EduAnat2 et pondérations : pourquoi les couleurs semblent inversées sur certaines IRM ?

par Philippe Cosentino

La question revient souvent : “Pourquoi sur certaines IRM anatomiques, la substance blanche cérébrale apparaît plus sombre que le cortex, alors que sur d’autres c’est l’inverse ?”.

Sur cette capture d’écran (sujet 12211), le cortex apparaît bien plus clair que la substance blanche.

Comme nous allons le voir, ce qui ressemble à une “inversion” des niveaux de gris entre ces deux tissus ne relève pas d’une erreur mais d’un choix délibéré.

 

Un exemple pour comprendre

Prenons par exemple le sujet 12222 qui souffre d’une tumeur dans le lobe temporal (près de l’aire auditive).

Pour commencer, lorsque l’on explore le dossier contenant son imagerie, on remarque que deux IRM anatomiques sont disponibles. Au nom de fichier de la première est accolé “T1” alors qu’à l’autre est accolé “T2”.

Si nous ouvrons et comparons ces 2 images que constatons-nous.

Sur l’image de gauche (T1) la substance blanche apparaît plus claire que le cortex, alors que sur l’image de droite (T2) c’est le contraire.

On retrouve cela dans d’autres lots d’images, dans la banque AnaPeda, et à chaque fois les images notées T2 présentent une substance blanche sombre.

Il s’agit donc de comprendre à quoi correspondent ces T1 et T2 qui semblent déterminants.

 

Pondérations T1 et T2 : point théorique

Avant d’expliquer à quoi correspondent ces temps T1 et T2, il est nécessaire de faire un petit récapitulatif théorique.

L’IRM anatomique, qui repose sur la résonnance magnétique nucléaire, a un fonctionnement dont le principe peut se résumer ainsi :

  • on place l’individu dans un champ magnétique statique (1) très puissant, ce qui va imposer une orientation au spin des protons présents dans les molécules d’eau de ses tissus
  • on envoie ensuite des impulsions électromagnétiques (2) qui vont “déstabiliser” les protons, certains d’entre eux vont alors basculer comme des quilles et ne plus être alignés avec le champ statique
  • peu de temps après (de l’ordre de la seconde) cette impulsion les protons vont à nouveau aligner leur spin avec le champ statique (on parle de “relaxation”)
  • cette relaxation entraîne l’émission d’un photon (3), qui va être capté par l’antenne de l’IRM. Ce sont ces photons, émis par les protons lors de la relaxation, et captés par l’antenne de l’appareil, qui permettent de construire l’image.

Or, il existe deux aspects à cette relaxation, une composante longitudinale et une composante transversale, ces deux relaxations n’ayant pas lieu en même temps : les termes T1 et T2 font référence à ces deux temps de relaxation (T1 : relaxation longitudinale, T2 : relaxation transversale).

Si l’on règle le temps d’écho (le temps qui sépare le moment on envoie l’impulsion et le moment où on enregistre avec l’antenne) en le calant plutôt sur T1 ou T2, on obtiendra un signal qui correspondra plutôt à la relaxation longitudinale ou transversale.

On parle alors de “pondération T1” ou de “pondération T2” (on peut également régler l’appareil pour que le signal corresponde à la densité protonique, on parle de “pondération rhô”).

Nous venons donc de voir que T1 et T2 faisaient référence aux temps de relaxation, sur lesquels on va régler les temps d’écho de la machine, c’est à dire le délai séparant l’impulsion radiofréquence et le moment où l’on enregistre le signal avec l’antenne.

Nous allons à présent voir quel est l’impact de ce choix sur le type d’image obtenu.

 

Impact de la nature des tissus sur le signal capté

Pour faire simple, le temps de relaxation d’un proton ne sera pas le même selon qu’on se trouve dans un tissu riche en eau ou en lipides.

Ainsi ces temps seront beaucoup plus longs dans le liquide céphalo-rachidien, aqueux (de l’ordre de 1 à 2 secondes) que dans la substance blanche, lipidique (quelques dizaines ou centaines de millisecondes).

Lorsque l’on opte pour une pondération T1, les tissus riches en lipides apparaîtront ainsi très clairs, alors que les tissus riches en eau apparaîtront foncés.

Ce sera le contraire avec une pondération T2.

Images IRM obtenues avec différentes substances.

Ceci explique pourquoi la substance blanche, très riche en lipides (car constituée en grande partie de fibres et donc de membrane) apparaît claire en T1 et foncée en T2.

 

Intérêt de disposer de pondérations différentes

Il existe donc dans la banque AnaPeda des IRM obtenues en pondération T1 et d’autres en pondération T2. Souvent les deux types de pondération sont disponible dans un dossier.

On pourrait être tenté de n’utiliser que les pondérations T1, car elles correspondent davantage à l’idée que l’on se fait des “teintes” de ces tissus (substance blanche plus claire). Mais gardons en tête, et rappelons-le à nos élèves, que ces teintes n’ont rien à voir avec ce que la lumière visible nous renvoie lorsque l’on dissèque un cerveau. Aucun parallèle ne doit être fait entre les niveaux de gris observés à l’IRM et la teinte réelle des tissus, au contraire il faut insister sur le fait que l’image que l’élève a à l’écran n’est qu’une représentation, reconstruite par l’ordinateur à partir des données collectées par l’antenne de l’appareil, et non une “photographie”.

La pondération T2, si elle aboutit à des images qui peuvent “surprendre” par leur contraste “inversé”, a l’avantage de montrer avec un contraste plus important les lésions des tissus cérébraux, que ce soit un AVC ou une tumeur. Cette pondération est ainsi souvent utilisée en médecine, pour les détecter.

Le sujet 12223 est atteint d’une tumeur à l’origine d’un déficit moteur. Cette tumeur apparaît bien plus nettement en T2 (à droite) qu’en T1 (à gauche).

Enfin, discuter avec les élèves de ces deux types d’images permet d’aiguiser leur esprit critique, ainsi que la posture qu’ils peuvent avoir face aux “images” de ce type. Il est toujours bon de leur rappeler que même une IRM est un modèle, avec ses limites et son cadre.

 

Résumé en vidéo

 

 

 

 

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