Développements méthodologiques de l’IRM en 3D chez la souris : résolution temporelle et sensibilité du contraste

par Emilie Bled

Thèse de doctorat en Sciences, Technologie, Santé. Interface Chimie-Biologie

Sous la direction de Sylvain Miraux.

Soutenue le 28-09-2012

à Bordeaux 2 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) .

Le président du jury était Jacques Felblinger.

Le jury était composé de Jean-Michel Franconi.

Les rapporteurs étaient Jacques Felblinger, Robert Muller, Virginie Callot.


  • Résumé

    Pour répondre à des questions biologiques émergentes, l’IRM 3D in vivo est une approche de choix, mais elle souffre principalement d’une faible résolution temporelle en raison d’une faible sensibilité. Par ailleurs, l’IRM gagnerait à une meilleure sensibilité aux agents de contrastes exogènes. Il est proposé ici des développements en IRM du petit animal permettant de réduire considérablement la durée d’acquisition des images à trois dimensions chez la souris, ou la détection de très faibles quantités d’agents de contraste. Ces développements reposent sur la manipulation de l’espace-k (espace des données acquises). La première partie de ce travail a reposé sur la mise en place d’une méthode d’acquisition rapide de l’imagerie 3D permettant de conserver la qualité de l’image. Le «keyhole» 3D a été la technique choisie pour accéder à une résolution temporelle très élevée. Ainsi, le temps d’acquisition en imagerie ciné 3D cardiaque, chez la souris, a été réduit par un facteur 4 tout en conservant la qualité de l’image (SSB) et les informations extraites. Le «keyhole» 3D est aussi une méthode favorable à la mesure de prise de contraste. La biodistribution d’agent de contraste, peut être suivie en imagerie 3D à contrastes T1 et T2* dans le corps entier de la souris en quasi temps réel. La manipulation de l’espace-k permet aussi d’améliorer la qualité de l’image en réalisant une imagerie très sensible au contraste T2*. Pour cela, la correction de mouvements intrinsèques, comme ceux issus de la respiration au niveau de l’abdomen, générant un effet de perte de résolution spatiale, est indispensable. L’utilisation d’un écho navigateur permettant de détecter et de supprimer tous les signaux indésirables apporte une amélioration nette de la qualité d’image. Le seuil de détection de l’agent de contraste testé est d’ailleurs inférieur à 100 picomole de fer par kilogramme dans l’abdomen de souris. L’utilisation des propriétés de l’espace-k montre à quel point la qualité de l’image peut être améliorée et adaptée à l’information souhaitée. C’est un moyen peu couteux et efficace pour rendre l’imagerie par résonance magnétique encore plus performante en terme de résolution spatiale et de résolution temporelle.

  • Titre traduit

    Progress in 3D MRI in mouse : temporal resolution and contrast sensitivity


  • Résumé

    In vivo 3D MRI is a powerful method which can be used to answer emerging biological issues. However, low temporal resolution due to intrinsic low sensitivity is one of its main drawbacks. Similarly, breakthroughs are needed to detect by MRI low-concentrated contrast agents used for molecular imaging. In this work, several methodology developments in small animals are proposed to greatly reduce acquisition times of 3D MRI and to increase contrast sensitivity to T2* agents. Both achievements were performed through the manipulation of the k-space, i.e the acquired data space in a retrospective approach. To achieve very high temporal resolution a 3D keyhole technique was chosen. This allowed the acquisition time in cardiac 3D-cine imaging in mice to be reduced by a factor 4. Image quality (signal-to-noise ratio) and the extracted functional data were preserved. Interestingly, 3D keyhole imaging also allowed the evaluation of T1 and T2* contrast enhancement and biodistribution in real time in the whole mouse body. In the last part of the work, the goal was to generate highly T2*-sensitive 3D images in mouse abdomen to detect diluted iron-oxide-based contrast agents. The use of a navigator echo enabled efficient motion correction and detection threshold of less than 100 picomol iron per kilogram. The results are discussed in a general frame of future applications and development of fast and highly-resolved 3D imaging.


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