Vers de nouvelles méthodes permettant l'acquisition d'images multi-contrastes pondérées T1 et de cartographies des temps de relaxation T1 avec la séquence d'imagerie par résonance magnétique FLAWS

Towards new means of performing multi T1-weighted contrast imaging and T1 mapping with the FLAWS magnetic resonance sequence

• Auteur / Autrice : Jérémy Beaumont
• Direction : Giulio Gambarota, Jurgen Fripp
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Signal, image, vision
• Date : Soutenance le 10/12/2020
• Etablissement(s) : Rennes 1 en cotutelle avec Commonwealth scientific and industrial research organization (Australie)
• Ecole(s) doctorale(s) : MATHSTIC
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement du Signal et de l'Image (1969-.... ; Rennes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie par résonance magnétique

Cerveau

Mots clés libres

Cerveau

IRM

Flaws

Multi-Contraste

Cartographie T1

Brain

MRI

Flaws

Multi-Contrast

T1 mapping

Résumé

La séquence d’imagerie cérébrale par résonance magnétique FLAWS fourni deux images pondérées T1 respectivement caractérisées par une suppression du signal de substance blanche et du signal du liquide céphalorachidien. Le minimum entre ces deux images fourni une image spécifique de la substance grise. Au commencement de cette thèse, la séquence FLAWS était uniquement disponible pour de l’imagerie 3T. Dans cette thèse, nous proposons une méthode d’optimisation basée sur la maximisation d’une fonction de profit sous contraintes et sur des informations à priori sur les temps de relaxation T1 des tissus cérébraux afin de déterminer les paramètres de la séquence FLAWS. Cette méthode fut utilisée afin de proposer des paramètres permettant l’acquisition de la séquence FLAWS à 1.5T et 7T. Une nouvelle combinaison des signaux FLAWS fut proposée afin de générer des images pondérées T1 caractérisées par une sensibilité réduite aux inhomogénéités du champ magnétique B1. De plus, cette nouvelle combinaison des signaux FLAWS fut utilisée pour générer des cartographies T1 des tissus cérébraux. Nous montrons que ces cartographies T1 sont caractérisées par une sensibilité réduite aux inhomogénéités du champ magnétique de transmission. Les méthodes présentées dans cette thèse furent validées par des expériences d’imageries sur un fantôme à 3T et sur des volontaires sains à 1.5T et 7T.

The FLAWS brain magnetic resonance imaging sequence provides two coregistered T1-weighted contrasts characterized by a suppression of the white matter and cerebrospinal fluid signals, respectively. The computation of the minimum between these two images provides a GM-specific contrast. The contrasts provided by the FLAWS sequence are of interest for deep brain stimulation surgery planning applications and for brain lesion detection. When this thesis started, the FLAWS sequence was only available for 3T imaging. The work presented in this thesis proposes an optimization method based on the maximization of a profit function under constraints and prior information about the brain tissues T1 relaxation times to determine FLAWS sequence parameters. This method was used to propose sets of FLAWS sequence parameters for 1.5T and 7T imaging. A new combination of the FLAWS signals is proposed to generate T1-weighted images characterized by a reduced sentisitivity to the B1 magnetic field inhomogeneities. In addition, this new combination of FLAWS signals was used to generate T1 maps of the brain tissues. We show that the FLAWS T1 maps are characterized by a reduced sensitivity to the transmitted magnetic field inhomogeneities. The methods presented in this thesis were validated by performing experiments on a phantom at 3T and on healthy volunteers at 1.5T and 7T.