15 juillet 2020
L'homogénéité du champ magnétique de l'aimant d'Iseult sur de bons rails...
L'homogénéité du champ magnétique de l'aimant d'Iseult sur de bons rails...

Les barres de "shim" installées dans le tunnel de l'aimant © Ch. Double/CEA

Pour que les images produites par le futur IRM ne subissent des déformations ou d'artefacts, le champ magnétique généré par l'aimant Iseult doit être homogène à 0,5 PPM (parties par millions) autour du cerveau du patient. Pour répondre à ce challenge, il a fallu prévoir des moyens de « réglage » (en anglais « shimming » – calage) du champ afin de corriger tous les petits défauts qui découlent inévitablement de la fabrication. 5904 pièces de shim (petites pastilles de fer) ont ainsi été vissées sur leurs rails et installées à l'intérieur du tunnel de l'aimant. Cette première configuration a été testée le jeudi 9 Juillet 2020 en cartographiant son effet sur le champ magnétique d’Iseult à 3 T. Les résultats sont très encourageants car la première itération a permis de faire passer l’homogénéité du champ dans la zone utile de 138,8 PPM à 3,2 PPM (valeur extrapolée à 11,72 T à partir des mesures magnétiques à 3T).

 

Iseult est un aimant d’IRM hors-norme, d’abord de par son champ magnétique record : 11,72 T, et ensuite par tout ce qui en découle comme sa taille (5 m de long, 5 de diamètre), sa masse (plus de 130 tonnes), son énergie stockée (338 MJ), etc. Malgré cela, il est logé à la même enseigne que tous les aimants d’IRM au monde quand il s’agit des spécifications très strictes sur l’homogénéité du champ magnétique qu’il doit produire.

Pour éviter que les images produites par le futur IRM ne subissent des déformations et des artefacts, le champ magnétique généré par Iseult doit être homogène à 0,5 PPM (Parties Par Millions) près dans toute la zone utile ; une sphère de 220 mm de rayon englobant le cerveau du patient. Pour un champ au centre de 11,72 T, cela veut donc dire une différence maximale entre les valeurs extrêmes du champ magnétique de 5,86 µT dans la sphère !

Même si Iseult a été conçu en tenant compte dès le départ de l’homogénéité à atteindre ; il était indispensable de prévoir aussi des moyens de « réglage » fin du champ pour corriger tous les petits défauts qui découleraient inévitablement de la fabrication. Ce sont ces moyens d’ajustement que l’on appelle « shims » (cales en anglais) et le processus de réglage de l’homogénéité de l’IRM, le « shimming » (calage).

Sur Iseult, pour maximiser la fiabilité du système prévu pour fonctionner sans interruption pendant des années, le shimming est complètement passif. Il est constitué d’une myriade de petites pastilles de fer de quelques centimètres (5904 pièces !), installées à l’intérieur du tunnel de l’aimant, tout autour du patient. Le fer, à l’intérieur du tunnel, s’aimante et déforme localement les lignes de champ. En choisissant convenablement la quantité et le positionnement des shims, il est donc possible de corriger les défauts du champ.

 
L'homogénéité du champ magnétique de l'aimant d'Iseult sur de bons rails...

La mosaïque de pastilles de fer prête à être installée © Ch. Double/CEA

Pour déterminer cette distribution « convenable » du fer, il a fallu développer un programme prenant en entrée la cartographie du champ magnétique de l’aimant et produisant à partir de celle-ci un plan de montage

Chaque rectangle sur le plan correspond à un shim individuel ; les noirs étant les shims en fer (actifs car ferromagnétiques) et les blancs les shims neutres (en aluminium amagnétiques, là pour boucher les trous…).

 

Au final, les 5904 pièces de shim ont été vissées sur leurs rails en 3 jours avec l’aide de nombreuses personnes de NeuroSpin venues donner un coup de main pour abattre ce travail de fourmi. Le résultat est visible sur les photos : une sorte de mosaïque en noir et blanc aux motifs organiques.

Ce n'était pas une "mince affaire". Merci aux nombreuses personnes de Neurospin qui ont donné un coup de main! © Ch. Double/CEA, E. Lemaitre/CEA

Cette première configuration a été testée le jeudi 9 Juillet 2020 en cartographiant son effet sur le champ magnétique d’Iseult à 3 T. Les résultats sont très encourageants car la première itération a permis de faire passer l’homogénéité du champ dans la zone utile de 138,8 PPM à 3,2 PPM (valeur extrapolée à 11,72 T à partir des mesures magnétiques à 3T). Après quelques corrections sur la configuration de shimming, l’homogénéité ciblée de 0,5 PPM devrait donc être atteinte. Cela, avec l’insertion des bobines de gradient dans l’aimant, montre qu’Iseult est dans les dernières phases de sa conversion en véritable IRM.

Les faits marquants précédents liés au projet Iseult

Contacts: Guillaume Dilasser, Lionel Quettier 

 
#4812 - Màj : 27/07/2020

 

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