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IRM - Plus de signal... et moins de bruit
Mis à jour le 13/08/2010 par SFR
Martine decouvelaere (1), Carine Le Floc'h (2)
(1) Hospices Civils de Lyon, (2) C.H.U. Montpellier
Introduction
Le 6 Octobre 2003 le prix Nobel de physiologie ou de médecine a été attribué conjointement à Paul C.
LAUTERBUR et Peter MANSFIELD « pour leurs découvertes concernant l'imagerie par résonance
magnétique » . Cependant, cette année est marquée moins par de grandes révolutions dans ce domaine
que par de nombreuses évolutions techniques, dans la continuité des années précédentes : meilleure
homogénéité du champ magnétique, amélioration de la chaîne radiofréquence (RF), multiplication des
antennes multi - éléments, apparition d'une gamme complète d'antennes pour les machines 3 teslas (T)
liées à des applications avancées dans tous les domaines.
L'objectif poursuivi par tous les constructeurs est focalisé cette année sur deux points principaux : plus
de signal et/ou de rapidité d'acquisition d'une part, moins de bruit et plus de convivialité pour le patient
d'autre part. On recherche en particulier la possibilité d'acquisitions « corps entier » de bonne
résolution.
Les principaux développements sont d'abord réalisés sur les équipements 3 T et 1,5 T avec pour certains
fournisseurs le renouvellement de leur gamme de machines. Une partie des nouvelles fonctionnalités
est ou sera transférée courant 2004 aux machines de bas ou moyen champ, qui ne font pas l'objet de
développements propres cette année.
Les applications cliniques des machines 3 T se développent, bénéficiant des progrès technologiques
visant à réduire les inconvénients connus de cette intensité de champ magnétique : distorsions,
artéfacts, SAR (Specific Absorption Ratio) augmenté. Ainsi, on peut en neurologie, grâce à la haute
résolution, détecter des pathologies ou affiner des diagnostics difficiles à 1,5 T. L'imagerie fonctionnelle
et la spectroscopie bénéficient aussi du rapport signal sur bruit augmenté. Cependant, la sensibilité aux
artefacts nécessite d'être particulièrement vigilant tout au long de l'examen.
Le marché mondial s'oriente donc vers les machines 3T qui fonctionnent maintenant en routine clinique,
tandis que les machines ouvertes continuent leur progression. Mais la prédominance reste sur les
machines à 1,5 T, qui représentent 42% de la base installée [1].
Au niveau français, le marché est fortement orienté vers le 1,5 T, 71% de la base installée [1], alors
que les recommandations du ministère visent à introduire des machines à 3 T dans les grands centres
hospitaliers ayant une composante recherche ou adossés à des centres de recherche. De l'ordre de 5
machines 3 T de recherche sont installées et la première machine de routine a été installée à Paris en
décembre 2003.
I - TENDANCES
Si les machines 3 T ont été présentées par la majorité des constructeurs en 2002 et sont aujourd'hui
utilisées en routine clinique pour le corps entier (hors France), les améliorations attendues sur ces
machines comme sur les 1,5 T étaient liées à la qualité d'image, à la rapidité d'acquisition et à la
diminution du bruit (nuisance sonore). En effet, les examens IRM, malgré leur caractère non invasif,
étaient jusque là desservis par leur longueur de réalisation, particulièrement ressentie en France avec la
pénurie d'équipement que l'on connaît, et par leur niveau de bruit. C'est sur ces points que les
industriels se sont penchés en 2003.
L'ensemble des évolutions conduit :
- à l'introduction de nouvelles machines notamment pour PHILIPS avec ACHIEVA 1,5 T et 3 T, pour
SIEMENS qui complète sa gamme avec AVANTO 1,5 T et pour TOSHIBA qui remplace sa machine Excel
Art par la machine VANTAGE 1,5 T.
- à l'amélioration des machines existantes, dès aujourd'hui pour GEMS et d'ici deux ans pour SIEMENS
sur les machines Symphony, Sonata et Trio.
Comment obtenir plus de signal ou gagner en temps d'acquisition ?
Selon les fournisseurs, les modifications portent sur tout ou partie des caractéristiques influant sur le
rapport signal sur bruit, ou les « distorsions » : homogénéité du champ, puissance et pente des
gradients, chaîne radiofréquence (électronique et informatique de mise en forme des impulsions et
biprocesseur rapide - environ 3 GHz - augmentation du nombre de canaux et de convertisseurs en
réception), nouvelles antennes multi - éléments, nouvelles techniques et séquences d'acquisition.
Comment faire moins de bruit quelque soit le type de séquence ?

L'objectif annoncé de réduction du bruit est plus ou moins grand avec pour le 3 T la nécessité de rester
sous la barre des 100 dB exigée par la FDA.
Les constructeurs isolent les bobines gradients de l'aimant, par inclusion et/ou sous vide, ou encore
proposent des mises en forme des gradients, voire des séquences spécifiques « silencieuses » .
Evolution du marché
En France, les compétiteurs sont toujours GEMS, PHILIPS et SIEMENS principalement avec des machines
à aimant cylindrique de 1,5 T et 3 T, et depuis peu HITACHI qui vient d'installer deux machines à
aimant ouvert dans des structures privées de Lyon et Fréjus. Toutefois, l'année 2004 pourrait marquer
l'apparition de nouvelles sociétés présentes sur le marché international telles que NEUSOFT, société
chinoise présentant une gamme complète de machines à aimants ouverts et cylindriques (hors 3 T),
ESAOTE, société italienne du groupe BRACCO offrant deux machines à aimant ouvert dédiées aux
extrémités, ou encore ONI, société américaine qui présente une machine à aimant cylindrique 1 T
dédiée aux extrémités.
Globalement, la plus forte croissance annoncée par tous au niveau mondial concerne les machines 3 T.
Celle - ci est dans un premier temps limitée en France aux sites adossés à des environnements de
recherche clinique, même si les machines installées ailleurs dans le monde sont aujourd'hui utilisées en
routine clinique.
L'ensemble des constructeurs semble par ailleurs prévoir le développement dans les années à venir des
IRM ouvertes, y compris en France en 2ème machine, voire même en 1ère machine. On notera
notamment l'installation récente d'une machine Philips à aimant ouvert à 0,6 T dans une clinique
toulousaine.
II - PRESENTATION DE L'OFFRE INDUSTRIELLE
ESAOTE
www.esaote.com
Gamme
E - scan XQ 0,2 T aimant ouvert permanent – 20mT/m – 25 mT/m/s
C - scan XQ 0,2 T aimant cylindrique dédié
La société italienne ESAOTE, présente cette année deux machines dédiées aux examens ostéo -
articulaires des extrémités. Ces machines sont annoncées dans une gamme de prix de l'ordre de cinq
fois inférieure à une machine 1,5 T.
La machine E - scan XQ est également présentée sur le stand GEMS qui la commercialise sur le marché
américain.
Présente à raison de 6% de part de marché au niveau mondial, avec 300 machines installées en Italie,
130 en Allemagne et quelques machines en Europe du nord, ESAOTE projette une arrivée sur le marché
français courant 2004.
FONAR
www.fonar.com
Gamme
Stand up MRI 0,6 T aimant permanent - 12 mT/m
La société FONAR présente toujours sa machine à aimant permanent Stand Up (position verticale) à 0,6
T permettant d'examiner le patient en position fonctionnelle (acquisition en flexion, extension,
Trendelenburg…).
On trouve cette machine également sur le stand GEMS qui la commercialise sur le marché américain.
Cette machine ne sera commercialisée en France ni par FONAR, ni par GEMS du fait de sa grande
spécificité non compatible avec les contraintes actuelles de ce marché.
GEMS
www.gemedicalsystems.com
Gamme
Signa Profile 0,2 T aimant permanent, 15 mT/m, 42 T/m/s
Signa Ovation 0,35 T aimant ouvert permanent 19 mT/m, 46 T/m/s
Signa OpenSpeed 0,7 T aimant ouvert supraconducteur 25 mT/m 70 T/m/s
Signa Infinity 1 T aimant supraconducteur, 23 et 33 mT/m
Signa Excite 1,5 T aimant supraconducteur (zoom 40 mT/m et
corps entier 23 mT/m)

Signa Excite 3 T aimant supraconducteur corps entier,
40 mT/m, 150 T/m/s
Nouveautés
GEMS apporte cette année quelques nouveautés sur les moyens champs (0,2 – 0,35 et 0,7T),
notamment l'implémentation de Excite sur la machine Ovation et l'amélioration de la gamme d'antennes
en réseau phasé. L'antenne tête apporte par exemple un gain du rapport signal à bruit de 20%.
Cependant, l'essentiel des annonces concerne la gamme 1,5 T et 3 T.
GEMS améliore le système EXCITE introduit au RSNA 2002 avec ACCELERATOR (système biprocesseurs
permettant l'intégration très rapide des données, fonctionnant sur des plateformes HP avec le système
d'exploitation LINUX). La grande évolution cette année est pour GEMS l'introduction de nouvelles
antennes à 8 éléments linéaires (évolution ultérieure vers 32 puis 64 éléments linéaires et évolution
associée des canaux de réception). Les techniques d'acquisition PROPELLER, EC - TRICKS annoncées l'an
dernier sont maintenant mises en œuvre et complétées par VIBRANT pour les acquisitions de sénologie.
EXCITE
GEMS poursuit cette année encore le développement de EXCITE (nouvelle chaîne RF complète annoncée
au RSNA 2002) et l'implémente sur toute sa gamme de champ supérieur ou égal à 0,7 T, en dehors de la
Infinity 1 T. A cette occasion la gamme Infinity est renommée Excite pour les machines 1,5 T et 3 T.
EXCITE comprend un système d'impulsions plus fin, une réception sur 8 canaux linéaires (Bande
passante de 1 MHz par canal) et des processeurs de reconstruction (aujourd'hui au nombre de deux de
3MHz) à 200 et 400 images par seconde respectivement pour des matrices 512² et 256².
A la réception, les données numériques sont insérées avec un débit de 75 Mbits/s dans la base de
données. Cette dernière peut stocker jusqu'à 20 000 images par série notamment pour l'IRM
fonctionnelle.
La nouvelle informatique (HP - OS Linux) donne de nouvelles possibilités en terme d'égalisation de
signal et de filtrages automatiques programmés dès l'acquisition.
Informatique
Toute la gamme a basculé sur le système d'exploitation Linux associé à des plateformes HP tant au
niveau de l'acquisition que du post - traitement.
Des protocoles prédéfinis d'acquisition sont installés et permettent une plus grande productivité des
examens.
Le système ACCELERATOR (version 11.0), bi processeur ayant des vitesses de reconstruction neuf fois
supérieures à celles connues jusque là et des capacités de mémoire images quatre fois supérieures,
vient en complément d'EXCITE augmenter la vitesse d'acquisition, améliorer la qualité du signal et sa
résolution.
Gestion du bruit
Le système QUIET (bobines de gradient et chaîne RF incluses dans une résine époxy et mises sous vide)
est intégré à la machine Signa Excite 3 T sur laquelle il permet de ne pas dépasser 99 dB sans
diminution d'amplitude ou de pente des gradients et à la machine Signa Excite 1,5 T pour une
diminution également notable du bruit.
Nouvelles caractéristiques machines
EXCITE 1,5 T
Statif - lit d'examen - aimant et tunnel
Pas de changement par rapport à la machine Infinity 1,5 T.
Gradients
SmartSpeed 23 mT/m – 50 T/m/s
HiSpeed Plus 33 mT/m – 77 T/m/s
EchoSpeed Plus 33 mT/m – 120 T/m/s
TwinSpeed 40 mT/m zoom – 23 mT/m corps entier
Antennes
GEMS lance la commercialisation de nouvelles antennes, notamment une tête - cou - rachis (jusqu'à D7)
à 18 éléments fabriquées par MRI Devices, une CTL (cervico - torso - lombaire) à 24 éléments, une
abdomen – pelvis à 12 éléments, une cœur à 8 éléments toutes trois de fabrication GEMS, à la suite du
rachat de USA Instrument).

Nouvelles techniques d'acquisition
La technique EC - TRICKS apporte une amélioration de la résolution temporelle par acquisition 3D
multiphasique avec rafraîchissement quatre fois plus fréquent du centre de l'espace k ce qui permet de
mieux suivre la prise de contraste. Elle s'applique surtout en vasculaire car on s'affranchit du retour
veineux.
PROPELLER comprend l'acquisition en hélice qui permet d'augmenter de 25% le rapport signal à bruit par
rapport à une séquence de Fast Spin Echo classique, pour s'affranchir des artefacts de mouvement d'une
part et des artefacts de susceptibilité magnétique sur les séquences de diffusion en quasi totalité
d'autre part. Par exemple, l'acquisition abdominale en 2 minutes en respiration libre sans
synchronisation respiratoire grâce à PROPELLER est en cours de validation.
La nouvelle technique VIBRANT est introduite ; elle permet l'acquisition simultanée bilatérale et
sagittale avec soustraction automatique (avec et sans produit de contraste) et saturation de la graisse
pour supprimer ce signal. Elle est aujourd'hui appliquée en sénologie pour l'examen des deux seins
simultanés avec une seule injection.
EXCITE 3 T
Statif - lit d'examen
Il s'agit de la machine présentée en 2002.
Aimant et tunnel
L'aimant de cette machine a été modifié par l'apport d'éléments actifs, étendant l'homogénéité sur un
plus grand champ.
Le champ de vue actuel est de 45 x 45 x 40 (cm) et l'objectif visé est un champ cubique de côté 48 cm.
Chaîne radiofréquence
Cette machine bénéficie de EXCITE qui évoluera à terme pour recevoir 128 canaux linéaires.
Antennes
La gamme complète d'antennes permet aujourd'hui toutes les applications y compris en techniques
d'acquisition parallèle, par exemple avec les antennes tête, abdomen - pelvis et cœur 8 éléments ou
genou 4 éléments.
Autres caractéristiques
La gestion du Specific Absorption Ratio (SAR) se fait par l'utilisation des techniques d'acquisition
parallèle (ASSET) et la surveillance de la « dose » RF (monitorage en temps réel avec interdiction
éventuelle d'acquisition en cas de dépassement de la dose autorisée).
Work In Progress
Sur la machine EXCITE 1,5 T, l'évolution de la chaîne RF est prévue à 16 canaux linéaires fin 2004 et à
32 canaux linéaires en 2005.
De nouvelles antennes 32 à 64 éléments (tête, cou, abdomen - pelvis et coeur) en cours de
développement avec pour objectif de passer d'une acquisition de 30 à 1,3 secondes seraient annoncées
sous 24 mois.
Les facteurs d'accélération envisagés seront de 12 à 24 avec pour objectif l'acquisition d'un abdomen en
une apnée de 22 secondes.
Le déplacement de la table d'examen pendant l'acquisition est également en cours de validation. Les
applications sont par exemple l'acquisition corps entier en 3D en moins de 3 minutes avec une épaisseur
de coupe de 1,8 cm ou encore l'acquisition grand champ sur une longueur de 1,70 m en 88 secondes
(application vasculaire).
Machines de recherche
Des machines Signa Excite 7 T et 9,4 T destinées à l'imagerie quantitative et à la spectroscopie sont en
cours de développement. Toutefois, elles ne sont à ce jour pas destinées à des acquisitions corps entier
de par leur taille de tunnel trop faible.
HITACHI
www.hitachimed.com
Gamme
Airis mate 0.2 T aimant permanent ouvert
15 mT/m, 20 T/m/s
AIRIS II 0,3 T aimant permanent
15 mT/m, 20 T/m/s

Airis Elite 0,3 T aimant permanent ouvert
21 mT/m, 50 T/m/s
Altaire 0,7 T aimant supraconducteur ouvert
22 mT/m, 55 T/m/s
La machine Altaire ne sera pas diffusée dans l'immédiat en France pour des raisons de coût
d'investissement aujourd'hui une fois et demi celui d'une 1,5 T.
Nouveautés
HITACHI présente pour le marché américain une machine à aimant permanent dérivée de l'AIRIS II,
l'AIRIS ELITE, dont le champ de 0,3 T est plus homogène et les gradients plus puissants. Elle est
équipée du mode d'acquisition parallèle Rapid et de nouvelles bobines de shim. De nouvelles séquences
sont proposées sur tous les modèles de la gamme.
Nouvelles caractéristiques
Airis Elite (champ de vue de 42 x 35 cm )
Statif - lit d'examen
Système ouvert. Le lit se déplace sur 3 axes comme sur l'AIRIS II.
Aimant et tunnel
L'homogénéité a été améliorée notablement (2,5 ppm FWHM, 30 cm DSV) grâce à l'ajout de bobines de
shim.
Gradients
HITACHI a amélioré les gradients pour des acquisitions plus fines notamment en angiographie IRM. Les
méthodes d'acquisition parallèle, RAPID, permettent d'atteindre une accélération de facteur 4.
Antennes
Une gamme complète d'antennes de fabrication HITACHI est disponible.
Informatique
Un nouveau système informatique Ascent 4.5 MR est introduit cette année
Autres caractéristiques
HITACHI met en avant un certain nombre d'avantages des machines bas champ et champ modéré à
aimant ouvert, tels que la diminution globale de la durée de l'examen (acquisitions plus longues mais
mise en place du patient notablement réduite, par exemple), diminution du stress pour les personnes
fragiles et enfants du fait de l'ouverture et la possibilité d'être accompagné par un parent en salle
d'examen. D'autres avantages tels que les examens interventionnels facilités, l'imagerie dynamique
fonctionnelle ostéo - articulaire, les explorations neurologiques de haute qualité ou encore l'accueil des
patients obèses ou claustrophobes sont également soulignés par le constructeur.
Applications et séquences
De nouvelles séquences sont disponibles, notamment la séquence Balanced SARGE (Steady state
Acquisition with Rewound Gradient Echo) et Driven Equilibrium FSE/FIR permettant des acquisitions très
rapides, de haute qualité.
L'imagerie de diffusion basée sur une séquence EPI multi - shot ou single - shot permet de réaliser un bilan
ultra - rapide.
La séparation eau - graisse s'applique maintenant aux séquences SE, GE et FSE.
NEUSOFT
www.neusoft.com
Gamme
Light 0,35 T aimant permanent - 16mT/m - 52 mT/m/s
SuperOpen 0,35 T aimant permanent - 12mT/m - 47 mT/m/s
Sparkler 1,5 T aimant supraconducteur
La société chinoise NEUSOFT présente sur le marché du scanner depuis 1998 et sur celui de l'IRM depuis
2001 présente cette année une gamme de machines allant du 0,35 T ouvert dédié tête et extrémités au