Développement de séquences d'IRM pondérées en diffusion à champ extrême (11.7T)

Development of diffusion weighted MRI sequences at extremely high field (11.7T)

• Auteur / Autrice : Eléa Granier
• Direction : Ivy Uszynski
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique et imagerie médicale
• Date : Inscription en doctorat le 02/11/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Construction de grands instruments pour la neuroimagerie : de l'imagerie en population aux champs magnétiques ultra-hauts
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : GAIA: Genetics Architecture and Image Analysis
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Irm

Champ magnétique extrême

Diffusion

Design de séquences

Mri

Extremely high magnetic field

Diffusion

Sequence design

Résumé

Les schémas d'imagerie par résonance magnétique du processus de diffusion de type Pulsed Gradient Spin Echo (PGSE) sont pénalisés à très haut champ : 1) par l'utilisation de multiples impulsions de refocalisation qui déposent trop d'énergie et posent des problèmes de SAR (débit d'absorption spécifique) qui conduisent à une augmentation drastique du temps de répétition et donc de la durée de l'acquisition, 2) par l'utilisation de gradients de diffusion de forte amplitude induisant des courants de Foucault; il est possible d'éviter ces effets en augmentant le temps de commutation des gradients, ce qui se traduit par un temps d'écho allongé, et donc à une perte de SNR due à l'atténuation en T2 du signal. Il s'agira dans cette thèse de développer des méthodes d'acquisitions alternatives qui reposent sur des impulsions radiofréquences dont l'angle de nutation ne dépassera pas 90 degrés et qui ne nécessitent pas de commutation de gradients de forte amplitude. Le développement de nouveaux schémas de lecture 3D qui permettraient de réduire le nombre d'impulsions par volume pondéré en diffusion sera aussi étudié. Ces développements reposeront sur le toolkit de développement de séquences Ginkgo-Sequences développé par Anaïs Artiges et présenté à l'oral aux conférences ISMRM et OHBM en 2022 et contribueront à son évolution pour l'IRM de diffusion à 11.7 Tesla. Ce toolkit propose un ensemble de modules IRM open-source qui permettent de coder toute séquence de manière générique et modulaire tout en étant compatible avec les environnements des IRM Siemens de release > VE11 (eg 3T Prisma, 7T TERRA, 11.7T Iseult).

Magnetic resonance imaging schemes of the diffusion process such as the Pulsed Gradient Spin Echo (PGSE) scheme are penalized at very high fields: 1) due to the use of multiple refocusing pulses that deposit too much energy and induce SAR (specific absorption rate) problems that lead to a drastic increase of the repetition time (TR) and thus the acquisition time, 2) due to the use of high amplitude diffusion gradients inducing eddy currents; it is possible to avoid these effects by increasing the switching time of the gradients, which results in a longer echo time (TE), and therefore a loss of SNR due to the T2 attenuation of the signal. The aim of this thesis is to develop alternative acquisition methods based on radio frequency pulses with a nutation angle not exceeding 90 degrees and which do not require switching of high amplitude gradients. The development of new 3D readout schemes that would reduce the number of pulses per diffusion weighted volume will also be investigated. These developments will be based on the Ginkgo-Sequences development toolkit developed by Anaïs Artiges and presented orally at the ISMRM and OHBM conferences in 2022 and will contribute to its upgrade for diffusion MRI at 11.7 Tesla. This toolkit proposes a set of open-source MRI modules that allow to code any sequence in a generic and modular way while being compatible with Siemens MRI releases > VE11 (eg 3T Prisma, 7T TERRA, 11.7T Iseult).