L’aimant du projet Iseult, en installation à Neurospin (CEA Paris Saclay), a atteint son champ nominal de 11,7 teslas le 18 juillet 2019. Un record mondial pour un aimant IRM humain corps entier, qui vient couronner des années de R&D.

En cours d’installation sur le site CEA Paris Saclay depuis juillet 2017, le colosse magnétique de 132 tonnes est désormais pleinement opérationnel. Les équipes ont dû pour cela relever tous les défis que représente la mise en œuvre d’un tel équipement :

• connecter l’aimant aux équipements auxiliaires déjà installés et testés (usine cryogénique, alimentations électriques, système de contrôle-commande),
• atteindre une température homogène de 1,8 K : l’aimant doit être refroidi à 1,8 K (- 271 °C), température à laquelle l’hélium, son "liquide de refroidissement", est dans un état physique particulier, dit "superfluide". À ce niveau de température, le conducteur qui compose l’aimant (alliage niobium-titane) n’oppose alors aucune résistance au courant électrique qu’il transporte, évitant ainsi toute dissipation du courant et tout échauffement : il est à l’état supraconducteur.
• monter par paliers pour atteindre 11,7 T : une fois le conducteur refroidi à sa température nominale, il a fallu ensuite injecter progressivement le courant dans l’aimant pour atteindre le champ magnétique prévu de 11,7 T. Cette "montée en puissance" s’est réalisée en plusieurs étapes, avec de nombreux essais électriques et magnétiques, ainsi que des tests des procédures d’arrêt d’urgence. En tout, 1 300 procédures prévues pour détecter l’apparition de défauts potentiels ont été testées.

Rappelons que le champ magnétique terrestre est de 5.10^-5 T et que les IRM hospitaliers standards génèrent un champ de 1,5 à 3 T. Il existe également des IRM pouvant atteindre des champs magnétiques de 17 T, mais de faible diamètre, uniquement utilisés dans le cadre de recherches précliniques.

Pour atteindre son champ magnétique nominal, l’aimant du projet Iseult est alimenté par un courant de 1 500 ampères, et les bobines de conducteur sont en permanence refroidies par 7 000 litres d’hélium à l’état superfluide. Avec un champ magnétique de 11,7 T c’est un record mondial dans le domaine de l’IRM, et un record absolu avec ce type de matériau supraconducteur. La fabrication de ce prototype de 5 m de longueur pour 5 m de diamètre extérieur, et 90 cm de diamètre intérieur, aura demandé 6 ans dans les usines de Alstom – devenu GE – à Belfort ; et près de deux ans de travaux d’installation et de tests, pour arriver à sa mise en service opérationnelle.

Au cours des prochains mois, de nombreux équipements seront ajoutés à l’aimant pour le transformer en appareil d’IRM à même de réaliser des images du cerveau de volontaires : bobines de gradients, antennes radiofréquences, lit patient, habillage extérieur.

Lionel Quettier, chef de projet, raconte comment, grâce au travail des différentes équipes, ce record a pu être atteint :

Découvrez sur cette animation le principe de fonctionnement d'Iseult et les attentes en neuroimagerie :

Des partenaires académiques et industriels, français et allemands

Le projet Iseult est né avec l’objectif ambitieux de développer un aimant de très grande taille générant un champ magnétique afin de permettre de sonder le cerveau humain avec des qualités d’observation jamais atteintes, que ce soit au niveau de la résolution spatiale ou de la résolution temporelle, ou encore au niveau de la précision des images obtenues. Il a été porté conjointement par les chercheurs en neurosciences et des physiciens du CEA spécialistes des aimants à l’Irfu et de l’IRM à l’institut Joliot. La conception et la réalisation de cet aimant, cœur du scanner IRM, ont ainsi mobilisé les chercheurs et leurs partenaires – académiques et industriels – pour une livraison à Neurospin, sur le site du CEA Paris-Saclay, en mai 2017.

Le projet s'intègre dans une coopération franco-allemande initiée en 2006. Il résulte d'une collaboration entre :

• des partenaires industriels (Siemens Healthineers, Bruker Biospin, Alstom/GE et Guerbet),
• des partenaires académiques (l'Université de Freiburg, la Direction de la Recherche fondamentale du CEA),
• un soutien financier partiel d'agences publiques (Bpifrance et le Ministère fédéral allemand de l’Éducation et de la Recherche).

www.cea.fr