Cours 5: La neuroimagerie Flashcards
En quelle année fut introduit l’imagerie IRM?
1979
Vrai ou faux? Dans les premiers temps, l’imagerie avec IRM se faisait seulement sous forme d’imagerie fonctionnelle
Vrai
En quelle année a-t-on commencé l’IRMf chez les humains?
1991
Pourquoi retrouve-t-on de l’hélium refroidi dans un IRM?
L’hélium refroidi permet de créer un aimant supraconducteur. C’est entre autre ce qui permet de créer le champ magnétique de l’appareil.
Quels sont les trois éléments essentiels à l’IRM?
- Le champ magnétique
- Les radiofréquences
- Gradients en 3D
Comment réagissent les atomes d’hydrogène dans le champ magnétique de l’appareil?
Les atomes d’hydrogène dans le corps s’alignent avec le champ magnétique
Vrai ou faux? Les radiofréquences sont nécessaires au champ magnétique
Vrai
Quel est le rôle des radiofréquences?
Lorsque les impulsions RF sont à la bonne fréquence, elles sont absorbées par les protons dans les atomes
À combien de gauss équivaut un Tesla?
10 000 gauss
Quels sont les IRM utilisé de nos jours en clinique?
Normalement c’est le 3T.
Il est encore possible de voir le 1,5T en clinique, mais il est moins utilisé
Quel est la relation entre le nombre de tesla de l’IRM et son coût?
Plus on augmente dans les Tesla, plus l’appareil est gros et cher. On parle environ de 1 millions par tesla.
Vrai ou faux? Il peut y avoir des effets secondaire à court terme du champ magnétique
Vrai
Pourquoi ne peut-on pas avoir un IRM 20T pour les humains?
La grandeur sera un grand enjeux ici. De plus, le coût serait extrêmement élevé. Enfin, cette question présente également un enjeu culturel, on ne sait pas ce que 20T pourrait faire sur le corps humain.
Vrai ou faux? Le champ magnétique d’un IRM est toujours présent
Vrai
Vrai ou faux? Le champ magnétique de l’IRM est plus élevé que celui de la Terre
Vrai
Quel est le danger de ce champ magnétique?
Le champ magnétique attrape les objets métalliques contenu dans celui-ci.
Réviser la diapositive 7 du cours 5
Ok
Que voit-on comme différence dans la résolution spatiale lorsqu’on change la force de l’aimant de l’IRM?
Entre les images faire au 3T et 7T on voit moins de granulation. L’image est également plus clair en général.
Réviser la diapositive 8 du cours 5
Ok
Quel est le rôle de l’antenne?
Elle envoi les radiofréquences à la tête seulement.
Quel est la différence entre les radiofréquences et le champ magnétique?
Les radiofréquences sont seulement envoyé à la tête tandis que le champ magnétique es partout sur le corps
Vrai ou faux? L’IRM rend les gens claustrophobe
Vrai et faux. En fait, l’IRM peut rendre les gens claustrophobe vu sa forme de tube, mais l’antenne fait encore plus peur au personne, car elle est proche du visage.
Réviser les diapositives 9-10 du cours 5
Ok
Quel est la relation entre les antennes et le nombre de canaux?
Plus les antennes ont des canaux, plus elles produisent de belles images
Quelle est la meilleure résolution de canaux que nous possédons présentement pour les antennes?
64 canaux
Pourquoi dit-on que l’exposition à l’IRM est sécuritaire?
Indice: Onde
Car dans le spectre électromagnétique on retrouve l’IRM dans la section des radiofréquences, soit une zone qui ne représente pas de danger, puisque ce ne sont pas des ondes ionisantes. On retrouve également dans cette catégorie le wifi, le micro-onde, le 3G, etc.
Quel est l’intervalle de longueur d’onde des radiofréquences?
3 KHz à 300 GHz
Vrai ou faux? Les ondes non ionisante peuvent endommager les tissus
Faux, les ondes ionisantes vont endommagées les tissus
Quels types d’ondes font partie des ondes ionisantes?
- Les ultraviolets
- Les rayons X
- Les ondes gamma
Réviser la diapositive 12 du cours 5
Ok
Décris le mécanisme de fonctionnement de l’appareil IRM? (4)
- À l’état naturel, les protons d’hydrogènes présents dans le cerveau sont alignés dans des directions aléatoires
- Dans l’appareil IRM, des protons s’alignent au puissant champ magnétique de la machine
- Une impulsion de radiofréquence est appliquée perpendiculairement au champ magnétique et cause un changement temporaire de l’orientation de certains protons
- Lorsque l’impulsion de radiofréquence cesse, les protons se réaligneront au champ magnétique et émettront à ce moment de l’énergie, ce qui cause un signal de radiofréquence mesurable qui sera capté par l’appareil. Le temps nécessaire pour que ce réalignement soit effectué dépend du type de tissu.
Où sont situé les trois gradients de l’IRM?
Un dans chacun des axes:
1. Un dans l’axe antérieur/postérieur
2. Un dans l’axe supérieur/inférieur
3. Un dans l’axe latérale
Réviser la diapositive 13 du cours 5
Ok
À quoi servent les gradients de la machine d’IRM?
Les radiofréquences en fonction de leur force vont être absorbé par différent tissus, différents matériaux. Ce qu’on va venir faire c’est jouer avec les fréquences qu’on envoie pour qu’elle soit absorbée par le type de tissu que nous voulons. Par contre, ici on va venir jouer avec le champ magnétique lui-même avec nos gradients.
En effet, la fréquence d’absorption est lié au champ magnétique. Donc, si on module le champ magnétique avec le gradient on va venir changer la fréquence d’absorption et nous permet ainsi de voir les différentes structures du cerveau avec une bonne résolution
Qu’est-ce qu’on obtiendrait si nous n’avions pas de gradient?
Un gros voxel comme image
Réviser la diapositive 15 du cours 5
Ok
Réviser la diapositive 17 du cours 5
Ok
Quels sont les différents types d’images que l’IRM peut créer? Décris-les brièvement
- Structurelle (T1w), donc anatomique
- Fonctionnelle ou IRMf: Ce type d’image nous permet de regarder l’activité du cerveau pendant une tâche.
- Angiographie/SWI: Ils permettent de voir la vasculature. L’angiographie permet de voir les gros vaisseaux tandis que le SWI permet de voir les petits vaisseaux, les veines, etc.
- L’image de diffusion: Permet de voir les faisceaux de matière blanche. Ce n’est pas un amas de matière blanche comme les autres images
- Spectroscopie: Permet de voir la concentration de certaines molécules comme le GABA. Ce n’est pas une méthode très utilisée.
- FLAIR: Permet de voir la qualité de la vascularisation du cerveau
- Proton density (PD): Permet de détecter des anomalie, car on y retrouvera souvent une plus grande densité de protons.
Réviser la diapositive 19 du cours 5
Ok
Qu’est-ce que le temps de relaxation? Combien en existe-t-il?
Après l’arrêt de l’impulsion des radiofréquences, les protons commencent à se relaxer et à libérer l’énergie RF absorbée pour retourner à leur position initiale.
Il existe trois temps de relaxation qui sont importants en imagerie: T1, T2 et T2*
Qu’est-ce qu’une image pondérée en T1?
C’est en fait une image au temps de relaxation 1, donc une image anatomique.
Elle est composée d’un temps de relaxation qu’on dit longitudinal
Dans ce type d’image, on voit bien la matière grise, la matière blanche, les méninges, le crâne et plusieurs autres structures du cerveau
En T1, qu’est-ce qui nous permet de distinguer la matière grise de la matière blanche?
Leur temps de relaxation est différent. En d’autres mots, ils répondent différemment au radiofréquence.
Vrai ou faux? Le temps de relaxation T1 est le temps nécessaire pour que le signal atteigne 63% de sa valeur initiale
Vrai
Qu’est-ce qu’une image pondérée en T2?
C’est un autre type de relaxation, cette fois transversale. Cette dernière module la perte graduelle de la cohérence de phase.
Encore une fois, on voit la réponse des tissus qui est différentes à la même radiofréquences.
Vrai ou faux? Le temps de relaxation T2 est le temps nécessaire pour que le signal atteigne 37% de sa valeur initiale
Vrai
Pourquoi deux tissus différents vont répondre à une même radiofréquence différemment?
À cause de la composition moléculaire et en eau différente
Vrai ou faux? Une image pondérée en T2 est une séquence IRMf avec Écho de spin
Vrai
Qu’est-ce qu’une image pondérée en T2*?
Elle fait partie du phénomène de free induction decay (FID)
Après la transmission des impulsions RF, la rotation des spins redevient aléatoire et le signal IRM décline
Vrai ou faux? Une image pondérée en T2* est une séquence IRMf avec Écho de gradient
Vrai
Réviser la diapositive 23 du cours 5
Ok
Décris le plan de coupe axial
C’est le plan à l’horizontal, donc de gauche à droite.
Coordonnées:
Gauche: Négatif
Droite: Positif
Décris le plan de coupe sagittale
C’est le plan de côté, donc de avant à arrière.
Coordonnées:
Avant: Positif
Arrière: Négatif
Décris le plan de coupe coronale
C’est le plan frontal, donc de haut en bas
Coordonnées:
Haut: Positif
Bas: Négatif
Réviser la diapositive 24 du cours 5
Ok
Qu’est-ce que la stéréotaxie?
La stéréotaxie nous permet d’avoir les mêmes coordonnées pour tout le monde. En effet, on passe le cerveau dans un algorithme qui permet de formater le cerveau pour qu’on aille tous les mêmes trois points repère (commissure antérieure, commissure postérieure et central)
Pourquoi veut-on que les voxels soit le plus petit possible?
Cela va venir augmenter la résolution. Plus les voxels sont petits, plus il y a de voxels, plus la résolution est grande
Réviser la diapositive 26 du cours 5
Ok
Quel est le volume minimal d’un voxel utilisé couramment?
La résolution standard en anatomie est d’environ 1 mm3. On peut descendre jusqu’à 0,7 mm3.
Avec ces tailles de voxels nous pouvons étudier les macrostructures chez l’humain
Pourquoi préfère-t-on un voxel de 2 mm3 plutôt qu’un voxel de 1 mm3?
Plus on a de voxel, plus la résolution est bonne, mais plus l’image prend du temps à être acquérir.
Réviser la diapositive 28 du cours 5
Ok
Comment peut-on obtenir l’épaisseur corticale à partir d’un IRM anatomique?
- Nous avons l’image originale pondérée en T1.
- On commence d’abord par enlever les structures qu’on ne veut pas, donc les méninges, le cuir chevelu et autre.
- Par la suite, on segmente la matière blanche de la matière grise.
- Enfin, avec seulement la matière grise on réussi à mesurer l’épaisseur corticale.
Pourquoi l’épaisseur corticale est-il une indice sur la santé corticale?
Cet indice est corrélé avec l’apprentissage, le vieillissement. Par exemple, dans le vieillissement, l’épaisseur corticale est souvent diminuer. En fonction de l’épaisseur, on peut également détecter des anomalies, comme la maladie d’alzheimer ou autre.
Qu’est-ce que l’IRM anatomique permet de faire?
Permet de séparer le cerveau en environ 150 régions différentes pour faire un peu une carte cérébrale.
On fait plutôt ce genre d’analyse en radiologie diagnostic en recherche. On est souvent à la recherche de structure, de dimensions, etc.
Que permet l’imagerie de diffusion? À quoi sert-elle?
On peut voir les différents faisceaux. Donc on peut refaire le connectome humain, l’ensemble des trajets, des fibres qui est présent chez l’animal et l’humain.
Cette une technique qui permet également de voir les structures macroscopique, mais aussi microscopiques. On voit tous les connexions établit entre les différentes régions du cerveau dans la matière blanche.
Quel est les avantages de cette technique d’imagerie?
C’est une technique moins coûteuse que avoir des cerveaux. Également, elle enlève l’aspect de devoir trouver des cerveaux à analyser mort.
Il existe deux sorte de diffusivité des molécules d’eau dans la matière. Quelles sont-elles?
- Anisotropie
- Isotropie
Qu’est-ce que anisotropie?
Il y a une direction dans laquelle la molécule se propage. on peut la mesure dans nos analyses par la suite
Qu’est-ce que isotropie?
La molécule d’eau n’a pas de direction. Elle diffuse partout.
Vrai ou faux? La diffusivité isotropique est associé à la matière grise
Vrai
Réviser la diapositive 36 du cours 5
Ok
Qu’est-ce que la tractographie?
C’est une façons de reconstruire les faisceaux en suivant un algorithme de directions dans chaque voxel.
Lorsqu’on a un voxel de matière grise, il n’y aura pas de directions.
Réviser la diapositive 37 du cours 5
Ok
Quels sont les principales mesures de microstructures? (4)
- Fractional anisotropy (FA)
- Axial diffusivity (AD)
- Radial diffusivity (RD)
- Mean diffusivity (MD)
Vrai ou faux? C’est mesures de microstructures ont tous une correspondance à la matière blanche
Vrai
Quelle est la relation entre la qualité de la matière blanche et la diffusivité?
Plus la diffusivité est forte dans une direction, plus on va dire que la qualité de la matière blanche est grande
Qu’est-ce que l’anisotropie fractionnelle?
FA represents the degree of diffusion within a voxel, with higher values indicating greater directional diffusion (values range between 0 for isotropic diffusion and 1 for anisotropic diffusion). The direction of greatest diffusivity corresponds to the fiber axis direction.
Qu’est-ce que la diffusivité axiale?
AD corresponds to the principal eigenvalue of the diffusion tensor. It represents diffusion in the direction along the lenght of the tensor ans is believed to indicate changes in axonal integrity
Qu’est-ce que la diffusivité radiale?
RD represents the average of the secondary and tertiary perpendicular eigenvalues. Lower values indicate lower diffusion perpendicular to the primary axis of the axon, which may suggest increased myelination. FA and AD tend to be inversely related to RD
Qu’est-ce que la moyenne de diffusivité?
MD corresponds to the average of the three eigenvalues of the diffusion tensor. It is an inverse measure of membrane density. A higher value of MD may suggest demyelination
Quelle est la grande difficulté en neurosciences?
Les cerveaux diffèrents d’un individu à l’autre
Réviser la diapositive 39 du cours 5
Ok
Vrai ou faux? Dans l’imagerie de la diffusion, l’observation en combinaison de la tête et du cou se fait depuis longtemps
Faux, c’est nouveau que l’image de diffusion nous montre les fibres de la moelle épinière
Réviser la diapositive 40 du cours 5
Ok
Habituellement, dans l’imagerie de diffusion, comment représent-on la direction des faisceaux?
Avec les différentes couleurs dans l’image
- De droit à gauche: Rouge
- De antérieur à postérieur: Vert
- De haut en bas: Mauve
Réviser la diapositive 41 du cours 5
Ok
Vrai ou faux? Nous pouvons combiner l’IRM structurelle avec l’IRM de diffusion afin de voir les différentes connexions du cerveau afin de voir l’impact de la connectivité de ces deux régions du cerveau
Vrai
Réviser la diapositive 42 du cours 5
Ok
Qu’à permis l’IRM de diffusion à travers le temps? (2)
- Cela nous a permis de raffiné nos connaissances sur les faisceaux connus
Par exemple, le faisceau arqué - Permis de grande avancé dans le domaine de la cartographie cérébrale
Décris le faisceau aslant frontal (faisceau oblique) ou FAT?
C’est un faisceau qui viendrais communiqué avec l’aire motrice supplémentaire et le gyrus latérale frontale, soit deux aires très importantes dans la communication. Ainsi, cela serait logique si ces dernières serait connecté l’une à l’autre.
Pourquoi n’a-t-on pas découvert avant?
C’est un petit, ainsi il aurait été entremêlé avec les autres faisceaux dans la matière blanche.
De plus, il serait probablement seulement présent chez l’humain et non dans le singe. En effet, ce qui nous différencie du singe est le langage, ainsi ce faisceau serait probablement seulement présent chez l’humain
Réviser la diapositive 44 du cours 5
Ok
Quelle est la relation avec la plasticité cérébrale et la pratique d’activité à long terme?
Plus on pratique une activité régulièrement, plus les faisceaux qui y sont associés seront booster et plus performant
Réviser les diapositives 45-46-47 du cours 5
Ok
Que veut dire l’acronyme du signal BOLD?
Signa Blood-Oxygen-Level Dependent
Que regarde-t-on lorsqu’on observe le signal BOLD?
On regarde la consommation d’oxygène du cerveau lors d’activité cérébrale
Qu’est-ce que le couplage neurovasculaire?
- Reçoit une stimulus
- Active les neurones d’une région du cerveau
- Réponse hémodynamique: couplage entre la réponse des neurones ert la réponse vasculaire. Donc il y a une augmentation de sang dans une région du cerveau (pour fournir en oxygène)
- Avec le Signal BOLD on crée l’image IRMf
Quels sont les conséquences de l’augmentation du sang dans une région du cerveau?
- Augmentation du Cerebral blood volume (CBV)
- Augmentation du ratio Hémoglobine/désoxyhémoglobine
- Augmentation du Signal BOLD
Réviser la diapositive 50 du cours 5
Ok
Qu’est-ce que l’oxyhémoglobine?
Lorsque l’Oyxgène est attaché à une molécule d’hémoglobine
Qu’est-ce qu’une désoxyhémoglobine?
Lorsqu’il n’y a pas d’oxygène attaché à l’hémoglobine
Réviser la diapositive 51 du cours 5
Ok
Lorsque les neurones sont au repos, que peut-on dire de la quantité de désoxyhémoglobine et du signal IRM?
Lorsque les neurones sont au repos, la quantité de désoxyhémoglobine est élevée, donc le signal IRM est faible (image foncée)
Lorsque les neurones sont actifs, que peut-on dire de la quantité de désoxyhémoglobine et du signal IRM?
Lorsque les neurones sont actifs, la quantité de désoxyhémoglobine est faible, donc le signal IRM est élevé (plus de sang à cet endroit pour fournir en oxygène) (image plus claire)
Réviser la diapositive 52 du cours 5
Ok
Comment la quantité de dHB et OHb viennent contribuer à l’IRMf?
Ces deux molécules répondent différemment au champ magnétique ainsi ils nous permettent le signal BOLD
En effet, le désoxyhémoglobine est paramagnétique, donc vient faire une distorision du champ magnétique dans l’IRM. Cela permet ainsi de baisser le signal de l’IRM et nous donne une imagerie fonctionnel. Au contre, l’Oxyhémoglobine répond différamment au champ magnétique
Réviser les diapositives 53-54-55 du cours 5
Ok
En comparaison à l’IRM anatomique, que peut-on dire de la résolution de l’IRM fonctionnel?
Souvent sa résolution sera plus basse, car les images sont plus volumineuse, plus longue à analyser, donc le pixel est plus grand.
Ainsi, souvent la solution est de superposer l’IRMf à l’IRM anatomique afin d’obtenir une image claire de l’activité
Qu’est ce que nous pouvons faire avec l’IRMf qu’on ne peut faire avec les autres types d’imagerie avec l’IRM?
Beaucoup d’appareils disponibles vont nous permettre d’apporté dans l’IRM afin d’évaluer certaines fonctions cognitives et observer l’activation des différentes zones du cerveau:
- Écouteur pour écouter des sons
- Boitié de réponses
- Lunnettes spéciales pour voir des images dans l’IRM
Réviser les diapositives 57-58 du cours 5
Ok
Réviser les exemples présentés aux diapositives 59 à 61
Ok
Décris l’activité du cerveau au repos ou le resting state
Cela arrive lorsque nous ne faisons rien en particulier. Lorsqu’on pense à n’importe quoi sans faire rien en particulier (par exemple, lorsqu’on attend l’autobus).
Lors de cet état, on observe que certaines régions de notre cerveau viendrait synchroniser au repos
Pourquoi est-il intéressant de savoir l’activité du cerveau au repos?
Car c’est un marqueur de santé cérébrale qui est souvent endommager dans les maladies tel l’alzheimer.
Ainsi, lorsque cela est endommagé, on sait qu’il y a un problème, car ces régions ne se parlent pas alors qu’elles se parlent toujours
Réviser la diapositive 62 du cours 5
Ok
Comment calcul-t-on la connectivité fonctionnelle au repos?
En général, on regarde s’il y a des corrélations entre les régions, donc si l’une augmente son signal, l’autre va également augmenter son signal
Étapes:
1. IRMf du resting state
2. Parcellation
3. BOLD signal
4. Functional connectivity
5. Graph metrics (gamma, lambda, hub, modulateur, etc).
Vrai ou faux? Nous avons trouvé une connectivité pour beaucoup de système dans le cerveau (système moteur, système visuel, etc.) lorsque ce dernier est au repos
Vrai.
C’est comme si même lorsque le système n’est pas nécessaire il se parle toujours
Réviser la diapositive 64 du cours 5
Ok
Quels sont les avantages de l’IRM? (5)
- Non invasive et non toxique
- Excellente précision anatomique
- Polyvalente: permet d’examiner des différences structurelles et fonctionnelles et leur interaction
- Grande flexibilité au niveau du dévis expérimental
- Permet de tester la validité physiologique des modèles théoriques cognitifs et langagiers
Quels sont les limites de l’IRM? (5)
- Résolution temporelle limitée (seulement 1 mesure/sec comparativement à l’EEG avec 1000 mesures/sec
- Très dispendieuse (environ 500/heure)
- Ne permet pas de distinguer un signal inhibiteur ou excitateur
- Ne mesure pas directement l’activité neuronale
- Beaucoup de contre-indications liées à l’aimant, au bruit des gradients et au radiofréquences
Que signifie l’acronyme TACO?
Tomographie axiale calculée par ordinateur (TACO)
Quel est un autre nom pour le TACO? (3)
- CT-scan
- CAT-scan
- Tomodensitométrie
Quels onde utilise le TACO? Quel est son principal rôle?
C’est une technique de radiographie (rayons X) utilisée pour détecter des anomalies/ pathologies incluant des tumeurs, ACV, lésions, etc.
Pourquoi le TACO est peu ou pas utilisé en recherche?
À cause des radiation ionisante
Malgré ses ondes ionisantes, pourquoi utilise-t-on encore le TACO?
Car il est moins dispendieux que l’IRM, il est plus accessible et possède moins de contre-indications.
De plus, il ne fait pas de bruit, donc pour les personnes ayant une hypersensibilité auditive c’est plus agréable
Puisque les rayons x sont ionisant, que fait-on pour éviter d’endommager les tissus ou les tissus d’un patient?
Des recherches ont montré une dose acceptable qui permet d’éviter les risques de cancer ou de dommages au tissus.
Réviser la diapositive 68 du cours 5
Ok
Quels sont les différences majeures entre le CT et l’IRM? (3)
CT:
1. Ionisant
2. Moins bonne résolution
3. Moins cher
IRM:
1. Non ionisant
2. Excellente résolution
3. Très cher
Vrai ou faux? On va toujours vers le TACO en premier il est moins cher, mais moins précis. En revanche, on peut toute même voir les grosses tumeurs ou grosses pathologies
Vrai
Réviser la diapositive 69 du cours 5
Ok
Qu’est-ce que TEP ou le PET?
C’est une technique d’imagerie nucléaire fonctionnelle silencieuse qui permet de visualiser les activités du métabolisme des cellules.
Cette technique nécessite la production d’isotopes radioactifs par un cyclotron à proximité du centre d’imagerie et qui sont injectés au patient, ce qui est très dispendieux
Quel est le coût estimé d’un TEP pour la recherche?
Environ de 2000 à 4000 $ de l’heure
Quel est la durée de vie des isotopes?
La durée de vie des isotopes est courtes. Ces produits radioactifs sont éliminés par le corps en quelques heures
Quel est le rôle du cyclotron?
C’est un appareil qui accélère les particules. C’est un appareil très spécialisé qui requiert un équipe très spécialisée pour créer les particules et les générer
Où se situe le TEP dans le spectre électromagnétique?
Dans les ondes gamma
Est-ce que le TEP est un appareil beaucoup utilisé en recherche?
Non, on l’utilise seulement en dernier recours , donc lorsqu’il nous donne des mesures directs
Réviser la diapositive 72 du cours 5
Ok
Décris la combinaison du TEP-CT
la CT prend des images anatomiques et la TEP prend des images fonctionnelles
Pourquoi la TEP est-elle un outil intéressant?
Pour le diagnostic de certaines maladies, dont la maladie de l’alzheimer, l’APP, car révèle un vrai hypermotabolisme
Réviser les diapositives 74-75 du cours 5
Ok
Pour détecter la maladie d’alzheimer quel agent radioactif utilise-t-on dans le TEP?
Le PIB qui permet de détecter les plaques amyloïdes
Réviser la diapositive 76 du cours 5
Ok
Qu’Observe-t-on au niveau du métabolisme de glucose d’une personne en dépression?
Nous avons un hypométabolisme général
Réviser la diapositive 77 du cours 5
Ok
