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Le plus gros et le plus puissant aimant IRM du monde

Début mai, un aimant géant de 130 tonnes quittait les usines de Alstom-GE, à Belfort (France) pour rejoindre l’infrastructure de recherche NeuroSpin du centre CEA de Paris-Saclay (Essonne) où auront lieu bientôt les tests du projet Iseult destinés à explorer le cerveau humain.

Cet objet de très haute technologie, qui constitue l’élément principal du scanner IRM (Imagerie par Résonance magnétique) le plus puissant au monde destiné à l’imagerie du cerveau chez l’Homme, produira un champ magnétique de 11,7teslas . Pour atteindre cette puissance, les ingénieurs chercheurs du CEA ont dû concevoir un instrument hors norme. Avant de trouver sa place sous l’arche qui lui est destinée à NeuroSpin, cet aimant a dû parcourir plusieurs centaines de kilomètres sur routes, voies fluviales et maritimes. Le convoi est arrivé à destination quatorze jours après son départ.

L’aventure de cet aimant géant démarre au CEA dès 2000 avec le projet de construction d’un centre de recherche en neuroimagerie en champ magnétique intense, NeuroSpin, pour accueillir l’aimant à 11,7 T, destiné à l’exploration du cerveau humain, imaginé par des physiciens, des biologistes et des spécialistes des neurosciences. Il est le cœur d’un scanner IRM unique au monde qui permettra, grâce à son haut champ magnétique, d’obtenir des images du cerveau 100 fois plus précises qu’avec les imageurs actuels, que l’on trouve dans les hôpitaux, dont le champ magnétique est de 1,5 T ou 3 T.

La réalisation de cet aimant de cinq mètres de long, sur cinq mètres de diamètre et pesant plus de 130 tonnes est une prouesse technologique. Les ingénieurs chercheurs du CEA, au sein de l’institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (Irfu), ont dû redoubler d’inventivité pour concevoir une bobine dans laquelle circule un courant d’une très grande intensité, de l’ordre de 1500ampères, et générant ainsi un champ magnétique de 11,7T. Seules les propriétés physiques de la supraconduction permettent d’atteindre une intensité aussi élevée. Les 182kilomètres de fil supraconducteur, en alliage nobium-titane, sont enroulés sur 170 « double galettes ». Elles sont ensuite assemblées entre elles pour former un «conduit» de 90centimètres d’ouverture au sein duquel le champ magnétique sera de 11,7T. Le volume au cœur de l’aimant permettra l’imagerie du corps entier du patient. 

Les ingénieurs du CEA ont également dû mettre un place un système de bobinage qui génère un contre-champ magnétique afin de confiner le champ magnétique principal dans la salle d’examen. Ces bobines, dites de blindage actif, entourent l’aimant principal et permettent de limiter la zone d’exposition au champ à quelques mètres autour de l’IRM. L’utilisation de la supraconduction implique que le matériau utilisé soit refroidi en continu à une température la plus proche possible du zéro absolu (0K) pour permettre au courant de circuler sans frottement et sans échauffement. Ainsi, l’aimant du projet Iseult est maintenu à 1,8K (soit –271,35°C) grâce à un bain d’hélium liquide, dit superfluide.   

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