Mise en place des TP Contrôle qualité en IRM

Avertissement
Si vous arrivez directement sur cette page, sachez que ce travail est un rapport d'étudiants et doit être pris comme tel. Il peut donc comporter des imperfections ou des imprécisions que le lecteur doit admettre et donc supporter. Il a été réalisé pendant la période de formation et constitue avant-tout un travail de compilation bibliographique, d'initiation et d'analyse sur des thématiques associées aux technologies biomédicales. Nous ne faisons aucun usage commercial et la duplication est libre. Si vous avez des raisons de contester ce droit d'usage, merci de nous en faire part . L'objectif de la présentation sur le Web est de permettre l'accès à l'information et d'augmenter ainsi les échanges professionnels. En cas d'usage du document, n'oubliez pas de le citer comme source bibliographique. Bonne lecture...
Mise en place des TP Contrôle qualité en IRM
Mark LITOV	Patrick ZANZOURI	Stéphane PEGOURIE
Référence à rappeler : Mise en place des TP Contrôle qualité en IRM Certification Professionnelle ABIH, UTC, 2012 URL : http://www.utc.fr/abih ; Université de Technologie de Compiègne
RÉSUME Étant donné que le nombre d’IRM ne cesse d’augmenter en France, il s’avère nécessaire de former les étudiants et les techniciens biomédicaux dans ce secteur en pleine expansion. C’est pour cette raison que la mise en place des travaux pratiques sur le contrôle qualité en IRM est indispensable pour garantir les meilleures performances du système et fournir le meilleur diagnostic au patient afin de ne pas passer à coté d’une pathologie dû à un appareil mal réglé. L’objectif de ce projet est de proposer la mise en place des Travaux Pratiques Contrôle Qualité en IRM dans le cadre de la formation professionnelle. Mots clés : contrôle qualité, IRM, Travaux Pratique, imagerie par résonance magnétique
ABSTRACT The number of MRI increases in France every year and so it is very important to train the students and the biomedical technicians in this sector. For this reason the development of practical work on the quality control in MRI is essential to ensure the best system performance and provide the best diagnosis to the patient and don’t miss pathology. The objective of this project is to propose the establishment of practical work Quality Control in MRI for the biomedical training Key words : quality control, MRI, practical work

Monsieur Gilbert FARGES, enseignant chercheur, responsable de la formation ABIH (Assistant Biomédical en Ingénierie Hospitalière) à l’UTC (Université Technologique de Compiègne).

Monsieur Pol Manoël FELAN, responsable pédagogique de la formation ABIH à l’UTC et tuteur de notre projet d’intégration.

Madame Isabelle NATTIER pour son accueil, sa sympathie et son support pour tous les aspects matériels et administratifs.

Nous remercions également, Vincent ZALC chercheur et Guillaume OLYMPE technicien au CIMA, qui nous ont aidés tout au long de notre projet.

Actuellement en France, près de 600 appareils IRM sont installés dans les centres hospitaliers et cabinet médicaux, cette technique d’imagerie permet de visualiser avec une grande précision les organes et tissus mous du corps humain sous divers angles et diverses dimensions.
Afin de garantir les meilleures performances de ces appareils de haute technologie et de dépister tous dysfonctionnements qui pourraient nuire au diagnostic patient, il est obligatoire d’appliquer un contrôle qualité dicté par les arrêtés L512 et D665-5-3, d’où la nécessité de proposer aux étudiant, futur techniciens biomédicaux, via des instituts de formation spécialisés, des formations théoriques et techniques sous forme de travaux pratiques.

C’est en 1946 que les physiciens Suisse Félix Bloch et américain Edward Mills Purcell découvrent le phénomène de la résonnance magnétique nucléaire (RMN), c’est-à-dire le couplage entre le moment magnétique du noyau des atomes et le champ magnétique externe.

Pour ses découvertes Félix Bloch et Edward Mills se sont vu remettre le prix Nobel de physique en 1952 pour le développement de la RMN

En 1973, le chimiste américain Paul Lauterbur s’appuyant sur les méthodes de reconstruction d’images utilisés en tomodensitométrie, réalise la première “image “ d’un légume (poivron) par RMN en s’appuyant sur le principe des gradients qui permettent de capturer l’image d’une coupe virtuelle d’un objet en deux dimension.

Quelques années plus tard en 1975, le physicien britannique Peter Mansfield améliore les travaux de Paul Lauterbur en permettant la capture de plusieurs images de tissus humain en un temps relativement court en appliquant la technique d’imagerie échoplanaire.

Paul Lauterbur et Peter Mansfield ont été récompensés par le Prix Nobel de physiologie et de médecine en 2003 pour le développement de l’IRM.

Enfin, deux en plus tard en 1977 le scientifique américain Raymond Damadian réalisera la première image d'un corps humain vivant et dirigera ensuite la fabrication des premiers appareils commerciaux grâce notamment à l’évolution de l’informatique et de l’électronique.

Le principe de fonctionnement de l’IRM est basé sur l’observation de la résonance magnétique nucléaire des atomes d’hydrogène qui constitue près de 70 % du corps humain, variant suivant les différents tissus.

Il est important de connaitre les différentes propriétés du proton, noyau de l’atome d’hydrogène, qui entre en jeu dans le fonctionnement de l’IRM :

Lorsqu’on soumet les protons au champ magnétique émis par l’aimant principal B0, le spin se comporte comme une aiguille aimantée qui s’oriente dans la direction du champ soit en haute fréquence ou en basse fréquence. A ce moment là le spin est nul.

En appliquant au système des ondes de radiofréquence B1 perpendiculaire au champ magnétique par l’intermédiaire des antennes, l’orientation du spin se voie modifier se qui fait que les noyaux passent d’un vecteur parallèle au champ B0 à un vecteur incliné, on dit alors que les protons se précesse. Lors de cette phase, les protons absorbe l’énergie radiofréquence jusqu’à l’interruption du signal.

A la fin de chacune de ses impulsions de radiofréquence, le système va revenir à l’équilibre et les protons vont revenir à leur position initiale avec un temps beaucoup plus long que le déphasage .En milieu solide, il va être plus rapide qu’en milieu liquide, ce temps dépend donc de la partie du corps étudiée. La résonance est alors acquise à l’issue de l’excitation et de la relaxation.

Sous l’action de la force magnétique B0, les protons s’orientent dans la même direction. Ils sont alors excités par les ondes radio B1 pendant une courte période via les antennes émettrices. Ainsi, à l’arrêt de cette excitation, les atomes d’hydrogènes restituent l’énergie accumulée pour la renvoyer sous forme de signal radio grâce aux antennes réceptrices. Ce signal est donc capté, enregistré, et traité par un système informatique pour former une image. Il est possible de différencier les différents organes grâce à la différence de densité des tissus.

Les bobines de gradient introduisent une inhomogénéité dans le champ magnétique, de façon à ce que l'on puisse savoir différencier deux points avec précision en fonction des valeurs des champs magnétiques en ces points. En pratique, on trouve la plupart du temps 3 bobines qui jouent ce rôle dans les imageurs IRM. Chaque bobine sert à caractériser une direction de l'espace, ce qui permet d'accéder à des informations en 3 dimensions.

La salle d’examen est la partie principale du système, on y retrouve le tunnel de l’aimant ou le patient est allongé sur la table, puis sera introduit automatiquement tout en préservant son confort par une ventilation et un éclairage adaptés ainsi qu’un système de communication personnel médical/patient. Le diamètre du tunnel est d’environ 60 cm selon les fabricants.

L'aimant permanent est le composant essentiel de l’appareil IRM, il est dans la grande majorité du parc français supraconducteur car c’est le type d’aiment qui possède les meilleures caractéristiques d’homogénéité et de puissance. Pour obtenir cette supraconductivité l’aimant doit être refroidit par de l’hélium liquide et doit donc être constitué d’un système complexe de refroidissement. Son rôle est de produire un champ magnétique équivalent à 30000 fois le champ magnétique terrestre.

Les antennes de radiofréquences jouent un rôle multiple et essentiel dans l’appareil d’IRM. Elles permettent d’émettre le signal d’excitation (quand elles servent d’émetteur) et de recueillir le signal émis au moment de la relaxation (quand elles servent de récepteur) ; des antennes dédiées, positionnées sur le patient, permettent d’améliorer le rapport signal-bruit (s/b) pour un organe donné.

La salle de commande doit être positionnée dans l’axe de l’aimant de façon à donner aux opérateurs le meilleur angle de vue du patient, à travers un châssis de vision. C’est l’endroit ou le manipulateur enregistre, par l’intermédiaire du pupitre de commande les différents paramètres de l’IRM et réceptionne les données sous forme d’image à la fin de l’examen.

La salle technique regroupe les multiples armoires techniques telles que le groupe de puissance (alimentation de l’aimant, des bobines de gradient, émetteur..), il doit être positionné à proximité de la salle d’examen pour limiter les longueurs de câbles mettant en jeux des puissances importantes. Le groupe informatique assurant l’interface entre la salle examen/salle de contrôle est également situé dans ce local pour protéger ses organes (ordinateurs et périphériques) du champ magnétique produit par l’IRM tout comme le groupe de puissance .Cette salle doit être climatisé pour protéger ces installations sensibles à la température.

Depuis sa création, les domaines d’application en imagerie médicale de l’IRM se sont considérablement étendus. L’IRM permet d’explorer en détail tous les tissus et organes non remplis d’air, particulièrement utilisées pour l’exploration des pathologies :

- Cérébrale notamment le diagnostic de la maladie d’Alzheimer, Parkinson, l’épilepsie et de l’AVC.

- Rachidiennes telle que hernie discales, scoliose, sténose rachidienne discopathies dégénérative.

- Digestives comme les ulcères gastrique, la maladie de Crohn ou encore la rectocolite hémorragique.

- Cardiaques telle que la cardiopathie congénitale et l’anévrysme aortique.

Le nombre d’IRM en France métropolitaine à considérablement augmenté depuis une dizaine d’années, en 2003, 230 appareils étaient recensés, en 2011 ce chiffre à quasiment triplés pour atteindre 592 appareils représentant un rapport de 9,4 IRM/million d’habitants contre 17 IRM /million d’habitants pour la moyenne européenne à ressource équivalente (tableau 1).

Malgré cette hausse significatives d’appareils en France, on reste très en dessous de la moyenne européenne et des recommandations sanitaire française, qui préconisait d’augmenter le parc à 10 IRM/million d’habitants d’ici 2013 et de 12IRM/million d’habitants pour les régions ayant la mortalité la plus élevé par cancer.

A ce jour, seule quatre régions comptent plus de 10 IRM/million d’habitant (Région Rhône Alpes, Iles de France, Champagne Ardenne, Nord Pas de Calais).

A l’inverse, quatre régions ont un taux très inférieur à la moyenne nationale (moins de 7 IRM/million d’habitants : la Bourgogne, la Bretagne, la Corse, Pays de la Loire).

Cette disparité engendre dans certaines régions des délais de rendez-vous extrêmement long malgré les améliorations dans celles-ci, mais une aggravation dans d’autres « peu actives » ou les délais dépasse largement la moyenne nationale d’attente qui est évalué à 35 jours pour atteindre plus de 50 jours en Alsace par exemple (figure 9).

Cette attente n’est pas compatible avec la mise en œuvre des bonnes pratiques médicales recommandées par la société française de radiologie (en particulier dans le domaine des cancers et des accidents vasculaires cérébraux), et conduit inévitablement à des pertes de chance pour les patients.

Sur le plan mondial, le Japon tiens la première place avec 43,1 appareils IRM/million d’habitants et en dernière position le Mexique avec seulement 1,9 IRM/million d’habitants. La France quant à elle se situe seulement aux 21nièmes rang avec 6,4 IRM/million d’habitants, confirmant son retard en termes d’équipements.

- Garantir les meilleures performances du système IRM et fournir le meilleur diagnostic au patient, en fournissent une image de haute qualité, et surtout ne pas passer à côté d’une pathologie dû à un appareil mal réglé.

- Diminuer les couts de la maintenance externe en faisant un contrat en partenariat avec le fabricant.

- Conserver sa performance pendant toute la durée de vie du dispositif.

- Instaurer un climat de confiance et de reconnaissance mutuelle, et d’ajouter aux échanges des données entre les techniciens et les médecins.

- Donner de la crédibilité aux techniciens.

- Former les étudiants sur un dispositif médical complexe.

Une norme désigne un ensemble de spécifications décrivant un objet, un être ou une manière d’opérer. Il en résulte un principe servant de règle et de référence technique.

Une norme n'est pas obligatoire, son adhésion est un acte volontaire. Certaines sont rendues obligatoires par un texte réglementaire ou décret de loi.

Pour les dispositifs médicaux, dont la liste est fixée par le ministre chargé de la santé, après avis de l'Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé, l'exploitant est tenu de s'assurer du maintien de leurs performances et de la maintenance du dispositif médical.

Le non-respect des dispositions du présent article peut entraîner la mise hors service provisoire ou définitive du dispositif médical, prononcée par l'Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé, ainsi que, le cas échéant, le retrait ou la suspension de l'autorisation de l'installation dans les conditions prévues aux articles L. 6122-11 et L. 6122-13.

Cette obligation donne lieu, le cas échéant, à un contrôle qualité dont les modalités sont définies par la norme européenne NF EN 62464 et dont le coût est pris en charge par les exploitants des dispositifs.

La présente norme internationale est rédigée à un moment où les appareils à résonance magnétique sont déjà présents sur le marché depuis plus de 20 ans. On estime que plus de 20 000 IRM sont actuellement opérationnels et que plus de 0,5 milliards de patients ont fait l'objet d'un examen IRM en Europe. Un certain nombre de normes et de contrôle de la qualité ont été élaborées par des comités nationaux afin de répondre aux besoins de traitement quantitatif de performance et de maintenance des systèmes.

La présente norme tente de sélectionner la meilleure méthode en tant que méthode préférentielle, même si pour nombre d'essais spécifiques, de bonnes alternatives sont disponibles et sont par conséquent également acceptables.

De même, au cours des dernières années, chaque fabricant a élaboré ses propres dispositifs d'essai ainsi que les procédures d'essai et analyses de données correspondantes pour l'assurance qualité et les essais de constance. il a donc été décidé, en ce qui concerne les essais de constance, de ne pas décrire des méthodes d'essai détaillées mais de prescrire uniquement les paramètres à mesurer ainsi que les conditions essentielles de réalisation de ces mesures dans la norme principale. Cela confère la latitude nécessaire pour tenir compte des nombreuses conceptions particulières d'appareils à résonance magnétique ; des exemples d'essais de constance possibles pour les paramètres exigés sont présentés en annexe. Cela permet à l'utilisateur d'employer le plus grand nombre possible d'outils fournis par les fabricants de systèmes à résonance magnétique, dans la mesure où cela est nécessaire et utile, tout en restant conforme aux exigences de contrôle de la qualité et d'assurance de la qualité.

Les principaux paramètres de qualité d'image et les méthodologies de mesures définis dans la présente norme sont les suivants:

Après avoir analysé la norme AFNOR : EN 62464-1, nous avons extrait les principaux paramètres de qualité d’image à analyser.

Nous pouvons déterminer les principaux paramètres importants à contrôler pour avoir une qualité d'image optimale

Le bruit correspond aux "parasites". Aléatoire, il provient du patient (agitation thermique des protons à l’origine d’émissions parasites) et dans une moindre mesure de la chaîne de mesure (bruit "électronique"). Il vient perturber le signal émis par les protons excités de la coupe d’intérêt. Le rapport signal / bruit est fonction de la moyenne de l’intensité du signal par rapport à l’importance de la variation du bruit.

Si le signal sur bruit est mauvais, la plupart du temps le technicien est contraint de remplacer l’antenne, (chaque antenne a son signal/bruit)

facteurs non modifiables : intensité du champ, séquence d’ondes RF, caractéristiques tissulaires

paramètres de la séquence : taille du voxel (résolution spatiale), nombre d’excitations, bande passante de réception

L’analyse des différences de fréquence de résonance des métabolites ne peut se concevoir qu’en présence d’un champ magnétique extrêmement homogène. Un champ magnétique hétérogène conduit à une dispersion des fréquences de résonance, d’où un étalement des pics voire leur disparition dans le bruit de fond. Avant toute acquisition de SRM, une homogénéisation du champ magnétique (shimming) est effectuée sur la région d’intérêt. Plus cette région est grande, plus il sera difficile de rendre le champ magnétique homogène sur son ensemble. A proximité de l’os, de calcifications ou de zones hémorragiques, la qualité de la spectroscopie sera moindre à cause des perturbations de champ engendrées par les différences de susceptibilité magnétique avec les tissus mous. L’optimisation de la fréquence de précession de l’eau est nécessaire pour permettre la suppression satisfaisante du pic de l’eau, grâce à des impulsions sélectives en fréquence et des gradients de déphasage. L’autre difficulté de la SRM concerne le faible rapport signal / bruit. Ceci impose de multiplier le nombre de mesures (NSA) et limite la résolution spatiale (voxel d’un volume minimal d’environ 3,5 cm3 soit des dimensions de 1,5 x 1,5 x 1,5 cm).

Le présent paragraphe décrit une méthode de mesure de l'EPAISSEUR et du PROFIL DE COUPE en imagerie bidimensionnelle. L'EPAISSEUR DE COUPE est déterminée en mesurant le profil d'intensité du signal sur une mince plaque inclinée de matériau générateur de signaux (la méthode dite de la "plaque chauffante"). Il est prévu une méthode pour corriger les erreurs de rotation dues à l'éventuel basculement du DISPOSITIF D'ESSAI.

Cette méthode exige également que le PROFIL DE COUPE étiré soit tracé avec les résultats finaux.

L'EPAISSEUR DE COUPE étant tributaire de la forme de l'impulsion de fréquence radioélectrique, du séquencement et du gain de transmission, de l'homogénéité du champ RF, du choix du gradient et d'autres paramètres, elle est considérée comme étant une mesure déterminante pour le réglage correct d'un système IRM et de sa qualité d'image.

Le présent paragraphe introduit une méthode de mesure de la RESOLUTION SPATIALE au moyen d'un DISPOSITIF D'ESSAI de conception spéciale.

La présente norme mesure l'amplitude du signal de fausses images et la compare à l'amplitude moyenne des signaux ainsi qu'au plancher de bruit du système.

Fantôme-tests. Les fantômes utilisables pour le contrôle qualité en IRM sont nombreux. Les fantômes contiennent des objets de différentes formes qui sont placés dans un milieu homogène.

Le logiciel de visualisation des fichiers DICOM permet de calculer les paramètres pour le contrôle qualité en imagerie médicale (OsiriX).

Logiciels d’analyse de contrôle qualité permettent d’automatiser et de tracer le contrôle qualité en IRM.

Fantôme GE qui nous a permis de calculer l’homogénéité du champ et le rapport signal/bruit et le fantôme « fabrication maison » pour déterminer dans notre TP : la résolution spatiale ; l’intervalle entre deux coupes et la distorsion géométrique.

Les chercheurs du CIMA Compiègne nous ont fabriqué un « fantôme maison » en insérant des lames de verres et une plaque en plexiglass.

Dans le fantôme se trouvent six paires de lames qui ont un écart de 0,5 mm, de 1 mm et de 2 mm (Fig.17). Il y a aussi des lames croisées pour calculer l’intervalle entre deux coupes.

Pour déterminer la distorsion géométrique on utilise une plaque en plexiglass avec 96 trous (Fig.17).

Figure 17. Plaque en plexiglas. Lames en verre pour microscope. Plaques croisés et parallèles

Nous avons réalisé les travaux pratiques CQ en IRM en collaboration avec l’équipe du CIMA. Cette équipe de chercheurs est basée dans CHU de Compiègne et fait des recherches dans le domaine de l’imagerie par résonance magnétique. Ils ont fabriqué pour nous un prototype de fantômes-test, qui permet de définir les paramètres de contrôle qualité.

Les phases 1 et 2 doivent avoir lieu en salle d’examen et dans la salle de commande.

La phase 3 (certaines parties) doit s’effectuer dans la salle informatique. Elle exige le logiciel visionneur des fichiers DICOM. Les étudiants commencent à calculer certains paramètres du CQ en salle informatique avec l’aide de l’enseignant, et continueront ensuite en utilisant leur ordinateur personnel. Il n’existe pas de logiciel gratuit pour réaliser certaines opérations avec les images DICOM comme par exemple la soustraction des images. Il est préférable d’obtenir certains paramètres comme le rapport signal/bruit et l’uniformité de champ pendant la phase 3. Les étudiants peuvent calculer les autres paramètres en utilisant un logiciel libre pour PC.

Les étudiants effectuent la phase 4 sur leur ordinateur en conformité avec la fiche des TP. Le Compte rendu est à rendre dans un délai de 10 jours.

Pendant cette phase, l’opérateur explique les règles particulières de sécurité relatives aux appareils à résonance magnétique et les contraintes d’un examen IRM.

Il est strictement interdit d’entrer dans la salle d’examen avec des objets métalliques.

Il est très dangereux de se trouver dans la salle d’examen d’IRM pour les étudiants porteurs:

De certaines valves cardiaques métalliques ainsi que de clips anciennement implantés sur un anévrisme crânien.

D’un corps étranger métalliques intraoculaire (comme chez les soudeurs, chaudronniers, fraiseurs ou les bricoleurs qui travaillent sans lunettes de protection).

Il est déconseillé aux femmes enceintes de plus de 3 mois d’entrer dans la salle d’examen.

Après que les étudiants ont enlevé tous les objets métalliques, l’opérateur peut présenter tous les composants du système IRM : salle technique, salle d’examen, salle de commande, salle informatique, salles des patients, etc.

L’opérateur propose aux étudiants de faire un exercice pour comprendre le principe de la reconstruction des images IRM. L’opérateur met dans l’appareil IRM un fantôme avec un objet inconnu pour les étudiants. Ensuite l’opérateur reconstruit des images IRM de cet objet en trois coupes : axiale, sagittale et coronale.

Les étudiants doivent déterminer quel objet se trouve à l’intérieur du fantôme. L’objet qui est présenté sur la figure 3 est une boite de CD en plastique.

Les étudiant doivent analyser le protocole de contrôle qualité proposé dans la fiche des TP afin de vérifier l’accomplissement de la procédure du contrôle qualité effectué dans cette phase par l’opérateur.

L’opérateur installe des fantôme-tests dans l’appareil d’IRM, et il entre les paramètres de balayage :

Le choix des paramètres de reconstruction dépend de l’antenne RF utilisée, du dispositif d’essai et du type de mesures. Les recommandations pour les paramètres de balayages sont décrites dans la norme européenne NF EN 62464-1.

Le manipulateur effectue les séries des séquences pour chaque fantôme qui est utilisé dans ces TP.

Ensuite l’opérateur grave les images reconstruites des fantômes sur CD et les donne aux étudiants.

Pendant la phase 3, les étudiants doivent calculer les paramètres de CQ avec le logiciel qui permet de visualiser et de traiter des fichiers DICOM. Les paramètres du contrôle qualité suivants doivent être obtenus:

La région d'intérêt (ROI) doit être une zone centrée à géométrie régulière, couvrant au moins 85 % de la surface de l'image du volume générateur des signaux du dispositif d'essai.

Etape 1: Déterminer la valeur moyenne de pixel dans la ROI de l'image 1. Le nombre résultant (moins toute valeur de référence de décalage du pixel) doit être appelé signal d'image S.

Etape 2: Calculer, pixel par pixel, une image à différence signée (image 3) de la manière suivante:

Le processus de soustraction doit être réalisé avec le logiciel visionneur des fichiers DICOM. Ce logiciel doit posséder l’opération soustraction des images.

Etape 3: Transférer la ROI utilisée pour mesurer S au cours de l'étape 1 au même emplacement dans l'image 3 et calculer l'écart type (SD) de la ROI. Diviser l'écart type (SD) par la racine carrée de deux, en éliminant l'amplification du bruit du processus de soustraction de l'image, pour obtenir le bruit d’image.

Calcul d'écart type peuvent être effectué avec le logiciel visionneur des fichiers DICOM. Ce logiciel doit avoir l’option calcul d'écart type.

a) Dans le logiciel de visionnage des images DICOM les étudiants doivent choisir 10 ROI dans des endroits différents sur l’image du fantôme. Chaque ROI correspond à un cercle ou ellipse de même quantité de pixels, par exemple 40. Avec ce logiciel ils doivent définir la valeur moyenne du signal Sj. Ensuite ils calculent la moyenne Sm pour ces 10 valeurs Sj. Alors ils pourront évaluer l'écart absolu moyen du signal comme:

Pour déterminer la résolution spatiale, on utilise des plaques parallèles de périodicité placées dans le fantôme B.

Figure 24. Une image du fantôme avec les plaques parallèles de périodicité

Pour définir la résolution spatiale, il faut trouver sur l’image du fantôme (Figure 24) une paire de lignes plus fines, qui sont distinguées visuellement.

Pour obtenir le paramètre de distorsion géométrique, on utilise les images du fantôme avec une matrice régulière à motif unique (trou, alvéole ou tube) :

En utilisant le logiciel, les étudiants doivent mesurer les distances entre les 4 points placés à chaque coin sur le périmètre de la matrice et calculer également le diamètre de 6 alvéoles à des endroits différents.

Ensuite ils doivent mesurer les paramètres de la matrice réelle en utilisant la règle.

L’intervalle entre les coupes est défini comme la distance entre deux positions successives.

Le fantôme utilisé pour définir l’épaisseur de coupe et l’intervalle entre les deux coupes est celui à rampe :

Pour calculer l’offset de la coupe il faut connaître l’angle θ et la distance D.

Les mesures sont faites par rapport à l’isocentre et par rapport au centre de l’image.

Avec le logiciel RadiAnt DICOM viewer les étudiants doivent mesurer les distances entre les plaques et isocentre (Figure 28). Ensuite il calcule l’intervalle entre les deux coupes avec la formule mentionné plus haut.

Pendant la phase 4 les étudiants analysent les résultats et préparent le compte-rendu des TP.

Ils doivent inclure dans leur compte-rendu les images des fantômes, qui ont été utilisés dans les TP, les calculs des paramètres du contrôle qualité et les conclusions.

Dans le cadre de ce projet, nous avons réalisé des TP Contrôle Qualité en IRM. Ces TP permettent de former des étudiants et des techniciens biomédicaux, qui sont les acteurs principaux des démarches qualité dans les établissements de santé.

Nous avons utilisé le fantôme simple fabriqué par l’équipe du CIMA pour la réalisation des TP. La mise en place du CQ étant purement pédagogique, cette option nous a paru plus judicieuse que l’achat onéreux d’un fantôme constructeur. L’inconvénient est qu’il ne permet pas d’obtenir des paramètres de contrôle qualité corrects des images IRM.

Il serait préférable pour le contrôle qualité d’utiliser les fantômes recommandés dans la norme européenne NF EN 62464-1.

Ces TP peuvent néanmoins être utilisés pour la formation ABIH à l’UTC de Compiègne.

1. Appareils à résonance magnétique pour imagerie médicale. Septembre 2007. Norme européenne NF EN 62464-1.

3. Contrôle de qualité spécifique en IRM : Développement et réalisation d’un objet-test multimodal. Evaluation des séquences IRM. Rapport de SFPM N23, 2007

4. Règles particulières de sécurité relatives aux appareils à résonance magnétique pour diagnostic médical norme européenne NF EN 60601-2-33/A1 Mars 2006.

5.Handbook of MRI Pulse Sequences. Matt A. Bernstein, Ph.D., Kevin F. King, Ph.D., and Xiaohong Joe Zhou, Ph.D. 2004.

6.Réalisation d’un Fantôme De Vérification des Performances Globales D’une Machine IRM. Hatem BESBES et Ridha BEN SALAH.2005.

8. Arrêté du 3 mars 2003 L5212 et D.665-5-3 fixant les listes des dispositifs médicaux soumis à l'obligation de maintenance et au contrôle de qualité mentionnés aux articles L. 5212-1 et D. 665-5-3 du code de la santé publique (Dernière modification : 9 août 2004).

Fantôme-test simple (B) fabriqué par le personnel chercheur CIMA: boite avec 3 objets dissimulés dans du gel.

Il est strictement interdit de rentrer dans la salle d’examen avec des objets métalliques, et pour les personnes porteuses de :

- Certaines valves cardiaques métalliques ainsi que de clips anciennement implantés sur un anévrisme crânien.

- De corps étranger métalliques intraoculaire (comme chez les soudeurs, chaudronniers, fraiseurs ou les bricoleurs qui travaillent sans lunettes de protection).

Faites connaissance du service et des composantes du système IRM avec le manipulateur : salle technique, salle d’examen, salle de commande, salle informatique, salles des patients etc..

Observer le manipulateur prendre les clichés du fantôme simple, vous devrez ensuite sur l’écran de la salle de commande, déterminer l’objet dissimulé dans celui-ci et désigné les différentes coupes en fonction des clichés : coupe axiale, coronale et sagittale.

L’opérateur installe le fantôme-tests A et B dans l’appareil IRM et enregistre les paramètres de balayages :

Assister et commenter le déroulement des séquences pour les deux objet-tests. A la fin de l’examen, récupérer le CD mis a votre disposition afin de poursuivre vos TP.

Calculer les différents paramètres de CQ avec le logiciel qui permet de visualiser et de traiter des fichiers DICOM. Les paramètres du contrôle qualité suivants doivent être obtenus:

Pour déterminer la résolution spatiale, vous utiliserez les plaques parallèles de périodicité contenue dans le fantôme.

Pour obtenir le paramètre de distorsion géométrique, vous utiliserez les images du fantôme B avec la matrice régulière à motif unique (trou, alvéole) :

En utilisant le logiciel, il vous faut mesurer les distances entre les 4 points placés à chaque coin sur le périmètre de la matrice et également le diamètre de 6 alvéoles à des endroits différents. Comparer ensuite ces mesures avec les valeurs réelles de la plaque à l’aide d’une règle.

Appliquer les valeurs obtenues afin de calculer le pourcentage de distorsion spatiale pour chaque mesure avec la formule ci-dessous:

Pour déterminer l’intervalle entre les deux coupes, il faut utiliser les images du fantôme B avec les deux plaques croisées.

L’intervalle entre les coupes est défini comme la distance entre deux positions successives.

Avec le logiciel RadiAnt DICOM mesurer les distances entre les plaques. Les mesures sont faites par rapport à l’isocentre et par rapport au centre de l’image.

Pour calculer l’offset de la coupe il vous faut connaître l’angle θ et la distance D.

Dans le logiciel de visionnage des images DICOM choisissez 10 ROI (région d'intérêt) dans des endroits différents sur l’image du fantôme. Chaque ROI correspond à un cercle ou ellipse de même quantité de pixels, par exemple 40. Avec ce logiciel vous devez définir la valeur moyenne du signal Sj. Ensuite vous devez calculer la moyenne Sm pour ces 10 valeurs Sj.

Pour la détermination du rapport signal/bruit, vous devez prendre deux images consécutives sans changer les paramètres d’acquisition. La soustraction pixel par pixel des deux images donne une image de différence. Alors que le signal est mesuré sur une ROI de l’une des deux images, le bruit est défini comme l’écart type dans la même ROI sur l’image différence. Utiliser la formule suivante :

Le compte-rendu doit contenir les images de fantômes utilisés dans ces TP, les calculs de paramètres du contrôle qualité et les conclusions.


Figure 3.IRM imaginé par Raymond Damadian	Figure 4. Première image IRM(thorax)


Tableau 1. Nombre d’IRM en France de 2003 à 2011	Figure 12. Carte de délais d’attente pour un rendez vous


Figure 1 : Appareil IRM	Figure 2 : Examen IRM du crane


Coupe coronale	Coupe axial	Coupe sagittal