Résonance magnétique nucléaire du Xénon 129 polarisé pour des applications biomédicales ou dans des systèmes à faible densité de spins

par Alain Oregioni

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Daniel Grucker.

Soutenue en 2002

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    La recherche biomédicale par résonance magnétique nucléaire (RMN) s'est vue ouvrir de nouvelles perspectives avec l'utilisation des gaz nobles hyperpolarisés (Hélium et Xénon). Leur polarisation nucléaire peut être augmentée par la méthode de pompage optique, qui été mise en œuvre pendant le travail de thèse. Le gain en polarisation, pouvant aller jusqu'à cinq ordres de grandeurs, est directement répercuté sur le signal de RMN. Un tel gain de signal promet une augmentation de sensibilité qui élargit considérablement le champ des applications de l'imagerie et de la spectroscopie par RMN. Des études de faisabilité pour des applications du Xénon hyperpolarisé sont en cours pour deux domaines d'expériences. Le premier porte sur l'étude de certaines maladies neurodégénératives, comme les maladies démyélinisantes. En effet, le Xénon est un gaz qui se concentre dans les tissus riches en lipides tels que ceux du système nerveux central. Mais pour conserver assez de signal, il faut que le transport jusqu'à l'organe cible préserve autant que possible l'hyperpolarisation (distance courte et vectorisation du Xénon). Une séquence de RMN à fort rapport signal à bruit a été mise en œuvre pour l'étude du Xénon non hyperpolarisé dans les vecteurs biocompatibles pressentis : la séquence Steady State Free Precession. Cette séquence permet d'obtenir les paramètres importants de RMN avant l'utilisation du Xénon hyperpolarisé. On simplifie ainsi les protocoles d'expériences. La deuxième voie de recherche prévue est l'imagerie du Xénon hyperpolarisé, pour essayer de visualiser les déformations des mousses aqueuses en trois dimensions. En effet, la structure de celles-ci permet d'élaborer des modèles expérimentaux des matériaux granulaires. Les résultats obtenus faciliteront l'utilisation du Xénon hyperpolarisé comme traceur des milieux biologiques et des systèmes physiques peu denses.

  • Titre traduit

    129 xenon nuclear magnetic resonance for biomedical or weak spin density systems applications


  • Résumé

    Hyperpolarized noble gases (helium and xenon) have shown new directions in nuclear magnetic resonance (NMR) biomedical research. The nuclear polarization can be increased by spin-exchange optical pumping, whose implementation was part of the thesis work. The polarization gain, up to five orders, is directly seen on the NMR signal. This lead to an increase of sensitivity therefore broadening the field of NMR imaging and spectroscopy applications. Two hyperpolarized xenon applications feasability studies are currently running. The first concerns the study of neurodegenerative deseases, like demyelinisating pathology. One of the properties of the gaseous Xenon is to concentrate on lipidic tissues, like those of the central nervous system. An efficient method to deliver the gas while maintaining the high level of polarization is to use carrier agents. The steady state free precession sequence have been implemented for non-hyperpolarized xenon studies on bio-compatible carriers. The main NMR parameters can then be known prior to hyperpolarized xenon experiments. Thus, time and hyperpolarized xenon are saved. The second feasability study is on hyperpolarized xenon three dimensions imaging on aqueous bubbles under constraints, because their structures allow experiemental modeling of granular materials. Results will make easier the use of hyperpolarized xenon as biological and diluted physical systems tracer.

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Informations

  • Détails : 190 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 167-176

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2002;4197
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