17 juillet 2019
11,7 teslas, record mondial de champ magnétique pour un aimant d’IRM du corps humain
11,7 teslas, record mondial de champ magnétique pour un aimant d’IRM du corps humain

Vue actuelle de l'aimant dans son environnement clinique en cours d'aménagement © Francis Rhodes / CEA

L’aimant du projet Iseult, en installation à Neurospin (CEA Paris Saclay), a atteint son champ nominal de 11,7 teslas (T) le 18 juillet 2019. Il s’agit d’un record mondial pour un aimant IRM humain corps entier, qui vient couronner des années de R&D, à la pointe de l’innovation dans le domaine des aimants supraconducteurs. Au cours des prochains mois, les équipements nécessaires pour réaliser les images cérébrales seront installés autour de l’aimant ainsi que dans son tunnel central, pour en faire un scanner IRM humain capable de sonder le cerveau à des précisions jamais atteintes, au bénéfice de la recherche fondamentale, des sciences cognitives et du diagnostic des maladies neuro-dégénératives.

 
11,7 teslas, record mondial de champ magnétique pour un aimant d’IRM du corps humain

L’élément à gauche, baptisé « le satellite », est l’élément par lequel transitent l’hélium et le courant pour rejoindre l’aimant © Francis Rhodes / CEA

En cours d’installation sur le site CEA Paris Saclay depuis juillet 2017, le colosse magnétique de 132 tonnes est désormais pleinement opérationnel. Les équipes ont dû pour cela relever tous les défis que représente la mise en œuvre d’un tel équipement :

  • Connecter l’aimant aux équipements auxiliaires déjà installés et testés (usine cryogénique, alimentations électriques, système de contrôle-commande) :
  • Atteindre une température homogène de 1,8 K : l’aimant doit être refroidi à 1,8 K (- 271 °C), température à laquelle l’hélium, son « liquide de refroidissement », est dans un état physique particulier, dit « superfluide ». À ce niveau de température, le conducteur qui compose l’aimant (alliage niobium-titane) n’oppose alors aucune résistance au courant électrique qu’il transporte, évitant ainsi toute dissipation du courant et tout échauffement : il est à l’état supraconducteur.
  • Monter par paliers pour atteindre 11,7 T[1] : une fois le conducteur refroidi à sa température nominale, il a fallu ensuite injecter progressivement le courant dans l’aimant pour atteindre le champ magnétique prévu de 11,7 T. Cette « montée en puissance » s’est réalisée en plusieurs étapes, avec de nombreux essais électriques et magnétiques, ainsi que des tests des procédures d’arrêt d’urgence. En tout, 1 300 procédures prévues pour détecter l’apparition de défauts potentiels ont été testées.

Pour atteindre son champ magnétique nominal, l’aimant est alimenté par un courant de 1 500 ampères, et les bobines de conducteur sont en permanence refroidies par 7 000 litres d’hélium à l’état superfluide. Avec un champ magnétique de 11,7 T c’est un record mondial dans le domaine de l’IRM, et un record absolu avec ce type de matériau supraconducteur. La fabrication de ce prototype de 132 tonnes, de 5 m de longueur pour 5 m de diamètre extérieur, et 90 cm de diamètre intérieur, aura demandé 6 ans dans les usines de Alstom – devenu GE – à Belfort ; et près de deux ans de travaux d’installation et de tests, pour arriver à sa mise en service opérationnelle.

Au cours des prochains mois, de nombreux équipements seront ajoutés à l’aimant pour le transformer en appareil d’IRM à même de réaliser des images du cerveau de volontaires : bobines de gradients, antennes radiofréquences, lit patient, habillage extérieur.

 

[1] Champ magnétique terrestre : 5.10-5 T ; IRM hospitaliers standards : 1,5 à 3 T ; aimants du LHC : 8,5 T ;, il existe également des IRM de faible diamètre, uniquement utilisés dans le cadre de recherches précliniques, pouvant atteindre des champs magnétiques de 17 T.

 

Lionel Quettier, chef de projet, raconte comment, grâce au travail des différentes équipes, on a pu atteindre ce record:

 

 

 

Découvrez au cours de cette animation son principe de fonctionnement et les attentes en neuroimagerie.

 

Réalisation Animéa - Frédéric Durillon (2017)

Le communiqué de presse

Les différentes étapes pour atteindre le champ nominal

Contact: Lionel Quettier

 

Maj : 19/07/2019 (4626)

 

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