THESE_EL MRINI

UNIVERSITE MOHAMED V AGDAL
FACULTE DES SCIENCES RABAT
UFR. SCIENCES ET IMAGERIE
THÈSE DE DOCTORAT
Présentée par
Sanaa EL MRINI
Discipline : Physique
Spécialité : Imagerie et Informatique
Etude de la performance de l'imagerie en parallèle combinant
l'encodage de sensitivité et l'écho de spin écho planaire
Soutenue le 02/07/2012
Devant le jury
Président
Pr. CHERKAOUI EL MOURSLI Rajaa PES, faculté des sciences, Rabat.
Examinateurs
Pr. HAMRI Mohammed PES, faculté des sciences, Rabat.
Pr. MASMOUDI Lhoussaine PES, faculté des sciences, Rabat.
Pr. TAIRI Hamid PH, faculté des sciences, Fes.
Pr. BOUKLATA Salwa PES, faculté de médecine, Rabat.
Pr. EL ANSARI Mohamed PH, faculté des sciences, Agadir.
N° d’ordre 2582
Faculté des Sciences, 4 Avenue Ibn Battouta B.P. 1014 RP, Rabat – Maroc
Tel [phone]/38, Fax : [phone], http://www.fsr.ac.ma

Avant-propos
1
Avant-propos
Les travaux présentés dans le mémoire ont été effectués au laboratoire
d’électronique et de traitement du signal à la faculté des sciences de Rabat.
Je tiens dans un premier temps à remercier Monsieur Mohammed Hamri,
Professeur à La faculté des sciences de rabat, pour m’avoir confié ce travail de
recherches, ainsi que pour son aide et ses précieux conseils au cours de ces
années.
Je tiens à remercier Madame CHerkaoui EL Moursli Rajaa, Professeur à la
faculté des sciences de rabat, d’avoir accepté de présider le jury.
Je tiens à remercier chaleureusement Monsieur Lhoussaine Masmoudi,
Professeur à La faculté des sciences de rabat, pour ses remarques critiques et
ses conseils tactiques.
Je remercie également Monsieur Hamid Tairi, Professeur à la faculté des
sciences de Fès, pour sa sympathie, sa disponibilité, ses idées et conseils, ainsi
que pour son aide précieuse tout au long de ce travail.
Mes sincères remerciements sont adressés à Madame Salwa Bouklata
Professeur à la faculté de médecine de rabat et Monsieur Mohamed El Ansari
Professeur à la faculté des sciences de Agadir, pour avoir examiné ce travail et
d’avoir participé au jury malgré leur programme chargé.
Un très grand Merci! A toutes les personnes du Service Radiologie du CHU
Hassan II à Fès pour la bonne ambiance Dans laquelle on y travaille. Je
remercie particulièrement toutes les personnes qui ont acceptée de participer
bénévolement à nos expériences.

Table des matières
2
Table des matières
Avant-propos ................................................................................................................................. 1
Résumé ........................................................................................................................................... 9
Abstract ......................................................................................................................................... 10
Introduction Générale ................................................................................................................ 11
Chapitre 1 : L’Etat de l’art sur l’Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle
(IRMf) ...................................................................................................................... 14
1.1 Principe de l’imagerie par résonance magnétique .......................................................14
1.1.1 La précession libre................................................................................................14
1.1.2. La résonance .......................................................................................................15
1.1.2.1. Effet d’une impulsion non sélective sur le MML ...........................................16
1.1.3. Nécessité de la résonance ...................................................................................16
1.1.4. La relaxation .......................................................................................................17
1.1.4.1. Retour à l’équilibre du MML .........................................................................17
1.1.4.2. Retour à l’équilibre du MMT ........................................................................17
1.1.4.3. Temps de relaxation .....................................................................................19
a. Longitudinal ......................................................................................................19
b. Transversal ........................................................................................................19
1.1.4. Le codage spatial et l’imagerie par spin warp ......................................................20
1.1.4.1. Le codage spatial ..........................................................................................20
1.1.4.2. L’espace k et la reconstruction par transformée de Fourier ..........................22
1.1.5. L’imagerie classique ............................................................................................23
1.1.5.1. Echo de spin classique ..................................................................................23
1.1.5.2. Echo de gradient ..........................................................................................25
a. La séquence de saturation partielle (MPGR) ......................................................25
b. Valeur du moment magnétique transversal.......................................................25
1.1.5.3. La durée d’acquisition ..................................................................................26
1.2. L’IRM fonctionnelle : CONTRASTES OBSERVABLES......................................................27
1.2.1. Le volume sanguin...............................................................................................27
1.2.2. La perfusion du sang ...........................................................................................28

Table des matières
3
1.2.3. L’effet d’entrée de coupe ....................................................................................28
1.2.4. L’oxygénation du sang : l’effet BOLD ...................................................................30
1.2.4.1. La diffusion ...................................................................................................33
1.2.4.2. Le déphasage intra-voxel ..............................................................................33
Chapitre 2 : Méthodologie Instrumentale En IRMf ............................................................... 35
2.1. Facteurs de qualité de l’image ...................................................................................35
2.1.1. Le rapport signal bruit RSB .................................................................................35
2.1.2. Le rapport contraste / bruit (RCB) .......................................................................35
2.2. La résolution temporelle ...........................................................................................36
2.3. La résolution spatiale .................................................................................................36
2.3.1. Localisation des activations en contraste BOLD ...................................................37
2.4. La sensibilité ..............................................................................................................39
2.5. Imagerie rapide utilisée en IRMf ................................................................................40
2.5.1. La séquence Echo-Planar .....................................................................................40
2.5.2. Les principaux paradigmes ..................................................................................42
2.5.2.1. Nécessité d’un suivi dynamique de la réponse BOLD ................................42
2.5.2.2. Interprétation d’un signal BOLD................................................................42
2.5.2.3. Paradigmes classiques ..............................................................................43
2.5.2.4. Paradigmes événementiels .......................................................................44
2.6. Les techniques d’acquisition parallèle ........................................................................45
2.6.1. Algorithmes de reconstruction en Imagerie parallèle/SENSE, SMASH, GRAPPA.. .46
2.6.1.1. La reconstruction dans le domaine image.....................................................46
2.6.1.2. La reconstruction dans le domaine fréquentiel .............................................48
2.6.1.3. Choix de l’algorithme de reconstruction .......................................................48
2.6.2. Intérêts et défauts de l’imagerie parallèle ..........................................................49
2.6.2.1. Bénéfices de l’imagerie parallèle ..................................................................49
2.6.2.2. Inconvénients ..............................................................................................50
Conclusion ...................................................................................................................................... 51
Chapitre 3 : Acquisition des images IRMf ............................................................................... 52
3.1. Préambule .................................................................................................................52
3.2. Dispositif expérimental ..............................................................................................52

Table des matières
4
3.3. Acquisition des images IRMf ......................................................................................52
3.3.1. Préparation des volontaires: ...............................................................................52
3.3.2. Acquisition des données......................................................................................52
3.4. Traitement des images ..............................................................................................55
3.4.1. Prétraitement .....................................................................................................55
3.4.1.1. Correction de décalage d’acquisition entre les coupes fonctionnelles (“slice
timing”) ............................................................................................................55
3.4.1.2. Correction du mouvement ...............................................................................57
3.4.1.3. Normalisation spatiale .....................................................................................58
3.4.1.4. Lissage spatial ..................................................................................................58
3.4.1.5. Recalage intra ou inter-modalités ("Coregister"") .............................................58
3.4.2. Analyse de données fonctionnelles .........................................................................59
3.4.2.1. Méthodologie SPM ...........................................................................................60
3.4.2.2. Construire un modèle .......................................................................................60
3.5. Délimitation de la région motrice par Logiciel Pickatlas 2.3 ........................................62
3.5.1. Introduction ........................................................................................................62
3.5.2. Les aires de Brodmann ........................................................................................62
3.5. 3. Description du logiciel pickatlas .........................................................................62
Conclusion ...................................................................................................................................... 64
Chapitre 4 : Résultats et discussion ......................................................................................... 65
4.1 Introduction ................................................................................................................65
4.2 Les aires d’activation : .................................................................................................65
4.3. Tableau récapitulatif des résultats .............................................................................68
4.4. Informations générales : ............................................................................................70
4.5. Calcul du volume de l’activation .................................................................................70
4.6. Coefficient de régression ...........................................................................................72
4.7. Analyse statistique des résultats ................................................................................73
4.8. Discussion ..................................................................................................................74
Conclusion générale.................................................................................................................... 77
Bibliographie ................................................................................................................................ 78
Annexes ........................................................................................................................................ 92