Optimisation théorique et expérimentale de la technique IRM du transfert d’aimantation inhomogène pour l’imagerie de la myéline : application à la sclérose en plaques
Institution:
Aix-MarseilleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The ihMT technique selectively isolates the signal associated with certain macromolecules by exploiting the dipolar coupling processes to which they are subjected, on the basis of their lifetime characterized by the dipolar relaxation time, T1D. The relatively long T1D values in myelinated structures provide selective images of myelin. The objective of this thesis is the development of ihMT 3D MRI sequences optimized in terms of sensitivity to myelin,which is an essential membrane for nerve impulse conduction, for clinical application. To achieve it, we first developed physical models (numerical calculations with Matlab) based on the theory of saturation of spins in solids, which describe the evolution of the ihMT signal over time as a function of tissue parameters and for realistic parameters of clinical MRI sequences.. Using this theoretical model, we then optimized a 3D ihMT sequence on a 1.5T MRI scanner. The optimal parameters resulted in a high-resolution protocol of the whole brain, with increased sensitivity to myelinated structures. Then we extended this optimization work at 3T. Optimal parameters at 3T also resulted in a high-resolution protocol for the whole brain, with a trade-off between high sensitivity to myelinated structures and reduced sensitivity to B1 field inhomogeneities. In order to validate the ihMT technique as a myelin biomarker, To evaluate the clinical potential of the ihMT technique as a myelin biomarker, we have applied the optimized sequence in a study of a cohort of patients with relapsing-remitting multiple sclerosis (RR), in which we sought to identify and monitor the processes of spontaneous demyelination and remyelination over time.
Abstract FR:
La technique ihMT permet d’isoler de manière sélective le signal associé à certaines macromolécules en exploitant les processus de couplage dipolaire dont elles font l’objet, sur la base de leur durée de vie caractérisée par le temps de relaxation dipolaire, T1D. Les valeurs de T1D relativement longues dans les structures myélinisées permettent d’obtenir des images sélectives de la myéline. L’objectif de cette thèse est le développement de séquences IRM ihMT 3D optimisées en termes de sensibilité à la myéline, membrane essentielle à la conduction de l’influx nerveux, en vue d’une application en clinique. Pour cela, nous avons développé des modèles physiques (calculs numériques avec Matlab) basés sur la théorie de saturation des spins dans les solides, qui décrivent l’évolution du signal ihMT au cours du temps en fonction des paramètres tissulaires et de paramètres de séquences IRM cliniques réalistes. Nous avons avec l’appui du modèle implémenté une séquence ihMT 3D optimisée sur un scanner IRM 1,5T. Les paramètres optimaux ont permis d’aboutir à un protocole haute résolution du cerveau entier, qui présente une sensibilité accrue aux structures myélinisées. Puis nous avons étendu ce travail d’optimisation à 3T ; ce qui a permis d’obtenir un protocole hautement résolu du cerveau entier, sensible aux structures myélinisées et avec une sensibilité réduite aux inhomogénéités de champ B1. Afin de valider la technique ihMT comme biomarqueur de la myéline, nous avons appliqué la séquence optimisée à 1,5T sur une cohorte de patients atteints de SEP, et nous avons évalué sa capacité à suivre au cours du temps les processus de démyélinisation et de remyélinisation spontanées..