Une nouvelle approche basée sur des métamatériaux, matériaux composites dont les propriétés n'existent pas à l'état naturel, améliore la qualité de l'imagerie à résonance magnétique (IRM) ultra haut-champ en homogénéisant les champs de radiofréquences. L'étude menée par des chercheurs de l'
Institut Fresnel, de NeuroSpin (CEA) et de l'
Institut Langevin en partenariat avec Siemens et la start-up Multiwave Innovation, sont publiés dans la revue
Physical Review X. Elle ouvre la voie à des diagnostics médicaux plus rapides et plus précis.
Gauche: Photo d'une antenne IRM "cage d'oiseau (Un oiseau (ou classe des Aves) est un animal tétrapode appartenant à l'embranchement des...)" avec le métamatériau placé à droite d'un fantôme sphérique.
Droite: Diagramme de rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) aux deux conditions de Kerker: directivité vers l'arrière (haut) et vers l'avant (bas).
Les performances de l'IRM n'ont cessé de s'accentuer depuis sa mise en place dans les années 70. Pourtant, les applications de la dernière génération d'IRM ultra-haut champ (7 Tesla) sont aujourd'hui limitées. Un des problèmes est l'hétérogénéité du champ de radiofréquences qui avec l'augmentation de la
puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) des systèmes entraîne une perte de contraste dans les images. Dans le cadre du
projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) européen M-Cube(1), des chercheurs de l'Institut Fresnel (CNRS-AMU-Centrale Marseille), de l'Institut Langevin (CNRS-ESPCI), du département Neurospin (CEA) en partenariat avec Siemens et la start-up Multiwave Innovation ont mis au point une approche utilisant des métamatériaux, c'est-à-dire des
matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) composites dont la structure a été soigneusement agencée par les chercheurs afin d'obtenir les propriétés qu'ils souhaitent.
En jouant avec la configuration des méta-atomes constituant ces matériaux, ils obtiennent un système répondant aux conditions de Kerker(2). Cela signifie que celui-ci peut renforcer ou diminuer un champ électromagnétique radiofréquence à l'endroit voulu. Ainsi, le contraste des images est optimisé. L'innovation(3) a été testée sur des fantômes représentant le comportement électromagnétique du
corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) et validé sur une antenne IRM dite "cage d'oiseau" utilisée pour l'
imagerie cérébrale (L'imagerie cérébrale (dite aussi neuro-imagerie) désigne l'ensemble des techniques...). Les chercheurs souhaitent désormais poursuivre l'élaboration de leur technique(4) afin de l'appliquer au corps entier. L'objectif: élaborer un système adapté à toutes les morphologies humaines et ainsi étendre les applications de l'IRM ultra-haut champ à d'autres diagnostics médicaux.
Notes:
(1) Ce projet a été financé par le programme de recherche et d'innovation Horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre...) 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention (Une subvention est une aide financière, c’est-à-dire une somme d’argent, qui est...) n° 736937.
(2) Les méta-atomes se comportent à la fois comme un dipôle électrique et un dipôle (D'une manière générale, le mot dipôle désigne une entité qui possède deux pôles. On le...) magnétique.
(3) Lors de l'expérience, le dispositif était placé à proximité de l'antenne IRM.
(4 )Le dispositif a fait l'objet d'un dépôt de brevet.
Références publication:
Kerker effect in ultrahigh-field magnetic resonance imaging,
M. Dubois, L. Leroi, Z. Raolison, R. Abdeddaim, T. Antonakakis, J. de Rosny, A. Vignaud, P. Sabouroux, E. Georget, B. Larrat, G. Tayeb, N. Bonod, A. Amadon, F. Mauconduit, C. Poupon, D. Le Bihan, et S. Enoch.
Physical Review X (8), (septembre 2018)
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031083
Contacts chercheurs:
- Stefan Enoch –
Institut Fresnel
- Redha Abdeddaim –
Institut Fresnel
- Marc Dubois –
Institut Fresnel