Imagerie cérébrale. Licence de Psychologie (L3S6) Florence Perrin

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1 Licence de Psychologie (L3S6) Imagerie cérébrale Florence Perrin Integrative Biology of Neuroregeneration INSERM U1051 Institut des Neurosciences de Montpellier Université Montpellier Web site:

2 Analyse de la mécanique humaine malgré les difficultés et interdits «Histoire de la composition du corps humain». Juan Valverde, 1543 Gautier D'Agoty, 1759 Rembrand, 17 ème siècle

3 Imagerie Anatomique et Fonctionnelle

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5 Techniques d imagerie médicale Radiologie Standard Scanner à rayon X (CT scan) Echographie T.E.P. (tomographie à émissions de positons) I.R.M. (Imagerie par Résonnance Magnétique) Activité électrique cérébrale (TP EEG) - Electroencéphalographie (EEG) - Potentiels évoqués

6 Radiologie Standard (Rayon X) William Rontgen Tube à RX Rayons X Récepteur RX non absorbés

7 Radiologie Standard Plus le corps traversé est dense, Plus il absorbe les RX (os apparaît blanc) Moins le corps traversé est dense, moins il absorbe les RX (air apparaît noir) Image 2D

8 Plans de coupes anatomiques Axial transverse horizontal Frontal coronal Sagittal

9 Scanner à RX Tomodensitomètre Il est composé d un ANNEAU A l intérieur est fixé un TUBE A RAYONS X ROTATIF faisant face à des détecteurs couplés à un ordinateur Tube à RX Détecteurs

10 Scanner Les faisceaux de RX sont plus ou moins absorbés (comme pour la radio). On obtient une image d 1mm = 1 coupe axiale En faisant avancer la table: - en continu = scanner hélicoïdal - par étape = scanner séquentiel Explorer un crâne: temps d acquisition 5 à 10 sec.

11 Scanner Images numériques en 2D qui permettent d obtenir par reconstruction des images en 3D Avantages : faible coût donc appareillage courant Inconvénients : ne montre que l anatomie du cerveau et non sa fonction, technique peu résolutive

12 Scanner Serimedis, Banque d images INSERM

13 Echographie Destiné à la recherche des tumeurs cérébrales ONDES ULTRA SONORES (même principe physique que le sonar des sous-marins) Ondes sont plus ou moins réfléchies par la structure organique rencontrée On obtient différents niveaux d échogénécité (différents gris) qui permettent d établir un diagnostique

14 Echographie

15 Echographie 6 mois 3 ème trimestre, cervelet Serimedis, Banque d images INSERM

16 Tomographie par émission de positon (TEP) Visualisation des zones d activations cérébrales. Les cellules qui sont activées, utilisent plus de glucose et d oxygène que les cellules au repos. Ceci entraîne une augmentation du débit cérébral local. C est ce changement qui est mesuré à l aide de marqueurs radioactif.

17 TEP

18 TEP

19 TEP Sujet au repos. Gamme de couleurs : débit sanguin. Vert: valeur moyenne(50ml/mn/100g). Bleus: diminution jusqu'à 20%. Débit sanguin plus élevé dans les zones centrales et temporales jaunes. Sujet qui écoute et répète des mots. Débit sanguin augmenté dans l'hémisphère gauche au niveau des zones du langage. Serimedis, Banque d images INSERM

20 TEP Eyes Closed White Light Complex Scene

21 TEP Sujets normaux au cours de tâches de langage. Régions cérébrales liées à la gestion du sens des mots en mémoire verbale sémantique à long terme. Serimedis, Banque d images INSERM

22 TEP Récepteurs corticaux à la sérotonine (type 2A). Traceur: 18F-sétopérone. Serimedis, Banque d images INSERM Récepteurs corticaux au GABA (acide gamma-aminobutyrique), neurotransmetteur inhibiteur. Traceur: 11C-Flumazénil, marqueur du site des benzodiazépines et du récepteur GABA-A.

23 TEP Avantages : images quantifiées de l activité du cerveau, étude dans le cerveau du devenir d un grand nombre de molécules organique ou de médicaments. Inconvénients : nécessite l injection d un produit radioactif, technique lourde et couteuse, utilisation d atomes radioactif de très courte période (labo de chimie sur place), ne montre pas l anatomie du cerveau.

24 Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) RMN: 1946 IRM: 1973 IRM fonctionnelle: 1992 IRM de diffusion appliquée au tracking: 1999 Aimant x champ magnétique terrestre

25 IRM M. Brammer Center for NeuroimagingSciences, London, UK

26 IRM Images à hautes résolution des structures du cerveau : IRM anatomique IRM de diffusion : étude des réseaux de fibres de la substance blanche Images des fonctions cérébrales : IRM fonctionnelle

27 IRM - Principe Tout noyau porte une charge et engendre un dipôle magnétique qui s exprime par une grandeur appelée moment magnétique. Eau : 70-75% du corps. Basée sur l observation de la résonance magnétique nucléaire des protons de l eau. H + très sensible en RMN.

28 IRM : principe En absence de champ: les moments magnétiques ne sont pas orientés. Les protons sont orientés dans différents sens) En présence de champ: les moments magnétiques sont orientés. Les H + se mettent dans le sens du champ magnétique B de l aimant. Champ B M

29 IRM : principe

30 IRM : principe Relâchement de l NRJ Retour à l NRJ de base H + perdent l NRJ principalement de 2 façon : temps de relaxation T1(longitudinal) et T2(transversal) Images différentes (contrastes différents, différentes structures) T1 et T2 sont différent en fonction des tissus.

31 Images en T1 &T2 Body tissue Appearance in T1 Appearance in T2 White matter Gray matter Spinal fluid Hematoma Bright Dark Dark Bright Dark Bright Bright dark

32 IRM anatomique Donne l état d hydratation du corps Serimedis, Banque d images INSERM

33 Serimedis, Banque d images INSERM IRM anatomique

34 IRM «homme» IRM «petit animal» 25 septembre 2012

35 IRM Tenseurs de diffusion Plusieurs images qui donnent direction des flux d H 2 O. Mesure de l anisotropie. Isotrope LCR Mvt browniens Anisotrope Myéline

36 Diffusion moyenne Cartes DTI Anisotropie Orientations codées en couleurs

37 Tracking de fibres

38 Tractography: Corticospinal Tract W.Zhan et. al.

39 Tractography S. Mori - JHU D. Jones U Nottingham, UK

40 Tractography: Corpus Callosum W.Zhan et. al.

41 IRM fonctionnelle (IRMf)

42 Functional Magnetic Resonance Imaging

43 IRM fonctionnelle (IRMf) B.O.L.D : blood-oxygen-level dependent. Observation en temps réel de variations de l oxygénation du sang en utilisant un traceur endogène : l hémoglobine. Réduction de l hémoglobine (Fe ++ ) DésoxyHbet OxyHb: propriétés magnétiques différentes.

44 IRMf : exemples M. Brammer, 1995 Center for Neuroimaging Sciences, London, UK

45 IRM fonctionnelle Localisation des activations cérébrales Ex : stimulation visuelle Champ de vue entier Hémichamp gauche Hémichamp droit