Imagerie par Résonance Magnétique à très bas champ pour l'imagerie du cerveau
Auteur / Autrice : | Samson Lecurieux Lafayette |
Direction : | Claude Fermon |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 16/12/2021 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Service de physique de l'état condensé (Gif-sur-Yvette, Essonne) |
référent : Faculté des sciences d'Orsay | |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Marie Poirier-Quinot |
Examinateurs / Examinatrices : Lionel Broche, Olivier Klein, Geneviève Tastevin, Dominique Massiot | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Lionel Broche, Olivier Klein |
Mots clés
Résumé
Ces 40 dernières années, l’IRM a été l’une des grandes avancées en termes d’imagerie médicale. Elle repose sur le principe de résonance magnétique nucléaire et permet l’exploration des tissus mous, et plus spécifiquement du cerveau. Les dernières avancées ont permis d’améliorer la qualité d’image, notamment en augmentant le champ magnétique. L’IRM classique à haut champ possède un champ principal entre 1.5 et 7T. En plus des améliorations sur les bobines de champ magnétique, la recherche s’est également portée sur les séquences d’acquisitions. Cela a mené à des images mieux contrastées, acquises plus rapidement ou encore permettant l’observation de nouveaux biomarqueurs. Cependant un système IRM est coûteux, et demande une certaine complexité d’installation. C’est pourquoi la tendance du très voire ultra bas champ émerge depuis peu. Ces IRM ne requièrent pas d’aimant supraconducteur, peuvent être compacte et la faiblesse du champ permet d’accepter des patients usuellement exclus de l’IRM traditionnelle. Cette thèse effectuée au LNO porte sur la conception et l’amélioration d’un IRM à 10mT. Par cette caractéristique, les principales contraintes sont un faible signal sur bruit, et par conséquent des temps d’acquisition potentiellement plus long mais un système totalement silencieux et relativement ouvert. Dans cette thèse, une première partie est consacrée au système en mettant en évidence les différences fondamentales entre le très bas champ et le haut champ. Cela couvre en particulier le champ principal, les bobines de gradients, les antennes, le bruit intrinsèque et environnant. Nous avons essayé d’optimiser la réception du signal et testant en particulier la mise en place d’un système d’acquisition parallèle à deux et quatre capteurs sur l’IRM à très bas champ. Un logiciel d’acquisition a été produit pour pouvoir créer des séquences plus complexes afin d’optimiser l’échantillonnage de l’espace de k. En plus de l’écho de spin cartésien, l’écho de gradient et l’acquisition radiale sont utilisées. Les résultats du compressed sensing sont discutés. De même, un nouveau spectromètre est mis en place pour permettre un meilleur contrôle et une précision accrue des paramètres d’acquisition. Les méthodes de reconstruction fft et nfft ont été implémentés à notre workflow pour les nouvelles séquences. De plus, des méthodes de combinaison pour l’acquisition parallèle ont été introduites, ainsi que des méthodes de débruitage post-acquisition. Les résultats sur la qualité d’image fonction des paramètres d’acquisition sont exposés. Des mesures préliminaires de temps de relaxation T1 et T2 sont effectuées, ainsi que des cartes T1 et T2. Toutes les mesures sont faites sur fantôme. En cours de thèse, l’IRM a été déplacé à Neurospin pour accéder aux protocoles cliniques.