L'imagerie d'impédance électrique par résonance magnétique
La Tomographie d'Impédance Electrique par Résonance Magnétique (MREIT, pour ``Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography'') est une technique qui, comme son nom l'indique, donne des images d'impédance électrique en utilisant un appareil d'imagerie par résonance magnétique. Le principe est d'acquérir des images IRM du patient. Ensuite, un courant électrique faible est envoyé dans un organe à l'aide par des électrodes. Le courant se propage dans les tissus, avec une densité de courant supérieure dans les zones d'impédance électrique faible. La propagation de ce courant modifie le champ magnétique de l'IRM, ce qui perturbe donc le signal de résonance magnétique. Ces signaux perturbés permettent alors de calculer l'impédance électrique locale. La résolution spatiale est identique à celle de l'IRM. L'une des difficultés actuelle est la détermination la quantité de courant à injecter pour avoir un signal suffisamment élevé pour être mesurable tout en ne présentant pas de risque pour le patient.
L'imagerie acousto-électrique
Si un courant électrique est injecté dans un organe par des électrodes, il se propage dans toutes les directions, avec une intensité qui dépend de la conductivité électrique locale. Mais il est difficile de savoir exactement par où le courant électrique passe : c'est l'une des principales difficultés de la tomographie de conductivité électrique. Cet inconvénient est contourné dans la technique d'imagerie acousto-électrique, proposée au début des années 2000. Le principe de cette technique, schématisée sur la figure, est de faire passer un courant électrique dans un tissu, puis de modifier la conductivité électrique en un point en y focalisant une onde acoustique. Cela modifie alors la propagation locale du courant électrique. Et plus la conductivité électrique dans la zone focale de l'onde acoustique est forte, plus la modification du courant électrique sera importante, ce qui est mesurable avec des électrodes. Ainsi, en focalisant l'onde acoustique en différents endroits du tissu, on peut obtenir une image de conductivité électrique des tissus avec une résolution spatiale de l'ordre du millimètre.
La tomographie d'impédance électrique par force de Lorentz
Une autre technique d'imagerie d'impédance électrique, sur laquelle j'ai passé une partie de ma thèse, a été proposée sous le nom d'Imagerie par Effet Hall (HEI pour "Hall Effect Imaging") en 1998. Ce nom a ensuite été critiqué par certains auteurs, car le phénomène utilisé n'est selon eux pas l'effet Hall, si bien que d'autres appellations ont été proposées, comme la Tomographie Magnéto-Acousto-Electrique ou la Tomographie d'Impédance Electrique par Force de Lorentz. J'ai proposé ce dernier nom car il permet à la fois de caractériser le paramètre étudié (l'impédance électrique) et la méthode pour y parvenir (la force de Lorentz). Dans cette méthode, un transducteur émet des ultrasons dans un organe placé entre deux aimants créant un champ magnétique. Le tissu, conducteur, se déplace dans le champ magnétique à cause des ultrasons, et cela induit un courant électrique par force de Lorentz. Ce courant peut être mesuré par des électrodes placées sur l'échantillon. Il a été montré que ce courant est relié à l'impédance électrique, ou plus précisément aux variations d'impédance électrique, dans la zone focale des ultrasons. En focalisant dans différentes zones du tissu, une image des interfaces d'impédance électrique peut donc être reconstruite, avec une résolution spatiale proche de celle des ultrasons.
La tomographie magnéto-acoustique
On peut utiliser le principe de la technique précédente en sens "inverse". Cette technique combine un courant électrique et un champ magnétique pour créer des ondes ultrasonores.
Dans cette technique on émet dans un tissu biologique un courant électrique à l'aide de deux électrodes. Le tissu étant placé dans un champ magnétique, des mouvements seront induits par force de Lorentz. Le mouvement sera d'amplitude différente de part et d'autre de chaque interface de conductivité électrique, ce qui va donner lieu à la formation d'ultrasons. Ces ultrasons peuvent être détectées par des transducteurs ultrasonores placés tout autour de l'échantillon, ce qui permet grâce à leurs temps de propagation de retrouver leur source, donc de réaliser des images des interfaces de conductivité électrique. Dans le cas de la tomographie magnéto-acoustique avec induction magnétique, le courant électrique est induit grâce à un champ magnétique transitoire
Références
- Un excellent article de revue de Thomas Widlak qui résume l'ensemble des méthodes d'imagerie d'impédance électrique avec toutes leurs dérivées, sous un angle mathématique.
- Je ne peux pas ne pas citer ma thèse ainsi que celle de Amalric Montalibet à propos de la tomographie d'impédance électrique par force de Lorentz
