Développement méthodologique en IRM cardio-thoracique chez le petit animal

Abstract

L’Imagerie cardio-thoracique par Résonance Magnétique est encore aujourd’hui un véritable défi. La difficulté réside dans la nécessité d’acquérir des images avec de fortes résolutions spatiales et temporelles sur des zones en mouvement, et ce, en un temps limité. Dans le but de s’affranchir des mouvements cardio-respiratoires, la solution la plus communément employée consiste à ne pas acquérir de données pendant l’inspiration et l’expiration ou à les écarter. Cette solution est aujourd’hui la plus communément appliquée, mais elle entraine une augmentation significative du temps d’acquisition total (jusqu’à 50%). Au vu de ces principales limitations, le travail mené au cours de cette thèse possède un objectif général : réduire les temps d’acquisition d’images cardio-thoraciques chez le petit animal et améliorer leur qualité (précision, contraste et résolution). Des séquences IRM radiale et à temps d’écho ultra-court (UTE) ainsi que des algorithmes de reconstruction ont été développés, pour obtenir des images cardio-thoraciques en 4D (3D-temporel) dans des temps d’acquisition court.Ce travail de recherche a été structuré autour de deux axes principaux.I - Développer une méthode d’interpolation des données cardiaques pendant les intervalles de mouvement respiratoire. Pour la première fois sur le petit animal, l’impact du mouvement respiratoire de la souris sur la position de son cœur a été précisément analysé. Un algorithme a ensuite été développé afin d’interpoler les données cardiaques pendant les intervalles de respiration. De manière novatrice, la reconstruction d’images cardiaques en fonction des battements du cœur utilisant la totalité des données acquises a été rendue possible. Ce protocole, intégré à la séquence UTE, a été testé, validé et comparé aux méthodes standards sur des souris saines puis il a été appliqué sur des pathologies cardio-pulmonaires à travers différentes collaborations. En conclusion, des images 4D du cœur battant de souris ont pu être acquises en 1’45 avec de fortes résolutions spatiale et temporelle (176m isotropique et 5ms / image), permettant de mesurer les paramètres cardiaques nécessaires à la détection, l’analyse ainsi que le suivi de différentes pathologies.II – Réduire le temps d’acquisition de l’imagerie cardio-thoracique 4D et améliorer son contraste : Application à l’angiographie pulmonaire. Une séquence Radiale 3D avec auto-synchronisation des mouvements a été développée avec les mêmes paramètres que l’UTE, afin de réduire davantage son temps d’acquisition. Les deux séquences ont été appliquées sur les poumons afin de reconstruire des angiographies pulmonaires 3D de haute résolution en fonction de la respiration. Une technique de suppression de graisse accélérée a été implémentée et permet d’améliorer le contraste entre les vaisseaux et les bronches, tout en maintenant une durée d’acquisition raisonnable. En conclusion, ces travaux ont permis d’optimiser les séquences UTE et Radiale et d’évaluer leur avantage en angiographie pulmonaire. Les résultats sont prometteurs et ouvrent des perspectives concernant la segmentation et la quantification du réseau vasculaire pulmonaire.En conclusion, les séquences et algorithmes développés au cours de ce projet ont permis de réduire considérablement les temps d’acquisitions d’imagerie cardio-thoracique 4D et ouvrent de ce fait des perspectives pour l’étude de modèles animaux ou pour un transfert en imagerie clinique.Mots clés : IRM ; Cardio-thoracique ; 4D ; Séquence ; Développement