Capteurs de mouvements dédies à l’imagerie adaptative en IRM : développement technique et méthodologique

Motion sensors dedicated to adaptive imaging in MRI : technical and methodological development

• Auteur / Autrice : Cédric Pasquier
• Direction : Jacques Felblinger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bioingénierie
• Date : Soutenance le 13/11/2007
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale BioSE - Biologie, Santé, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Imagerie adaptative diagnostique et interventionnelle (Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Marie Escanyé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Felblinger, Emmanuel Perrin, Jean Rousseau, Michel Kraemer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Perrin, Jean Rousseau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capteurs (technologie)

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Capteurs de mouvements

Imagerie adaptative

Mouvements cardio-respiratoire

Résumé

L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est de nos jours un puissant outil de diagnostic grâce à sa capacité à produire des images aussi bien morphologiques que fonctionnelles. Bien que la résolution temporelle se soit améliorée avec les techniques d’imagerie rapide et parallèle, les mouvements physiologiques du type cardio-respiratoire restent gênants et dégradent la qualité des images. L’apnée et la synchronisation sont les techniques les plus couramment utilisées. Celles-ci ont des limites et restent difficiles pour certains patients. Pour mettre en oeuvre l’imagerie adaptive qui consiste à intégrer les mouvements des patients dans les processus d’acquisition et de reconstruction, nous devons disposer de capteurs de mouvements compatibles IRM donnant la meilleure représentation du mouvement des organes. Différents types de capteurs et méthodes de validations ont été développés pour intégrer ces informations externes aux algorithmes de reconstruction. Chaque capteur conçu devait être non-invasif et compatible à l’environnement IRM (champ magnétique, gradients de champ magnétique, et ondes de radiofréquences). La conception des capteurs impliquait la mise en oeuvre d’outils d’acquisition, et des méthodes de tests et de validations. Différent concepts de capteurs ont été explorés et testés. La validation finale étant faite par l’intégration des signaux à l’imagerie adaptative qui conduit à un apport au niveau de la qualité de l’image et par conséquent une amélioration du diagnostic.

Magnetic Resonance Imaging (MRI) is nowadays a powerful tool for diagnosis thanks to the ability to produce morphological and functional images. Despites of higher temporal resolution obtained with fast imaging techniques and parallel imaging, physiological movements, like the cardio-respiratory motion, are still a source of artefacts and degrade the quality of the image. Breathhold and gating/triggering are usually used to reduce the impact of this problem. For adaptive imaging, we want to take into account organs and physiological movement of the patient for the image acquisition and reconstruction process. For this reason, MRI compatible motion sensors are necessary. We have tested several types of motion sensors and developed validation methods to integrate this external information in the reconstruction algorithms. Every of the conceived sensor had to be non-invasive and compatible to the MRI environment (the magnetic field, gradients of magnetic field, and waves of radio frequencies). The conception of the sensors required the implementation of acquisition tools and validation tests and methods. Different types of sensors were investigated and tested. The final validation is made by the integration of the sensors in adaptive imaging process increasing image quality and consequently improving the diagnosis.