, le temps de relaxation transverse ou le T2 est la constante de temps qui mesure le temps pris par les atomes d'hydrogène enthousiastes à l'équilibre d'extension ou sort de la phase (déphasage). Les échographies de T1-weighted (TE et TR courts) et de T2-weighted (un plus longs TE et TR) sont les séquences les plus courantes utilisées dans le fMRI.   

Base physiologique de fMRI

Le changement du signe de fMRI selon l'activité cérébrale modifiée est un effet indirect, qui dépend du changement du flux sanguin cérébral provoqué par activité neurale modifiée. Une activité neurale accrue élève le niveau de l'oxygénation de sang à cause d'une demande énergétique accrue qui nécessite par la suite plus d'oxygène. Le fait est que le sang riche en oxygène et l'oxygène-mauvais sang possède différentes propriétés magnétiques dues à la différence dans la concentration en hémoglobine qui grippe à l'oxygène de sang. Quand le sang est plus oxygéné, le signe est plus intense et vice versa. Ce phénomène forme la base du fMRI niveau-dépendant d'oxygénation (BOLD) de sang.

Le changement du flux sanguin est un indicateur très sensible d'activité neurale modifiée. Par exemple, le filetage simple des doigts dans une main est capable d'augmenter le flux sanguin de 60% dans la région du cerveau de moteur. À cause de ce fait, les changements GRAS du signe de résonance magnétique est assez sensible pour trouver les changements subtile de l'activité neurale relative aux tâches simples de moteur, telles que retenir une cuvette de café, ainsi que les fonctions cognitives complexes, telles que l'attention, apprendre, et la formation de mémoire.

Dans le fMRI fondamental, le signe GRAS fournit seulement une synthèse qualitative des modifications qui sont arriver dû à la stimulation de cerveau comparée à la condition posante. Il ne peut pas fournir des informations sur les changements réels du flux sanguin avant que n'importe quelle stimulation soit appliquée.
Le fMRI GRAS de contraste est une alternative utile pour surmonter cette limitation. Dans cette méthode, un agent de contraste est injecté dans le sang pour trouver quantitativement le flux sanguin à la ligne zéro. Le contraste GRAS est résulté des changements de champ magnétique selon la condition de l'oxygène de l'hémoglobine.  

Le principe fondamental est que l'hémoglobine entièrement oxygénée est diamagnétique, qui est par magnétisme même que des tissus cérébraux. En revanche, l'hémoglobine deoxygenated est paramagnétique, qui mène au rétablissement des gradients magnétiques locaux aux environs du vaisseau sanguin dont la force dépend du taux de hémoglobine. L'effet éventuel dans le signe de résonance magnétique dépend de l'intensité de champ, de la séquence de pouls, et de l'heure sélectées de faire écho.

Cet effet GRAS est directement lié à la concentration de l'hémoglobine deoxygenated ; les régions du cerveau très actives ont la forte concentration d'hémoglobine oxygénée et montrent toujours des signes plus élevés. Des agents de contraste d'IRM capables de modifier le rapport d'hémoglobine d'oxy/deoxy dans les régions du cerveau, telles que le gadolinium, sont employés pour améliorer la qualité de l'image en améliorant le contraste GRAS. Le temps de relaxation dans ce cas est indiqué comme T2*, qui résulte fondamentalement de l'irrégularité du champ magnétique principal a résulté du gradient magnétique local. Des séquences de T2*-weighted IRM sont employées pour mettre en valeur les effets magnétiques d'uniformité pour produire des images contrastées par le fMRI.

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Last Updated: Oct 9, 2018

Dr. Sanchari Sinha Dutta

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Dr. Sanchari Sinha Dutta

Dr. Sanchari Sinha Dutta is a science communicator who believes in spreading the power of science in every corner of the world. She has a Bachelor of Science (B.Sc.) degree and a Master's of Science (M.Sc.) in biology and human physiology. Following her Master's degree, Sanchari went on to study a Ph.D. in human physiology. She has authored more than 10 original research articles, all of which have been published in world renowned international journals.

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