Thèse Année : 2025

Design and development of a plastronic MRI coil array dedicated to veterinary clinics

Conception et réalisation d’un réseau d’antennes IRM plastronique dédié à la clinique vétérinaire

Camila Pereira Sousa
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1641854
  • IdRef : 293514615

Résumé

Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a non-invasive medical imaging technique that characterizes soft tissues. MRI is the most expensive imaging modality on the medical market. For this reason, it is widely used in human clinic, but remains not widespread in veterinary clinic. In recent years, considerable progress has been made to improve signal detection, particularly with the development of flexible array coils. However, these technological advances are not transposable to veterinary MRI. The reasons for this limitation are mainly the examination carried out under general anesthesia as well as the many morphologies of different animals. This thesis focuses on MRI for animals with a reduced size compared to that of humans, and aims to explore the possibilities offered by 3D plastronic, a new additive manufacturing method, to manufacture an MRI array coil intended for the small animal's back. The first chapter presents the physical principles of MRI, a state-of-the-art method of manufacturing MRI array coils and veterinary MRI. The basic principles of the operation and manufacture of MRI array coil are presented, as well as the constraints specific to veterinary imaging. The second chapter presents the experimental and simulation work that allowed validation on a mono-element self-decoupled using the 3D plastronic manufacturing method, adapted to the constraints of veterinary MRI. The results on a single element show that the manufacturing method developed during this thesis allows the reproducible production of coils with a sensitivity comparable to those designed with solid copper. The third chapter presents the design and manufacturing process of a plastronic array coil. First, this chapter deals with decoupling between coils of the same or different sizes. The use of decoupling rings avoid manual adjustment that is incompatible with an industrial manufacturing method. In a second step, the coil designed in chapter 2 is replicated to assemble a 4-channel array coil. Bench tests and imaging have validated the functionality of the array. The array coils, attached to a support suitable for MRI of the cat's spine, produced the first images that allow us to identify anatomical regions of interest in the animal’s spine. In conclusion, this thesis shows that 3D Plastronics is a robust tool for designing and manufacturing MRI array coils for veterinary imaging by integrating constraints related to the coil manufacturing, the morphology of the animals and their specific conditioning.

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale non invasive employée pour la caractérisation des tissus mous. L'IRM est la modalité d'imagerie la plus coûteuse du marché médical. Pour cette raison, elle est très utilisée en clinique humaine, mais reste peu répandue en clinique vétérinaire. Ces dernières années, des avancées considérables au niveau hardware ont été réalisées afin d’améliorer la détection du signal, notamment avec le développement des réseaux d'antennes flexibles. Cependant, ces avancées technologiques ne sont pas transposables à l'IRM vétérinaire. Les raisons de cet écueil sont principalement les contraintes de l’examen effectué sous anesthésie générale ainsi que les nombreuses et différentes morphologies des animaux. Cette thèse se concentre sur l’IRM pour des animaux présentant une taille réduite en comparaison à celle de l’homme, et vise à explorer les possibilités offertes par la plastronique 3D, une nouvelle méthode de fabrication additive, pour fabriquer un réseau d'antennes IRM destinées pour le rachis du petit animal (poids inférieur à 10 kg). Le premier chapitre présente les principes physiques de l'IRM ainsi qu'un état de l'art des méthodes de fabrication d'antennes IRM. Les principes fondamentaux du fonctionnement d'un réseau d'antennes sont aussi présentés, ainsi que les contraintes propres à l'imagerie vétérinaire. Dans ce chapitre, nous présentons aussi la méthode de fabrication platonique 3D. Le deuxième chapitre présente les travaux expérimentaux et de simulation qui ont permis de valider, sur un mono-élément auto-découplé, la méthode de fabrication plastronique 3D adaptée aux contraintes de l'IRM vétérinaire. Les résultats sur un mono-élément montrent que la méthode de fabrication développée au cours de cette thèse permet d'obtenir de manière reproductible des antennes avec une sensibilité comparable à celles conçues avec du cuivre massif. Le troisième chapitre aborde la conception et la fabrication d'un réseau d'antennes plastronique. Ce chapitre débute par l’analyse du découplage entre antennes de tailles identiques, ainsi que de tailles différentes. La méthode de découplage par anneau inductif permet d'éviter un réajustement manuel compatible avec une méthode de fabrication industrielle. Dans un second temps, l'antenne conçue au chapitre 2 est répliquée pour assembler un réseau 4 éléments. Des tests en banc et en imagerie ont permis de valider le fonctionnement du réseau. Le réseau d'antennes fixé sur un support adapté à l'IRM du rachis du chat a permis d’obtenir des premières images permettant de repérer des régions anatomiques d'intérêt du rachis de l’animal. Ces résultats valident l’utilisation de la plastronique 3D pour l’imagerie vétérinaire. En conclusion, ce travail de thèse montre que la plastronique 3D constitue un outillage robuste permettant de concevoir et fabriquer des réseaux d'antennes IRM pour l'imagerie vétérinaire en intégrant des contraintes liées à la fabrication des antennes, à la morphologie des animaux et à leur conditionnement spécifique.

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Dates et versions

tel-05492688 , version 1 (04-02-2026)

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  • HAL Id : tel-05492688 , version 1

Citer

Camila Pereira Sousa. Conception et réalisation d’un réseau d’antennes IRM plastronique dédié à la clinique vétérinaire. Médecine vétérinaire et santé animale. Université Claude Bernard - Lyon I, 2025. Français. ⟨NNT : 2025LYO10156⟩. ⟨tel-05492688⟩
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