Résumé :
“L’IRM à très bas champ magnétique pour le bébé prématuré” est un projet à l’intersection de la physique et de la médecine, au cours duquel nous avons développé une IRM fonctionnant avec un champ magnétique de 8 mT, destinée spécifiquement aux enfants prématurés. Nous avons développé l’installation en créant un design unique qui permet d’insérer la couveuse du bébé directement dans l’IRM pour un monitoring constant.
Le champ principal est généré par deux paires de bobines : grande (diamètre = 2.1 m) et petite (diamètre = 0.67 m) séparées de 70 cm, laissant ainsi une zone libre pour l’insertion de la couveuse. Les gradients d’encodage spatial qui permettent de créer les images Gx et Gy ont été conçus avec un design adapté à la géométrie ouverte de l’installation : deux paires de bobines rectangulaires 1.1 x 1.2 cm2 positionnées symétriquement par rapport au centre de l’installation, créant un champ de 0.475 mT/m. Le gradient Gz reprend la géométrie des bobines du champ B0, ainsi produisant un gradient de 0.55 mT/m. La détection du signal en IRM à très bas champ magnétique étant limitée par la performance de la chaîne de détection, nous avons particulièrement travaillé la conception et l’optimisation de la chaîne de détection, en analysant en détails toutes les sources de pertes. Le capteur optimisé est une antenne accordée surfacique avec une géométrie qui permet de minimiser les pertes et optimiser le niveau de signal mesuré, en proposant le SNR le plus optimal pour la mesure à 10 mT. L’antenne optimisée possède un facteur de qualité Q=800 et une détectivité de 0.04 fT/sqrt(Hz) à 330 kHz.
L’IRM développée est actuellement opérationnelle et produit des images en acquisition cartésienne de résolution de 1x1x10 mm3 en 15 minutes. Nous avons également implémenté la séquence de diffusion pour la détection de l’AVC ischémique et produisons des acquisitions 1D avec 16 % de contraste et conduisons les premiers tests d’imagerie de diffusion 2D sur des fantômes.
Mots-clés : IRM à très bas champ magnétique, Conception d’appareillage, Capteurs magnétiques, Naissance prématurée, IRM de diffusion.
Very low field MRI for preterm babies
“Ultra-low-field MRI for the premature baby” is a project at the intersection of physics and medicine, during which we developed an MRI system operating with an 8 mT magnetic field, specifically designed for premature infants.
The main field is generated by two pairs of coils: large (diameter=2.1 m) and small (diameter=0.67 m) separated by 70 cm, leaving a free zone for inserting the incubator. The spatial encoding gradients used to create the Gx and Gy images were designed to match the open geometry of the installation: two pairs of 1.1×1.2 cm² rectangular coils positioned symmetrically in relation to the center of the installation, creating a field strength of 0.475 mT/m. The Gz gradient mirrors the geometry of the B0 field coils, producing a gradient of 0.55 mT/m. Since signal detection in MRI at very low magnetic fields is limited by the performance of the detection chain, we focused on the design and optimization of the detection chain, analyzing in detail all sources of losses. The optimized sensor is a surface-tuned antenna with a geometry that minimizes losses and optimizes the measured signal level, offering the most optimal SNR for measurement at 10 mT. The optimized antenna has a quality factor of Q=800 and a detectivity of 0.04fTHz at 330 kHz.
Our MRI is currently operational and produces Cartesian acquisition images with a resolution of 1x1x10 mm³ in 15 minutes. We have also implemented the diffusion sequence for the detection of ischemic stroke and are producing 1D acquisitions with 16% contrast and conducting the first 2D diffusion imaging tests on phantoms.
Keywords: Very low field MRI, Installation design, Magnetic sensors, Preterm birth, Diffusion MRI.
SPEC/LNO