Lessard_Remi_2013_memoire - Papyrus : Université de Montréal

Université de Montréal
Développement d’antennes RF pour l’imagerie du rat en résonance magnétique
par
Rémi Lessard
Département de physique
Faculté des arts et des sciences
Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures
en vue de l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.)
en physique
août, 2013
c
Rémi Lessard, 2013.

Université de Montréal
Faculté des études supérieures
Ce mémoire intitulé:
Développement d’antennes RF pour l’imagerie du rat en résonance magnétique
présenté par:
Rémi Lessard
a été évalué par un jury composé des personnes suivantes:
Claude Leroy, président-rapporteur
Gilles Beaudoin, directeur de recherche
Guillaume Gilbert, membre du jury
Yves Lépine, examinateur externe
Mémoire accepté le: 13 Novembre 2013

RÉSUMÉ
Le présent mémoire porte sur la conception et le développement de deux antennes
RF utilisées en imagerie par résonance magnétique. Ces antennes ont pour but de guider
le futur développement d’une plateforme d’imagerie multi-animal qui servira les cher-
cheurs du nouveau CRCHUM. Plus spécifiquement, ces antennes ont été conçues pour
l’imagerie du proton à 1.5T. La première utilise une birdcage de type lowpass pour la
partie émettrice et utilise 8 éléments de surface pour la partie réceptrice. La seconde an-
tenne est une birdcage de type lowpass polarisée circulairement qui est utilisée à la fois
pour l’émission et pour la réception. Cette dernière a présenté de bonnes performances,
générant des images avec un SNR élevé et avec une bonne homogénéité, la rendant une
bonne candidate pour la future plateforme. La première a présenté quelques problèmes
au niveau de la désyntonisation de la birdcage et du couplage entre les éléments. Dans le
cas où ces problèmes venaient à être surmontés, cette antenne aurait l’avantage de pou-
voir utiliser des techniques d’imagerie parallèle et possiblement d’avoir un SNR plus
élevé.
Mots clés: IRM, Antennes radiofréquences, Birdcage, Antennes de surface, Émis-
sion, Réception, Rat.

ABSTRACT
This master thesis focuses on the design and development of two RF coils used in
magnetic resonance imaging. These coils are designed to guide the future development
of a multi-animal imaging platform that will serve researchers of the new CRCHUM.
More specifically, these coils were designed for proton imaging at 1.5T. The first uses a
lowpass birdcage as transmitter and uses 8 surface elements for the receiving part. The
second coil is a circularly polarized lowpass birdcage which is used both for transmis-
sion and for reception. The latter presented good performances, generating images with
high SNR and good homogeneity, making it a good candidate for the future platform.
The first one presented a few problems at the detuning of the birdcage and the coupling
between the elements. In the case where these problems would be overcome, this coil
would have the advantage of being able to use parallel imaging techniques and possibly
to have a higher SNR.
Keywords: MRI, Radiofrequency coil design, Birdcage coil, Surface coil, Emission,
Reception, Rat.

TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ ..................................... iii
ABSTRACT .................................... iv
TABLE DES MATIÈRES ............................ v
LISTE DES TABLEAUX ............................. vii
LISTE DES FIGURES ..............................viii
LISTE DES SIGLES ............................... x
NOTATION .................................... xi
DÉDICACE .................................... xii
REMERCIEMENTS ...............................xiii
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION ...................... 1
CHAPITRE 2 : NOTIONS D’ANTENNES RF EN IRM ........... 3
2.1 Fréquence d’opération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 Adaptation d’impédance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2.1 Coefficient de réflexion et rapport d’onde stationnaire . . . . . . 7
2.3 Réception ................................. 8
2.4 Transmission ............................... 9
2.4.1 Birdcage ............................. 9
2.4.2 Diviseur de puissance Wilkinson . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.5 Birdcage émettrice/réceptrice en quadrature . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.6 Blindage.................................. 18