Aspects pratiques et éthiques de la recherche utilisant l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) chez l'enfant 

La sécurité en IRM 

L 'imagerie par résonance magnétique nécessite de placer le sujet dans un champ magnétique permanent de forte intensité (1.5 ou 3 Tesla dans nos études chez les nourrissons). Elle nécessite également la commutation rapide de petits champs magnétiques supplémentaires (gradients), et l'émission d'implusions de radio-fréquences rapides mais intenses. Il est donc naturel de s'interroger sur un éventuel impact de ces conditions electro-magnétiques particulières sur les volontaires.

Depuis 1985, plusieurs études très complètes ont prouvé que l'IRM est une méthode sûre qui n'a pas de conséquences nocives sur les organismes vivants. L'exposition à des champs magnétiques statiques souvent bien supérieurs au champ magnétique de 3  tesla utilisé dans nos études, ainsi que l'exposition aux impulsions radio-fréquentielles typiquement utilisées en IRM ont été étudiées chez de nombreux animaux et chez l'homme. Certaines de ces études ont examiné les mécanismes de réparation du DNA et le développement embryonnaire. Le plus souvent, aucun effet significatif n'a été retrouvé. MRIsafety est un site très utile si vous voulez en savoir plus sur ces études.
               

La FDA (American Food and Drug Administration) a fixé les paramètres qui peuvent être utilisés pendant l'imagerie par résonance magnétique. Le logicial de notre appareil d'IRM (machine Trio 3 Tesla de Siemens) calcule ces paramètres et garantit qu'ils ne soient pas dépassés. Il est toutefois intéressant de constater à quel point nos expériences se situent bien en deçà de ces limites:
Premièrement, la déposition de chaleur doit être inférieure à 8W/Kg en tout point de l'organisme, et inférieure à 2-3 W/Kg sur l'ensemble de la tête. Le but est de s'assurer que la température ne peut pas s'élever de plus d'1°C dans aucun des tissus. En pratique, la protection contre ce risque est assurée par la machine elle-même et les séquences utilisées. Remarquez que sur ce point, la séquence d'imagerie fonctionnelle en echo-planar est en fait beaucoup plus sûre que l'imagerie anatomique conventionnelle puisque seulement une ou deux impulsions sont émises pour obtenir une image alors qu'il en faut 128 ou 256 en IRM conventionnelle.
Deuxièmement, le seuil pour commuter le champ magnétique (dB/dT) doit être inférieur à 20 T/sec lorsque le gradient est appliqué pendant plus de 120 microsecondes. Sinon, des courants de Foucaut induits pourraient stimuler les nerfs périphériques à proximité des circuits de gradients. La valeur requise pour susciter une telle stimulation est estimée être trois fois supérieure aux seuils fixés par la FDA. Dans notre protocole, en imagerie écho-planaire, le gradient maximum (18 mT/m) est appliqué dans la direction transverse avec un temps de commutation de 560 microsecondes. Dans un rayon de 8 cm, le taux de commutation n'excède donc pas 3 T/s, bien en deçà de la limite de 20 T/sec.

Information about MRI in infants

Objets métalliques

Le seul aspect dangereux de l'IRM est l'existence d'un champ magnétique permanent d'intensité suffisamment forte pour déplacer des objets ferro-magnétiques. Même une pièce ou un stylo peuvent devenir des projectiles dangereux s'ils sont approchés de l'aimant (ci-contre, on voit une boucle de ceinture se faire attirer par l'aimant permanent d'une machine à 1.5 Tesla).

Il est donc essentiel d'avertir de ce danger toute personne s'approchant de la machine. Dans nos études, les parents et l'enfant sont interrogés et inspectés à la recherche d'objets métalliques dans leurs vêtements ou à l'intérieur de leur corps. Les bébés sont déshabillés pour s'assurer de l'absence d'épingles, bijoux, boutons-pressions,... Si nous avons un seul doute sur la présence de matériel métallique, (par exemple du matériel chirurgical), l'examen par IRM est annulé. Comme nous travaillons avec des volontaires normaux, il n'y a aucune raison de prendre le moindre risque.

Protection contre le bruit

Nous sommes particulièrement attentifs à protéger les enfants contre le bruit de la machine, qui est assez important (séquence anatomique: 96 dBA SPL ; pre-scan EPI: 102 dBA SPL ; sequence EPI: 95 dBA SPL). Le tunnel de la machine a été recouvert d'une protection anti-bruit pour réduire le bruit et les vibrations à l'intérieur du tunnel (-6 dB). Un casque anti-bruit, assurant une atténuation entre 30 and 35 dB pour les fréquences entre 250 and 8000 Hz, est placé sur les oreilles des nourrissons. Ce casque est inséré dans une mousse qui fournit une protection anti-bruit supplémentaire et assure que le casque reste en place pendant toute l'étude. Les stimuli auditifs sont délivrés aux nourrissons par des haut-parleurs piézo-électriques insérés dans le casque anti-bruit. Le niveau de présentation des stimuli sonores est ajusté pour être confortable, et aisément compréhensible au dessus du bruit résiduel de la machine par un adulte normal.

Etant donné tous ces paramètres, nous estimons que le niveau sonore maximum auquel un bébé est exposé est d'environ 72 dB. Ce niveau sonore n'est pas inhabituel dans l'environnement du bébé et n'est pas dangereux sur la période de 30 minutes maximum que dure l'étude-- Souvenez-vous qu'une conversation calme atteint un niveau de 60 dB, un aspirateur 70 à 80 dB, l'intérieur d'une voiture 77 dB et un klaxon peut atteindre 110 dB! Les recommandations de l'organisation mondiale de la santé sont de garder l'exposition sonore d'un enfant à moins de 70 dB cumulé sur 24h, soit à moins de 85 dB si l'exposition est d'une heure chaque jour en évitant les pics au-dessus de 110 dB. (To avoid hearing impairment in both adults and children from music and other sounds played back in headphones, the LAeq,24h should not exceed 70 dB. This implies that for a daily one-hour exposure the LAeq should not exceed 85 dB. The exposures are expressed in free-field equivalent sound pressure levels. To avoid acute hearing impairment, the LAmax should always be below 110 dB). Notez également que le seuil auditif pendant la première année de vie est 15 à 30 dB plus élevé que celui de l'adulte dans l'intervalle de fréquence 250-8000 Hz (Olsho, Koch, Carter, Halpin, & Spetner, 1988).

Le succès de nos mesures de protection sonore est indiqué par le fait que plusieurs bébés se sont endormis pendant l'examen ou sont restés endormis tout du long. Néanmoins, nous travaillons toujours sur une amélioration de la protection sonore car les bébés éveillés sont généralement surpris par le démarrage brusque du bruit et peuvent donc bouger ou pleurer. Nous essayons de diminuer cette surprise en habituant les nourrissons au bruit de la machine: Nous leur faisons écouter un enregistrement de ce bruit dont l'intensité est progressivement augmentée.

Surveillance du nourrisson pendant l'étude 

A chaque examen, un médecin est présent et reste à l'intérieur de la pièce d'IRM, souvent avec l'un des parents. Il reste en contact visuel avec le bébé grâce à un miroir. Le radiologiste peut entendre le bébé et le médecin grâce à un microphone construit dans la machine IRM.

Confort du nourrisson et mouvements  

Nous prenons plusieurs précautions pour assurer le confort de l'enfant tout en minimisant les mouvements de la tête qui créent des artefacts importants sur les images IRM. L'enfant est couché sur un matelas mousse puis son corps et sa tête sont confortablement immobilisés avec des bandes de tissu qui laissent libres les bras et les jambes. De la musique ou de la parole sont diffusés dans les haut-parleurs du casque et un des parents reste dans le champ de vision de l'enfant pendant toute l'installation. Dans le tunnel, un miroir est placé au-dessus de l'enfant, ce qui lui permet de voir soit l'expérimentateur ou ses parents soit des stimuli visuels intéressants pour les bébés (visages, spirales, etc.. présentés sur un écran translucide placé à l'entrée du tunnel ou des jouets présentés par l'expérimentateur).
               

En dépit de nos efforts, beaucoup d'images contiennent encore des artefacts de mouvements plus souvent que dans les séries d'images obtenues chez les adultes. Dans le traitement des images, nous avons donc inclus une étape d'inspection visuelle des images, où les images les plus artefactées sont rejetées. Puis les images sont réalignées sur la meilleure image de la série. Les paramètres de mouvement sont incorporés comme régresseurs dans un modèle linéaire de la réponse BOLD approprié pour des séquence temporelles avec des données occasionnellement manquantes.

La section méthode et matériel qui décrit précisément notre recherche est disponible ci-dessous.

Supplementary material (Science 2002)

Recrutement 



Beaucoup de personnes se demandent également comment nous recrutons des volontaires pour ces études. Grâce à une autorisation du procureur de la république, nous pouvons consulter les registres de l'état civil. Nous envoyons une lettre d'information sur notre recherche aux parents d'enfants dont l'âge est concerné par notre étude. Les parents qui veulent en savoir plus et peut-être participer sont invités à nous répondre par courrier. Ils sont ensuite contactés par téléphone et nous leur expliquons le détail de notre étude et répondons à leurs questions. Un rendez-vous pour l'examen leur est donné, où les informations légales sont complétées.

Les parents sont généralement fascinés par le comportement de leur jeune enfant et ils participent pour la plupart pour mieux comprendre ce qui se cache derrière les sourires et les gazouillis de leur petit bout de chou. Certains veulent aider la recherche médicale et précisent qu'un de leurs proches, parfois un autre enfant, a bénéficié de soins médicaux et qu'ils veulent donc aider en retour.

On pourrait penser que dans ses études, le bébé n'a pas grand chose à dire. Ce n'est pas le cas et les bébés savent très bien nous faire comprendre s'ils ont envie ou pas de participer! Ce qui intéresse le chercheur dans les études cognitives, c'est d'obtenir les meilleures performances du bébé. Que pourrions-nous dire en effet de la reconnaissance de la langue maternelle chez un bébé qui pleure et n'écoute rien des phrases qui lui sont présentées? C'est pourquoi, la situation doit être le plus intéressante possible pour le bébé ou en tout cas la moins ennuyeuse. De plus, dans le cas de l'imagerie, le mouvement comme nous l'avons vu, est un problème important. Or un bébé qui pleure est un bébé qui bouge. Nous ne pouvons donc tester que les bébés qui ont envie de participer!

Aspects légaux

En France, la recherche avec des sujets humains est encadrée par une loi sur la recherche biomédicale (" loi Huriet "). En ce qui concerne les enfants, la loi stipule:
"Art. L. 1121-6 Les mineurs, les majeurs protégés par la loi et les personnes admises dans un établissement sanitaire ou social à d'autres fins que celle de la recherche ne peuvent être sollicités pour une recherche biomédicale que si l'on peut en attendre un bénéfice direct pour leur santé. Toutefois, les recherches sans bénéfice individuel direct sont admises si les trois conditions suivantes sont remplies :
  • ne présenter aucun risque sérieux prévisible pour leur santé ;
  • être utiles à des personnes présentant les mêmes caractéristiques d'âge, de maladie ou de handicap ;
  • ne pouvoir être réalisées autrement.

Notre recherche est conforme à ces critères et a été approuvée par les autorités appropriées:
  • le comité d'éthique de l'INSERM, promoteur de l'étude
  • le comité consultatif pour la protection des personnes et la recherche biomédicale (CCPPRB), Hôpital de Bicêtre, France
  • le ministère de la Santé (DGS, Direction Générale de la Santé)

Le Service de Radiologie Pédiatrique, Hopital Necker-Enfants Malades (Professeur Brunelle) où ont lieu les examens est un lieu autorisé pour la recherche biomédicale sans bénéfice individuel direct avec une population pédiatrique. Cette autorisation a été délivrée par les autorités sanitaires (autorisation numéro 10327 de la Direction Générale de la Santé).

Enfin, tous les parents sont informés par écrit des objectifs et des risques potentiels de cette étude et signent un formulaire de consentement. Les participants sont inscrits au fichier national des volontaires sains.

Pourquoi cette recherche est-elle utile?  

Il s'agit bien sûr d'un but scientifique essentiel que de comprendre comment le cerveau humain travaille et en particulier comment il se développe pendant la première année de vie. Mais, surtout la neuro-imagerie fonctionnelle ajoute une nouvel outil à notre arsenal qui, nous l'espérons, va accroître considérablement notre compréhension des pathologies du cerveau chez l'enfant. En développant des méthodes pour visualiser l'activité du cerveau, plutôt que son anatomie, des recherches comme la nôtre devraient nous aider à comprendre l'épilepsie, en guidant les neurochirurgisens quand une intervention est nécessaire. La compréhension du développement normal du cerveau pour la langage devrait nous aider à rééduquer les enfants avec des lésions cérébrales, et à détecter plus précocement des pathologies du langage comme la dysphasie ou la dyslexie, et à progresser dans les stratégies rééducatives.

Nous remercions tous les parents et les bébés qui ont contribué et contribuent à nos études!

Publications en neuroimagerie chez le nourrisson

Ces dernières années ont vu la multiplication des études chez le nourrisson. L'IRM anatomique est utilisée chez le nourrisson depuis environ 20 ans dans de nombreuses unités pédiatriques à travers le monde. L'IRM fonctionnelle est plus récente mais a déjà été utilisée assez largement dans le monde avec des enfants. Plus récemment, plusieurs laboratoires au Japon, Etats-Unis, Angleterre, Suisse ont démarré des projets similaires au notre chez des nourrissons et même des prématurés et des fœtus. Plus récemment, l'imagerie du tenseur de diffusion permet de suivre plus précisément le développement cérébral.


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