Nouvelle génération d`Imagerie par Résonance Magnétique

Nouvelle génération d'Imagerie par Résonance Magnétique Portable Interventionnelle
Depuis quelques années, l’utilisation de l’IRM comme modalité d’imagerie interventionnelle a connu un
développement important, car elle permet de préparer, ou de guider l’acte chirurgical [1], [2]. Les appareils
d’IRM utilisés actuellement en interventionnel sont complexes, volumineux et coûteux, ce qui rend impossible
leur utilisation à plus grande échelle, notamment dans des structures médicales de taille modeste ne pouvant
supporter l’installation et l’exploitation de ce type d’appareil. Pourtant la mise au point d'imageurs IRM
portables dédiés pourrait révolutionner la prise en charge des patients opérés et des actes chirurgicaux
en termes de qualité du geste, de type d'anesthésie et d'intervention, et de durée d'hospitalisation.
L’intérêt d’utiliser L’IRM interventionnelle est notamment très fort pour les interventions chirurgicales
localisées car elle augmente significativement la précision de l’acte et allège la prise en charge médicale du
patient. La chirurgie de la main est une application particulièrement prometteuse de l’IRM interventionnelle
en raison d’une part de la précision extrême requise pour les gestes chirurgicaux, et car elle représente d’autre
part plus de 700 000 interventions par an en France et constitue donc un enjeu majeur en termes de santé public.
Dans ce contexte, le présent projet doctoral ambitionne le développement d’un IRM portable à aimant
permanent cylindrique ouvert dédié l’IRM interventionnelle en chirurgie de la main. L'ensemble des éléments
constituant l’imageur nécessitera les études d'optimisation et de mise en œuvre inédites suivantes :
1- La qualité et l'intensité du champ statique jouant un rôle clé dans la résolution spatiale, le choix et la
configuration de l'aimant permanent restent des enjeux technologiques majeurs lorsqu'on veut atteindre une
intensité homogène d'environ 1T dans un volume incluant la main. Afin d'optimiser la qualité du champ
nécessaire, une étude numérique de la disposition des aimants élémentaires (Hallbach) constituant cet aimant
permanent sera réalisée dans un premier temps [3, 4, 5].
2- Une étape de validation expérimentale en utilisant des aimants délivrant un champ intense à base de
terres rares (max 1,4T) sera mise en œuvre. Une attention particulière sera apportée sur les forces exercées par
les aimants et sur la stabilité thermique. En outre, un gradient de champ sera réalisé pour obtenir un codage
3D de l’espace.
3- Un système de bobines radio-fréquences sera développé pour l’émission et la réception du signal RMN.
Une étude et la mise en œuvre de réseaux de capteurs RF permettront d'optimiser la sensibilité des signaux
récupérés [6, 7].
4- Le projet doctoral sera mené selon une approche système afin de simplifier les séquences d'excitation
utilisées et le traitement du signal utile pour atteindre la qualité de l’image et le temps d'acquisition souhaités.
Cette étape délicate nécessitera l'introduction de méthodes d'estimation avancées en traitement du signal peu
communes en IRM (estimation parcimonieuses, échantillonnage compressif, prise en compte de la localisation
spatiale des précessions locales) [8, 9].
Ce projet doctoral s’inscrira dans le cadre d’une collaboration entre trois équipes ayant des compétences
pluridisciplinaires et complémentaires en santé, en electrical engineering et en IRM:
 Le laboratoire SATIE (UMR 8029, ENS - Cachan) spécialisé dans l'étude de systèmes instrumentaux
non destructifs multi-échelles et multimodaux et dans l'étude des composants et systèmes d'énergie électrique.
 Le laboratoire IR4M (UMR 8081, Université Paris-Sud, Paris Saclay) spécialisée dans
l'instrumentation et la méthodologie avancée pour l’IRM.
 Le Centre international de chirurgie de la main de Paris, qui sera en charge du volet clinique du projet
Le projet doctoral sera conduit sous la co-direction de Stéphane Serfaty du laboratoire Satie de l’ENS Cachan,
et de Jean-Christophe Ginefri du laboratoire IR4M de l’Université Paris Sud.
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[1] J.S. Lewin, AJNR Am. J. Neuroradiol., vol. 20, no. 5, pp. 735–748, May 1999. [2] M. S. Thiese, Biochem. Medica, vol. 24, no. 2,
pp. 199–210, 2014. [3] K. Turek et al., J. Magn. Reson., vol. 238, pp. 52–62, Jan. 2014. [4] B. Gaussens, et al., IEEE Trans. Magn.,
vol. 50, no. 11, pp. 1–4, Nov. 2014. [5] B. Gaussens, - ENS Cachan, 2013. [6] S. Serfaty, et al., Magn. Reson. Med., 1997. [7] R.
Kriegl, et al., Magn. Reson. Med, 2014, doi: 10.1002/mrm.25260 [8] E. J. Candes et al., IEEE Signal Process. Mag., vol. 25, no. 2, pp.
21–30, Mar. 2008. [9] P. Stoica, et al., IEEE Trans. Signal Process., vol. 59, no. 1, pp. 35–47, Jan. 2011.