Une antenne hybride RF/shimming pour l'IRM de la moelle épinière

La moelle épinière est sujette à un grand nombre de pathologies comme la sclérose en plaques, qui peuvent s'avérer handicapantes pour l'être humain. C'est pourquoi certains groupes de recherche ont développé de nouvelles techniques d'imagerie IRM dans le but de les dépister. Cependant, si l'imagerie de la moelle épinière reste moins avancée que celle du cerveau, c'est notamment à cause de l'inhomogénéité du champ magnétique dans cette région particulièrement prononcée par rapport à la zone du cerveau. Malheureusement, les techniques de shimming par harmoniques sphériques existantes ne permettent pas, aujourd'hui, de compenser de manière efficace ces variations de champ magnétique et sont peu adaptables à une mise à jour dynamique des courants de shimming dû à la forte inductance des boucles. Une alternative prometteuse a récemment été proposée pour l'imagerie du cerveau, utilisant une antenne hybride possédant les fonctions de réception du signal RF et de shimming. Le but de ce projet a été d'optimiser et d'adapter ce concept afin de produire un prototype d'antenne de ce type, dédié à l'imagerie de la moelle épinière cervicale. La configuration des éléments de l'antenne a tout d'abord été optimisée et comparé au shimming par harmoniques sphériques grâce à un panel de simulation. Le prototype a ensuite été conçu et testé sur le banc d'essai afin d'ajuster certains paramètres nécessaires au bon fonctionnement de la partie réception de l'antenne. Enfin, l'antenne en réception seule et l'antenne hybride ont été testées en scanner 3 T de manière à comparer leurs performances en termes de RSB et à valider la génération de champ magnétique de shimming par la seconde. En conclusion, malgré une perte de RSB après hybridation de l'antenne, ce projet démontre la capacité d'une telle antenne à procurer un shimming efficace de la région de la moelle épinière cervicale tout en proposant un niveau de RSB relativement élevé par rapport à une antenne commerciale.

Abstract

A large number of pathologies, such as multiple sclerosis, is known to affect the spinal cord and can induce severe handicap if remained untreated. Therefore, several research group have focused their work on developing new MRI tools dedicated to the diagnosis of these pathologies. However, their performance in the spinal cord is still lagging compared to brain related techniques which is mainly due to the abundancy of spatial and temporal variations of the main magnetic field. Existing spherical harmonic shimming techniques do not provide adequate shimming in the spinal cord area and are challenging to use in dynamic shimming because of the high inductance of their systems. A promising alternative has been recently proposed using hybrid coils for RF reception/shimming in the brain. This project aims at optimizing and adapting this concept for the spinal cord MRI and building a prototype. To this purpose, the coils configuration has been optimized and compared to spherical harmonic shimming via a simulation framework. Then, the prototype was built and tested on the bench to ensure its good behavior regarding RF reception. Finally, the coil before (RF reception only) and after modifications were tested in a 3 T scanner to compare its performance in terms of SNR and to validate the shimming functionality of the second. To conclude, despite an SNR drop due to the modification of the coil, this project demonstrates the capability of the prototype to shim efficiently the cervical spinal cord region while yielding a higher SNR level compared to a commercial coil.