3D Visualization of Microvascular Networks Using Magnetic Particles: Application to Magnetic Resonance Navigation

Les différentes modalités d'imagerie médicales fournissent des images cliniques de structures internes du corps humain à des fins diagnostiques et curatives. Leur première application en clinique remonte à trois décennies et depuis, grâce aux découvertes technologiques continues, de nouvelles fonctionnalités ont été intégrées aux systèmes d'imagerie. Aujourd'hui, des informations anatomiques et fonctionnelles précises peuvent être prélevées à partir de ces images dont la dimensionnalité a évolué du bidimensionnel au tridimensionnel incluant la dynamique. Une des modalités d'imagerie qui a largement profité de ces découvertes technologiques est l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Par rapport aux autres techniques d'imagerie, l'IRM présente beaucoup d'avantages tels que la haute résolution spatiale et temporelle, le manque d'exposition aux rayonnements X et une pénétration tissulaire illimitée. Ceux-ci ont rendu l'IRM l'une des modalités les plus utilisées en clinique. Malgré des améliorations récentes dans le fonctionnement des bobines de réception d'IRM et aussi des algorithmes de reconstruction, des progrès supplémentaires sont requis afin d'améliorer la visualisation des microstructures en clinique. La visualisation des microvaisseaux avec un diamètre de 200 µm, reste au-delà des capacités des modalités d'imageries cliniques actuelles. Dans le traitement du cancer, une telle capacité pourrait fournir les informations nécessaires pour les nouvelles méthodes de délivrance ciblée de médicaments comme la navigation par résonance magnétique (NRM). Dans cette technique, afin d'améliorer l'indice thérapeutique, les microporteurs, chargés avec des agents thérapeutiques et des particules magnétiques, sont guidés le long d'une trajectoire qui mènerait vers une zone cancéreuse. Notre objectif est de telle trajectoire qui débuterait du bout du cathéter d'injection jusqu'à la destination finale, soit à proximité d'une zone tumorale. Le contraste de susceptibilité magnétique dans l'IRM fournit un moyen pour prononcer l'effet d'une particule magnétique même si sa taille est beaucoup plus petite que la résolution spatiale de l'IRM. En raison de leur susceptibilité magnétique élevée, les matériaux magnétiques provoquent une inhomogénéité dans le champ magnétique local de l'IRM dans une mesure beaucoup plus importante que leur taille réelle. L'inhomogénéité apparaît dans les images de gradient écho pondéré en T2* sous forme d'une perte de signal. Cette approche présente un moyen de visualisation de microstructures en exploitant leur artefact de susceptibilité.