Les scientifiques ont conçu un scanner d’imagerie par résonance magnétique (IRM) qui coûte une fraction des machines existantes, ouvrant la voie à l’amélioration de l’accès à cet outil de diagnostic largement utilisé.
Une IRM permet de visualiser les moindres détails du corps humain, grâce auxquels les médecins peuvent diagnostiquer des troubles et sélectionner des traitements pour le cerveau, le cœur, divers cancers et des affections orthopédiques.
Ces les scanners fonctionnent en utilisant des champs magnétiques puissants, mesuré en unités appelées tesla (T), et en ondes radio pour générer des images des organes internes. La force de ces champs magnétiques dans les configurations cliniques d’IRM varie entre 1,5 T et 3 T, soit 4 à 8 fois plus forte que le champ magnétique typique d’une tache solaire sur le Soleil.
Environ 50 fois moins cher
Cette technologie médicale potentiellement vitale reste inaccessible à la plupart de la population, en particulier dans les pays à revenu faible ou intermédiaire comme l’Inde, en grande partie en raison du coût élevé du scanner et de l’infrastructure requise pour manipuler un instrument aussi puissant. Cela comprend la protection de la pièce qui abrite la machine pour contenir les effets des aimants puissants ; de l’hélium liquide pour refroidir les aimants lorsqu’ils chauffent pendant le fonctionnement ; et la puissance électrique nécessaire au fonctionnement du scanner.
“Un appareil d’IRM 3-T peut coûter entre 9 et 13 crores de roupies”, a déclaré Mukul Mutatkar, consultant en radiologie interventionnelle auprès de plusieurs hôpitaux de Pune, dont l’hôpital Deenanath Mangeshkar et la clinique Ruby Hall. « Et ce n’est que la machine. Il y a des coûts d’infrastructure supplémentaires.
Pour résoudre ce problème, une équipe dirigée par Ed Wu de l’Université de Hong Kong a conçu et construit un appareil IRM utilisant des aimants de faible résistance et du matériel acheté en magasin. Cette machine simplifiée coûte environ 22 000 $, soit environ Rs 18,4 lakh. La machine utilise des aimants de 0,05 T et n’a pas besoin d’une pièce blindée ou d’un liquide de refroidissement à l’hélium pour fonctionner. Il peut être branché sur des prises murales standards.
Prototype d’un système d’imagerie à faible coût, de faible consommation, compact et sans blindage utilisant un aimant permanent ouvert de 0,05 T. Il intègre une détection active et un apprentissage profond pour traiter les signaux d’interférence électromagnétique. | Crédit photo : DOI : 10.1126/science.adm7168
“Cela ouvrira la voie à une toute nouvelle classe de scanners IRM abordables, de faible consommation et compacts”, a écrit le Dr Wu dans un e-mail.
Un article décrivant la conception et son fonctionnement a été publié dans la revue Science le 10 mai.
Test avec 30 volontaires
L’utilisation d’aimants de faible résistance en IRM n’est pas nouvelle : les chercheurs ont utilisé des machines de 0,05 T pour générer des images lors des premiers travaux sur l’IRM dans les années 1970. Mais ils ont abandonné cette option au profit des aimants de 1,5 T dans les années 1980. Plus l’intensité du champ magnétique est forte, meilleure est l’image produite. Un scanner de 1,5 T peut détecter des lésions tissulaires aussi petites que 1 mm, alors que le plus petit dommage détectable à 0,05 T est de 4 mm.
“Un appareil IRM de 0,05 T ne vous donnera pas la qualité d’image exacte d’un appareil de 3 T”, a déclaré Jyoti Narayan, associé clinique au service d’imagerie de l’hôpital Jaslok de Mumbai. “Il existe des zones anatomiques dont il faut extraire des informations, qui n’apparaîtront pas.”
Pour compenser le faible niveau de détail des images, le Dr Wu & co. a utilisé un algorithme d’apprentissage en profondeur basé sur l’intelligence artificielle (IA). Cet algorithme, formé à partir de données provenant d’images haute résolution d’organes humains, a permis de réduire le bruit de fond et d’obtenir des images plus nettes.
Ils ont testé leur configuration avec 30 volontaires adultes en bonne santé et ont obtenu des images claires du tissu cérébral, de la moelle épinière, du liquide céphalo-rachidien et des organes abdominaux comme le foie, les reins et la rate. Ils pouvaient également visualiser des détails dans les poumons et le cœur, ainsi que dans les structures du genou telles que le cartilage. Ils ont constaté que la qualité d’image produite par la machine 0,05-T couplée à l’IA était comparable à celle des images obtenues à partir d’une machine IRM 3-T.
Le groupe de recherche a écrit que leur machine était également moins bruyante pendant son fonctionnement, ce qui signifie qu’elle pouvait également être utilisée en pédiatrie. Les aimants de moindre puissance pourraient également être installés dans un environnement de numérisation ouvert, atténuant ainsi la claustrophobie qui survient parfois lorsqu’un individu se glisse dans un appareil IRM conventionnel.
Bon pour l’accès et les urgences
Le Dr Narayan a déclaré qu’une telle machine offrait plusieurs avantages, notamment la possibilité d’être plus légère, plus portable et de ne pas nécessiter de sources d’alimentation spécialisées (au lieu d’une prise murale). En conséquence, a-t-elle poursuivi, les IRM peuvent être plus accessibles aux patients qui vivent loin des hôpitaux spécialisés qui offrent actuellement cette possibilité de diagnostic.
Une telle machine pourrait être pratique dans les endroits où il est difficile pour les gens d’accéder à des IRM haute puissance. Le Dr Mutatkar était d’accord, mais a également déclaré que «les aimants à champ ultra-faible ne peuvent pas remplacer les aimants standard à champ élevé dans les appareils IRM» en raison de l’avantage de résolution offert par ces derniers.
Le Dr Wu a déclaré que le scanner pourrait néanmoins compléter les scanners à champ élevé des services de radiologie.
Ni le Dr Narayan ni le Dr Mutatkar ne connaissaient de centres en Inde utilisant une machine de 0,05 T. Cela pourrait changer avec l’avantage de coût offert par la nouvelle conception. « IRM conventionnelle [scans] peut coûter entre Rs 7 000 et Rs 15 000 », a déclaré le Dr Narayan. Certains établissements peuvent proposer des scans pour aussi peu que Rs 2 000, mais la période d’attente sera de l’ordre de plusieurs mois, a-t-elle ajouté.
Les deux médecins ont également déclaré que de tels scanners pourraient être utiles en cas d’urgence, sans obliger les patients à attendre un rendez-vous, et aider les premiers intervenants à prendre des décisions médicales plus éclairées.
Outre les interventions aiguës destinées à aider les patients victimes d’un AVC, de tels scanners pourraient aider, en cas d’accident traumatique, à évaluer la blessure d’un patient sur le lieu de l’accident. Les prestataires de soins de santé peuvent alors décider si le patient peut être transféré en toute sécurité vers un hôpital et/ou quel mode de transport serait le plus approprié. Un tel scanner pourrait également servir de premier niveau d’imagerie en cas d’urgence dans les hôpitaux disposant d’appareils d’IRM autrement occupés, a ajouté le Dr Mutatkar.
« Faire les choses de base »
Selon le Dr Narayan et le Dr Mutatkar, l’utilisation d’un aimant de puissance inférieure présente également l’avantage d’empêcher les objets métalliques tels que les bouteilles d’oxygène, les fauteuils roulants et les stéthoscopes d’être attirés dans l’appareil IRM. Il s’agit d’un risque persistant autour des machines conventionnelles. Bien que de tels événements soient rares, ils ont lieu et peuvent nuire à la fois au patient et à la machine.
Un appareil IRM doté d’aimants de faible puissance peut générer moins d’artefacts dus aux implants ou aux prothèses dans l’image finale ; On sait que de tels artefacts induisent les médecins en erreur sur l’anatomie originale du tissu, a déclaré le Dr Narayan. (Beaucoup de ces objets sont en titane, qui est paramagnétique, c’est-à-dire faiblement affecté par un champ magnétique.)
Le Dr Mutatkar a ajouté que les stimulateurs cardiaques ne peuvent pas être scannés dans les appareils IRM actuels. Et “qu’arrive-t-il aux stimulateurs cardiaques [in the low strength machine] reste encore à voir. »
Il a ajouté que la nouvelle conception devra être testée dans d’autres centres ; les données de la présente étude provenaient d’un seul. “Même si la qualité de l’image n’est pas très bonne”, a-t-il ajouté, “si nous pouvons gérer cela dans de petits endroits et faire des choses de base, alors cela fera une différence.”
Sneha Khedkar est une biologiste devenue journaliste scientifique indépendante.
