Des antennes à base de métamatériaux pour développer l'utilisation clinique de l'IRM à ultra-haut champ
Publié par Redbran le 03/03/2018 à 12:00
Source: CNRS

© 2017 Intitut Fresnel
Des chercheurs de l'Institut Fresnel (1) et du CEA Neurospin ont mis au point un dispositif breveté (2) qui résout le problème de l'inhomogénéité du champ magnétique dans les équipements d'IRM à très haut champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:). Cette invention ouvre ainsi la voie à un diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers,...) précoce de maladies neurodégénératives.

Les appareils d'IRM à ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un moyen de transport automatique collectif léger permettant de se...) haut champ (7 teslas, contre 1,5 ou 3 teslas jusqu'à maintenant) pourraient permettre un diagnostic plus précoce de maladies neurodégénératives, comme celles de Parkinson ou d'Alzheimer. Leur utilisation pratique est cependant encore limitée en raison de l'inhomogénéité du champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la...) excitateur induisant une mauvaise qualité de l'image. Pour contrôler ce champ magnétique radiofréquences, des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) Fresnel (1), en collaboration avec le CEA, ont développé une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) brevetée (2) à base de métamatériaux. Une solution efficace et peu coûteuse, en cours d'industrialisation: au terme d'un programme de maturation conduit par la SATT Sud-Est (Le sud-est est la direction à mi-chemin entre les points cardinaux sud et est. Le sud-est est opposé au nord-ouest.), cette dernière a concédé une licence d'exploitation exclusive du brevet à la société Multiwave Innovation (3) qui fabriquera le protoype d'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) radiofréquences aux normes de l'IRM clinique.


Dans un équipement IRM à ultra haut champ, l'augmentation du champ magnétique statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :) dans lequel sont placés les tissus accroît le rapport signal/bruit et permet d'accéder à des images de plus haute résolution. Mais une autre conséquence est qu'il faut utiliser des champs magnétiques excitateurs radiofréquence de plus courte longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...), du même ordre de grandeur que les dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce sont sa longueur, sa largeur et sa profondeur/son...) des organes du corps soumis à l'examen IRM. Il en résulte des interférences qui engendrent une inhomogénéité du champ excitateur et la dégradation de l'image dans certaines zones, comme lors de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le...). "Pour résoudre ce problème, nous nous sommes appuyés sur la double compétence du laboratoire en électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude des phénomènes électriques et magnétiques dans leur synthèse du champ...) et métamatériaux, et sur celle de Neurospin dans le domaine de l'IRM", indique Stefan Enoch, directeur de l'Institut Fresnel. Les métamatériaux sont des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) composites artificiels périodiques qui ont la propriété de contrôler la distribution spatiale du champ électromagnétique (Le champ électromagnétique est le concept central de l'électromagnétisme. On le conçoit souvent comme composition des deux champs vectoriels que l'on peut mesurer indépendamment : le champ électrique E et le...).

L'unité de base du métamatériau développé par l'équipe de l'institut Fresnel est constituée de quatre fils métalliques alignés sur un support. Avec plusieurs de ces dispositifs répartis entre l'antenne émettrice circulaire de l'IRM et le patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.), l'homogénéité du champ magnétique peut être améliorée significativement et donne une image correcte des zones que l'on veut examiner. Les chercheurs ont mené leurs expérimentations dans un appareil d'IRM 7 teslas de Siemens, sur un modèle de tête qui reproduit les caractéristiques électromagnétiques du corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.).

L'objectif est maintenant d'améliorer encore l'efficacité du dispositif tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en réduisant son encombrement. Mais aussi d'étendre le principe à l'examen du corps entier. C'est en particulier l'objectif du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) européen M-Cube démarré en janvier 2017, coordonné par Aix-Marseille Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...).

Notes:
(1) CNRS/AMU/Ecole centrale de Marseille
(2) Brevet "Procédé de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) de la répartition du champ magnétique radiofréquence dans un système d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait...) par résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations...) magnétique", en copropriété CNRS/AMU/ECM/CEA, déposé le 29/03/2016.
(3) Multiwave Innovation fait partie du groupe Multiwave Technologies SA, société genevoise spécialiste de technologies utilisant des métamatériaux. Multiwave Innovation axe ses travaux sur la conception d'antennes IRM ultra haut champ (UHC)
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Contacts chercheurs:
- Stefan Enoch / Institut Fresnel
- Panos Antonakakis / Multiwave Innovation
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