Cryostat

Types d’aimants d’imagerie par résonance magnétique et de rechercheEdit

Les cryostats utilisés dans les machines IRM sont conçus pour maintenir un cryogène, généralement de l’hélium, dans un état liquide avec une évaporation minimale (boil-off). Le bain d’hélium liquide est conçu pour maintenir la bobine de fil supraconducteur de l’aimant supraconducteur dans son état supraconducteur. Dans cet état, le fil n’a aucune résistance électrique et des courants très importants sont maintenus avec une faible puissance absorbée. Pour maintenir la supraconductivité, la bobine doit être maintenue en dessous de sa température de transition en étant immergée dans de l’hélium liquide. Si, pour une raison quelconque, le fil devient résistif, c’est-à-dire perd sa supraconductivité, une condition connue sous le nom de « quench », l’hélium liquide s’évapore, augmentant instantanément la pression à l’intérieur de la cuve. Un disque d’éclatement, généralement en carbone, est placé à l’intérieur de la cheminée ou du tuyau d’évacuation afin que, lors d’une excursion de pression, l’hélium gazeux puisse être évacué en toute sécurité hors de la suite IRM. Les cryostats d’IRM modernes utilisent un réfrigérateur mécanique (cryoréfrigérateur) pour recondenser l’hélium gazeux et le renvoyer dans le bain, afin de maintenir les conditions cryogéniques et de conserver l’hélium.

Typiquement, les cryostats sont fabriqués avec deux vaisseaux, l’un dans l’autre. La cuve extérieure est mise sous vide, le vide agissant comme un isolant thermique. La cuve intérieure contient le cryogène et est soutenue à l’intérieur de la cuve extérieure par des structures faites de matériaux à faible conductivité. Un bouclier intermédiaire entre les récipients extérieur et intérieur intercepte la chaleur rayonnée par le récipient extérieur. Cette chaleur est évacuée par un cryoréfrigérant. Les anciens cryostats à hélium utilisaient un récipient d’azote liquide comme bouclier contre les radiations et l’hélium liquide se trouvait dans un troisième récipient interne. De nos jours, peu d’unités utilisant plusieurs cryogènes sont fabriquées, la tendance étant aux cryostats « sans cryogène » dans lesquels toutes les charges thermiques sont éliminées par des cryoréfrigérants.

Type de microtome biologiqueEdit

Cryostat-microtome

Le cryostat est utilisé en médecine pour couper des lames histologiques. Ils sont généralement utilisés dans un processus appelé histologie en coupe congelée (voir Procédure de coupe congelée). Le cryostat est essentiellement une « trancheuse » ultrafine, appelée microtome, placée dans un congélateur. Le cryostat est généralement un congélateur vertical stationnaire, avec une roue externe pour faire tourner le microtome. La température peut varier, en fonction du tissu à découper, généralement de moins 20 à moins 30 degrés Celsius. Le congélateur est alimenté soit par l’électricité, soit par un réfrigérant comme l’azote liquide. De petits cryostats portables sont disponibles et peuvent fonctionner avec des générateurs ou des onduleurs de véhicules. Pour minimiser le réchauffement inutile, tous les mouvements mécaniques nécessaires du microtome peuvent être effectués à la main par une roue montée à l’extérieur de la chambre. Les microtomes les plus récents sont équipés d’un bouton-poussoir électrique pour faire avancer le tissu. La précision de la coupe se mesure en micromètres. Les tissus sont sectionnés jusqu’à 1 micromètre d’épaisseur. Les lames d’histologie habituelles sont montées avec une épaisseur d’environ 7 micromètres. Les échantillons qui sont mous à température ambiante sont montés sur un support de coupe (souvent composé de blanc d’œuf) sur un « mandrin » métallique, et congelés à la température de coupe (par exemple à -20 degrés C). Une fois congelé, le spécimen sur le mandrin est monté sur le microtome. On fait tourner la manivelle et le spécimen avance vers la lame de coupe. Une fois que le spécimen est coupé à une qualité satisfaisante, il est monté sur une lame de verre clair chaude (température ambiante), où il fondra et adhérera instantanément. La lame de verre et le spécimen sont séchés à l’aide d’un séchoir ou à l’air libre, puis colorés. Le processus complet, du montage à la lecture de la lame, prend de 10 à 20 minutes, ce qui permet un diagnostic rapide en salle d’opération, pour l’excision chirurgicale du cancer. Le cryostat peut être utilisé pour couper l’histologie et la lame de tissu (par exemple, pour la localisation d’enzymes) en dehors de la médecine, mais la qualité de la section est médiocre par rapport à l’histologie standard à section fixe montée à la cire. Une technologie plus récente, comme le Compresstome, un type de microtome vibrant, utilise un enrobage de tissu d’agarose au lieu d’un composé de température de coupe optimale pour éliminer la nécessité de la congélation traditionnelle du cryostat et peut être utilisée pour une section de meilleure qualité.

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