Development of a new quantitative dynamic contrast enhanced MRI method based on radial acquisition : application to the characterisation of tumor vasculature

Développement d'une nouvelle méthode quantitative d'IRM dynamique avec agents de contraste basée sur une acquisition radiale : application à la caractérisation de la vascularisation tumorale

• Auteur / Autrice : Julien Vautier
• Direction : Joël Mispelter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tumeurs -- Vaisseaux sanguins

Imagerie tridimensionnelle

Imagerie par résonance magnétique

Mots clés libres

Imagerie radiale

Fonction d'entrée artérielle

Relaxométrie

Modèles tumoraux

Résumé

Depuis la découverte de l'importance de l'angiogénèse dans la croissance tumorale dans les années 70, des traitements antiangiogéniques et antivasculaires sont développés dans le but d'arrêter ou de détruire la vascularisation tumorale. Une des difficultés est que la destruction vasculaire n'a d'effet visible sur la taille de la tumeur - et donc accessible à l'imagerie conventionnelle - qu'au bout de plusieurs mois. Par ailleurs, il a été montré que les molécules antiangiogéniques peuvent avoir un effet sur la perméabilité capillaire dans les tumeurs dès 24 heures après leur administration. Il est donc tout à fait justifié de chercher des méthodes permettant d'accéder à un biomarqueur lié à la perméabilité tel que le Ktrans. Le thème de ce travail de thèse a été le développement d'une mesure de Ktrans en 3D chez les modèles murins en présence du mouvement respiratoire. Pour s'affranchir d'une synchronisation respiratoire qui deviendrait rédhibitoire en 3D, il a été utilisé une acquisition lRM radiale qui a la particularité d'être moins sensible aux mouvements que les acquisitions cartésiennes. Pour une mesure fiable de Ktrans, il est important de mesurer une fonction d'entrée artérielle (AIF) individuelle. La méthode originale développée ici a permis d'entrelacer une mesure d' AIF individuelle avec les images 3D sur la tumeur. La résolution temporelle de l'AIF est de 2 secondes tandis qu'une image 3D est acquise toutes les 2 minutes. Une étude préliminaire a permis de valider cette technique chez la souris. La méthode permet d'envisager une amélioration des études précliniques notamment dans les modèles murins génétiquement modifiés.

Since the discovery of angiogenesis importance in tumour growth in the 70s, antiangiogenic and antivascular treatments have been developed in order to stop or destroy tumour vascularisation. A difficulty is that vascular disruption has an effect on the tumour size - and so accessible to conventional imaging - several months later. Moreover, it has been showed that antiangiogenic molecules can have an effect on tumour capillary permeability 24 hours after their administration. Then, it is justified to search methods to assess a biomarker linked to permeability as Ktrans. The theme of this thesis work was the development of a measurement of Ktrans in 3D for mice models in presence of respiratory motion. To overpass a respiratory synchronisation which would be prohibitive in 3D, radial MRI acquisition was used, which has the property to be less sensitive to motion as Cartesian acquisitions. For a relevant measurement of Ktrans, it is important to measure an individual arterial input function (AIF). The original method developed here permits to interlace a measurement of individual AIF with 3D images on tumour. Temporal resolution of AIF is 2 seconds while a 3D image is acquired every 2 minutes. Preliminary study permits to validate this technique on mouse. The method allows hoping an amelioration of preclinical studies, especially in genetically modified mice models.