IRM de diffusion des fibres blanches cérébrales : développement et validation d'un objet-test

Magnetic resonance imaging of white matter : development and validation of a dedicated test-object

• Auteur / Autrice : Isabelle Filipiak
• Direction : Jean-Philippe Cottier, Laurent Barantin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Soutenance le 03/12/2014
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (2012-.... ; Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SST/12/U INSERM 930 - IC5- Imagerie et Cerveau (équipe 5)
• Jury : Président / Présidente : Jacques Felblinger
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Philippe Cottier, Laurent Barantin, Jacques Felblinger, Cyril Poupon, Petra Hüppi, Christophe Destrieux, Elodie Chaillou, Agnes Malgouyres
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cyril Poupon, Petra Hüppi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie tridimensionnelle en médecine

Tractographie

Substance blanche

Imagerie

Cerveau

Imagerie du tenseur de diffusion

Mots clés libres

IRM pondérée en diffusion

Imagerie en tenseur de diffusion

Tractographie

Objet-test 3D

Contrôle qualité

Fibres de dyneema

Solution glucose

Impression 3D

IRM

MR Diffusion-Weighted Imaging

Diffusion Tensor Imaging

Tractography

Phantom

Quality control

Dyneema fibers

Glucose solution

3Dprint

Résumé

L'imagerie en tenseur de diffusion (DTI) est basée sur la mesure de la mobilité des molécules d'eau permettant l'analyse de la microarchitecture du tissu cérébral. Le trajet des fibres blanches peut être alors reconstruit par des méthodes de tractographie déterministes basées sur la direction principale de la diffusion. Toutefois elle repose sur des outils mathématiques complexes donnant un regard indirect sur les structures anatomiques, et sa validation est un enjeu majeur. Notre objectif a été de concevoir un objet-Test (OT) tri-Dimensionnel permettant la validation de la diffusion dans des faisceaux de fibres imitant l'organisation cérébrale. Cet OT se compose de trois modules: BOITE, SOLUTION, FIBRE réalisés en impression 3D. Il se compose de solutions de glucose et de fibres de dyneema orientées dans les trois orientations de l’espace. Nous nous sommes intéressés au développement d'une méthode de contrôle qualité des mesures quantitatives de diffusion dans le module SOLUTION.

Diffusion Tensor Imaging (DTI) is based on the measurement of water diffusion mobility in order to investigate brain microarchitecture and white fiber connectivity. The trajectory of white fibers bundles can be reconstructed by deterministic tractography methods depending on the principal direction of diffusion in tissu. However, tractography consist to complex mathematical algorithms reflecting an indirect visualization of white fibers. Our goal consisted to design a 3D phantom which imitates brain's diffusion properties, offering different degrees of diffusion mobility and imitating the organization of brain fibers. The phantom consists of three components 3D-Printing: BOX, SOLUTION, FIBER. The phantom was composed of various glucose solutions and dyneema synthetical fibers organized in all 3 directions. We developed a quality control of quantitative measurements for the SOLUTION's component. We have lead a comparison of fibers reconstruction between tractography and ground truth in FIBER's component. Results show that : ADC values were ranged on those brain values with glucose solutions; FA,