Development of a high spatial resolution functional MRI sequence at ultra-high field - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Development of a high spatial resolution functional MRI sequence at ultra-high field

Développement d'une séquence d'IRM fonctionnelle à haute résolution spatiale et à haut-champ

Résumé

Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) at ultra-high field benefits from a boosted signal to noise ratio enabling an increase in the spatiotemporal resolution of the human cortex. This technique consists of measuring the signal change induced by neuronal activity through neurovascular coupling. Therefore, a 11.7T MRI has been installed in order to push resolution and sensitivity in the acquisitions and gain detailed knowledge about the human brain. However, ultra-high field comes with more severe radiofrequency (RF) field inhomogeneity resulting in dark region and loss of contrast in the image. RF transmission solutions have been successfully developed at NeuroSpin to tackle this problem. The main goal of this thesis consists in developing in this context dedicated solutions to fMRI (RF pulses, sequences, reconstruction). Universal RF pulses were specifically designed for slab-selective excitations in order to benefit from the reduced RF field inhomogeneity and a shorter acquisition time. The pulses were then successfully implemented into a 3D-EPI with a simple gradient delay measurement and artifact correction tool employing gradient trim blips. Finally, different RF coil combination strategies optimizing signal stability were explored. A data-based and analytical solution optimal in temporal signal to noise ratio was derived but had a tendency to erode activation spikes shading light on the limits of this widely used quality metric.
L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) à ultra-haut champ bénéficie d'un rapport signal sur bruit renforcé permettant d'augmenter la résolution spatio-temporelle des images cérébrales. Cette technique consiste à mesurer le changement en amplitude du signal grâce au couplage neurovasculaire induit par l'activité neuronale. Ainsi, une IRM à 11.7T fut installé à NeuroSpin afin de pousser la résolution et sensibilité des acquisitions et approfondir notre connaissance du cerveau humain. Cependant, l'ultra-haut champ s'accompagne d'une plus grande inhomogénéité du champ radiofréquence (RF), générant des zones sombres et une perte de contraste sur l'image. Des solutions de transmission RF ont été développées à NeuroSpin avec succès pour résoudre ce problème. L'objectif principal de cette thèse consiste à développer dans ce contexte des solutions dédiées à l'IRMf (impulsions RF, séquences, reconstruction). Des impulsions RF universelles ont été spécifiquement conçues pour les excitations sélectives afin de bénéficier d'une inhomogénéité de champ RF réduite avec un temps d'acquisition plus court. Les impulsions ont ensuite été implémentées avec succès sur une séquence EPI-3D avec un outil simple de mesure et de correction des artefacts de délais de gradient utilisant des blips de gradient. Enfin, différentes combinaisons de canaux de réception RF optimisant la stabilité du signal ont été explorées. Une solution analytique basée sur les données et optimale pour le rapport signal sur bruit temporel a été proposée, mais celle-ci avait tendance à éroder les pics d'activation, mettant en lumière les limites de cette métrique pourtant largement utilisée.
Fichier principal
Vignette du fichier
111673_JAMIL_2022_archivage.pdf (15.91 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03958158 , version 1 (26-01-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03958158 , version 1

Citer

Redouane Jamil. Development of a high spatial resolution functional MRI sequence at ultra-high field. Imaging. Université Paris-Saclay, 2022. English. ⟨NNT : 2022UPAST119⟩. ⟨tel-03958158⟩
94 Consultations
29 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More