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ortho-rhumato | Vol 9 | N°5 | 2011
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similaire chez l'homme in vivo, après quoi Fisher et al (14)
ont indiqué que cet allongement du temps de relaxation
T2 pouvait s'utiliser comme une mesure quantitative du
travail musculaire fourni. De nos jours, cette technique
porte le nom d'IRM de la fonction musculaire (IRM-fm).
L'IRM-fm s'est avérée être un excellent outil pour évaluer
le degré de travail musculaire fourni et le mode de recru-
tement musculaire pendant la réalisation d'une tâche don-
née, ainsi que pour dresser la carte de la modification des
types d'activation musculaire résultant d'interventions
thérapeutiques.
Cet article a pour but d'analyser les mécanismes sous-
jacents et les méthodes de l'IRM-fm, de commenter la vali-
dité et les avantages de la méthode et d'offrir un aperçu
des études publiées jusqu'ici, lors desquelles l'IRM-fm a
été utilisée pour dresser la carte du travail musculaire au
cours de différents exercices. Enfin, on démontre comment
cette technique s'utilise pour évaluer l'effet de la kinésithé-
rapie sur les modes de recrutement musculaire.
mécaniSmES Et méthodES dE l'irm-fm
principES fondamEntaux dE l'irm
Pour comprendre les mécanismes fondamentaux de l'IRM-
fm, il est nécessaire de donner quelques explications sur la
physique de la résonance magnétique nucléaire. Un signal
de résonance magnétique nucléaire naît de l'activité magné-
tique des noyaux d'hydrogène (protons) dans l'eau contenue
dans le tissu et les molécules de graisse (15, 16). Lorsqu'une
substance est placée dans un champ magnétique puissant
(B0), dans ce cas le tube magnétique du scanner, la plupart
des protons s'aligneront dans ce champ. La situation des
protons peut alors être considérée comme un état d'énergie
faible. Le résultat en est un vecteur de magnétisation net sur
l'axe Z longitudinal. Dans cette phase, les protons sont en
état d'équilibre lors duquel ils tournent à la fréquence du
champ magnétique statique (B
0
).
Les protons sont chargés suite à l'envoi d'une onde de ra-
diofréquence (RF) (B1) ayant une amplitude et un temps
donnés. Suite à cette onde de radiofréquence, les noyaux
tournent de telle sorte que la magnétisation nette se dé-
place de l'axe Z longitudinal vers le plan XY transversal. En
outre, l'onde entraîne la rotation en phase des noyaux dans
le plan XY (oscillations cohérentes). Lorsque les noyaux
sont en déphasage, cela provoque un signal magnétique
détectable, qui est enregistré. Étant donné que les protons
préfèrent un état d'énergie faible, ils cèderont l'énergie
qu'ils ont captée et retourneront à un état d'équilibre en
se réalignant avec l'axe Z longitudinal (champ magnétique;
B0). Ce processus porte le nom de relaxation et peut se
subdiviser en deux paramètres indépendants: la relaxation
T1 et T2 (Figure 1).
T1, ou temps de relaxation longitudinale, indique le degré
de rétablissement de la composante longitudinale du vec-
teur de magnétisation, et est défini comme le temps (en
millisecondes) nécessaire pour que la magnétisation lon-
gitudinale atteigne 63% de sa valeur finale (17). Cette com-
posante du signal de RM reflète les aspects structurels et
est relativement insensible aux modifications de l'état du
muscle.
T2, ou temps de relaxation transversale, reflète le degré de
déclin du vecteur de magnétisation dans le plan transver-
sal ou XY. T2 est défini comme le temps (en millisecondes)
nécessaire pour que le signal transversal atteigne 37%
(1 divisé par la constante e) de sa valeur initiale (17). Contrai-
rement à T1, T2 est sensible aux modifications du temps de
relaxation de l'eau dans le muscle.
mécaniSmES SouS-jacEntS dE l'irm-fm
La technique d'IRM-fm est basée sur un allongement du
temps de relaxation T2 de l'eau dans le muscle après un
exercice. De manière spécifique, l'activité entraîne un dé-
clin plus lent du signal de l'eau dans le muscle. Par rapport
à l'imagerie des muscles à l'état de repos, ceci provoque
une amélioration de l'intensité du signal des muscles ac-
tivés, avec en conséquence une image plus nette et plus
claire des muscles activés sur les clichés en pondération T2
(Figure 2) (15).
Plusieurs études ont déjà été réalisées pour expliquer le
mécanisme physiologique sous-jacent de ce glissement
du temps de relaxation T2 (18-20). L'explication la plus
simple est que le courant de liquide entrant - durant l'acti-
vité - est associé à une accumulation d'osmolytes (phos-
phate, lactate, sodium) dans le cytoplasme et que leur pré-
sence allonge le temps de relaxation de l'eau dans le muscle
(15). La quantité totale d'eau dans le muscle est constituée
de plusieurs composantes, telles que 1) l'eau intracellu-
laire liée aux protéines (34%), 2) l'eau intracellulaire libre
(49%) et 3) l'eau extracellulaire (14%), chaque composante
présentant une modification de son temps de relaxation T2
respectif (21). La somme des effets des modifications de
ces composantes entraîne l'élévation nette de T2, induite
par l'activité. Bien que l'allongement global de T2 soit dû à
l'effet cumulatif de toutes les composantes, il doit être clair
que l'on part du principe que les allongements de T2 sont
en premier lieu attribués aux modifications intracellulaires
(16).
protocolES pour lES mESurES
Le protocole général pour les mesures d'IRM-fm implique
que les images soient obtenues au repos (image avant
l'exercice) et directement après un exercice spécifique
(image après l'activité). Sur ces images, on sélectionne
de manière standardisée les muscles qui suscitent l'inté-
rêt (Regions Of Interest - ROI). À cet égard, il faut éviter