IRM de diffusion

L’IRM de diffusion est une technique basée sur l' (IRM). Elle permet de calculer en chaque point de l'image la distribution des directions de diffusion des molécules d'eau. Cette diffusion étant contrainte par les tissus environnants, cette modalité d'imagerie permet d'obtenir indirectement la position, l’orientation et l’anisotropie des structures fibreuses, notamment les faisceaux de matière blanche du cerveau. Le signal de résonance magnétique provient le plus souvent en IRM des noyaux d’hydrogène (protons). L’eau étant le constituant majoritaire des tissus biologiques, ce sont les protons des molécules d’eau qui contribuent majoritairement au signal. C’est donc essentiellement la diffusion des molécules d’eau qui est observée par l’IRM de diffusion. Du fait que les tissus biologiques ont une température non nulle, les molécules d’eau y subissent un mouvement de diffusion à cause de l'agitation thermique. Dans un milieu libre, sans obstacles, la diffusion se fait de manière isotrope selon les lois du mouvement brownien. Elle est caractérisée par un coefficient appelé coefficient de diffusion ou diffusivité et habituellement noté . Dans l’eau pure à , vaut approximativement , le déplacement d’une molécule d’eau en est ainsi en moyenne de . Dans les tissus la diffusion est gênée par des obstacles tels que les membranes biologiques, dont la taille typique est inférieure à la centaine de microns. La résolution spatiale de l'IRM étant de l’ordre du millimètre, elle est incapable de représenter les phénomènes de diffusion à l’échelle à laquelle ils ont lieu. La diffusivité mesurée est donc un coefficient de diffusion effectif, ou apparent, , qui résulte de l’ensemble des phénomènes de diffusion qui ont lieu dans chaque voxel de l’image. La présence d’obstacles diminue le coefficient de diffusion effectif car les molécules situées à proximité des obstacles ont un parcours moyen diminué. La diminution de la mobilité des molécules d’eau en présence d’un obstacle ne se fait sentir que dans la direction perpendiculaire à celui-ci.