Développements méthodologiques de l'IRM à bas champ : Elastographie, Interaction IRM-Ultrasons et Polarisation Dynamique Nucléaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Methodological developments of low field MRI : Elastography, MRI-Ultrasound Interaction and Dynamic Nuclear Polarization

Développements méthodologiques de l'IRM à bas champ : Elastographie, Interaction IRM-Ultrasons et Polarisation Dynamique Nucléaire

Résumé

This thesis deals with two aspects of low field (0.2 T) Magnetic Resonance Imaging (MRI) : the research of new constrats due to the interaction between Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and acoustics (elastography, spin-phonon interaction) and enhancement of the signal-to-noise ratio by Dynamic Nuclear Polarization (DNP). Magnetic Resonance Elastography (MRE) allows to assess some viscoelastic properties of tissues by visualization of the propagation of low frequency acoustic strain waves. A review on MRE is given, as well as a study on local measurement of the acoustic absorption coefficient. The next part is dedicated to MRI-ultrasound interaction. First, the ultrasonic transducer was calibrated for power and acoustic field using the comparison of two methods : the radiation force method (balance method) and laser interferometry. Then, we tried to modify the T1 contrast of tissues by spin-phonon interaction due to the application of ultrasound at the resonance frequency at 0.2 T, which is about 8.25 MHz. No modification of T1 contrast has been obtained, but the acoustic streaming phenomenon has been observed in liquids. MRI visualization of this streaming could make possible to calibrate transducers as well as to assess some mechanical properties of viscous fluids. The goal of the last part was to set up DNP experiments at 0.2 T in order to enhance the NMR signal. This double resonance method is based on the polarization transfer of unpaired electrons of free radicals to the surrounding protons of water. This transfer occurs by cross relaxation during the saturation of an electronic transition using Electronic Paramagnetic Resonance (EPR). Two EPR cavities operating at 5.43 GHz have been tested on oxo-TEMPO free radicals (nitroxide). An enhancement of the NMR signal by a factor 30 was obtained during these preliminary experiments.
Cette thèse porte sur deux aspects de l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) à bas champ (0.2 T) : la recherche de nouveaux contrastes liés à l'interaction entre la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et l'acoustique (élastographie, interaction spin-phonon) et l'augmentation du rapport signal-sur-bruit par Polarisation Dynamique Nucléaire (PDN). L'Elastographie par Résonance Magnétique (ERM) permet de retrouver certaines propriétés viscoélastiques des tissus par visualisation de la propagation d'ondes acoustiques transverses à basse fréquence. Une revue sur l'ERM est présentée, ainsi qu'une étude sur la mesure locale du coefficient d'absorption acoustique. La partie suivante est consacrée à l'interaction IRM-ultrasons. Le transducteur ultrasonore a d'abord été calibré en puissance et en champ acoustique en comparant deux méthodes : la méthode de la force de radiation (méthode de la balance) et l'interférométrie laser. Nous avons ensuite tenté de modifier le T1 des tissus par interaction spin-phonon due à l'application d'ultrasons à la fréquence de résonance à 0.2 T, soit environ 8.25 MHz. Aucune modification du contraste T1 n'a été obtenue, mais le phénomène de courant acoustique a pu être observé dans les liquides. La visualisation par IRM de ce courant pourrait permettre de calibrer les transducteurs ainsi que de retrouver certaines propriétés mécaniques des fluides visqueux. Le but de la dernière partie était la mise en place d'expériences de PDN à 0.2 T dans le but d'augmenter le signal RMN. Cette méthode de double résonance est basée sur le transfert de polarisation des électrons non-appariés de radicaux libres vers les protons de l'eau environnants. Ce transfert s'effectue par relaxation croisée lors de la saturation d'une transition électronique par Résonance Paramagnétique Electronique (RPE). Deux cavités de RPE opérant à 5.43 GHz ont été testées sur des radicaux libres d'oxo-TEMPO (nitroxyde). Un gain en signal RMN d'un facteur 30 a pu être obtenu lors de ces expériences préliminaires.
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Dates et versions

tel-00011433 , version 1 (20-01-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011433 , version 1

Citer

Guillaume Madelin. Développements méthodologiques de l'IRM à bas champ : Elastographie, Interaction IRM-Ultrasons et Polarisation Dynamique Nucléaire. Ingénierie biomédicale. Université Victor Segalen - Bordeaux II, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011433⟩

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