Microscopie locale par résonance magnétique chez l'homme et le petit animal à l'aide d'antennes miniatures en cuivre ou en céramique supraconductrice

Local microscopy by magnetic resonance in humans and in small animals using small radiofrequency surface coils made of copper or of superconducting material

• Auteur / Autrice : Marie Poirier-Quinot
• Direction : Luc Darrasse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées. Electronique, imagerie médicale
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Irm

Supraconducteur

Antenne de surface

Résumé

Faire appel à la micro imagerie par résonance magnétique (IRM), pour étudier des pathologies chez l’homme (peau et articulations périphériques) ou sur le petit animal, à un intérêt considérable en recherche biomédicale. Mais cette technique est confrontée à un réel manque de sensibilité. L’amélioration du détecteur radiofréquence (RF), en développant des petites antennes de surface, est un moyen efficace de faire reculer les limites de résolution spatiale en conservant un rapport signal sur bruit (RSB) élevé. Dans ce contexte, des antennes miniatures en cuivre micromoulé ou en céramique supraconductrice ont été conçues sur le principe des lignes de transmission et fabriquées par micro technologie. Nous les avons caractérisées électriquement et en imagerie afin d’évaluer leur performance. Nous avons poursuivi l’exploration de plusieurs applications biomédicales ouvertes par l’utilisation d’une antenne supraconductrice à 1,5T, qui est l’intensité de champ la plus courante en IRM. Cette approche a permis d’accéder à des résolutions spatiales de (60 µm)3 isotrope sur des régions explorées telles que les zone périphériques du corps humain ou sur différents sites de la souris, avec des RSB 4 à 15 fois supérieurs à ceux obtenus avec une structure analogue en cuivre à température ambiante. Les résolutions ainsi accessibles sont comparables à celles couramment obtenues avec des équipements d’IRM haut champ, plus coûteux et de mise en œuvre complexe. Dans certains domaines de la recherche biomédicale, l’utilisation des antennes supraconductrices pourrait être envisagée comme une alternative aux hauts champs.

There is significant interest to combine local microscopy magnetic resonance imaging (MRI) with biomedical research on human body (skin, peripheral articulations) and on small animal models. But this imaging technique faces a critical lack of sensitivity. The improvement of radiofrequency detection, through the development of small surface coils and optimised electronics, is an efficient way to provide the sensitivity needed to increase the spatial resolution, while preserving a high signal to noise ratio (SNR). Small coils made of copper or high temperature superconductor (HTS), were designed following the transmission line principal and fabricated using microtechnologies. They were characterised electrically and by imaging in order to evaluate their performance. We investigated different biomedical applications that were opened by the gain in sensitivity with our HTS coils at the standard field in MRI of 1. 5 T. This new approach allowed to access isotropic voxels down to (60 µm)3 on explored regions such as peripheral human areas or various mouse sites, with an SNR 4 to 15 times better than the one reached with an analogous room-temperature copper coil. The accessible resolutions are comparable to those usually obtained at much higher fields where the imaging environment is more complex and more expensive. For several biomedical issues, imaging at 1. 5 T with HTS coils can offer a true alternative to high field.