Elastographie dynamique du poumon par résonance magnétique en imagerie hybride TEP-IRM

par Tanguy Boucneau

Projet de thèse en Imagerie et physique médicale

Sous la direction de Luc Darrasse.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Electrical,Optical,Bio: PHYSICS_AND_ENGINEERING , en partenariat avec Imagerie par Résonance Magnétique Médicale et Multi-Modalités (laboratoire) , Développements méthodologiques et instrumentaux (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-09-2016 .


  • Résumé

    Les propriétés viscoélastiques des tissus pulmonaires jouent un rôle clé dans la fonction-même du poumon. Elles pourraient être des biomarqueurs pulmonaires très sensibles puisqu'elles dépendent de la structure des tissus, des conditions biologiques, et qu'elles sont considérablement altérées par la plupart des maladies pulmonaires comme le cancer, l'emphysème, l'asthme ou la fibrose interstitielle. Toutefois, l'auscultation et l'exploration tactile couramment utilisées ne peuvent pas localement ni les qualifier ni les quantifier in vivo. L'élastographie par résonance magnétique permet de détecter le mouvement des tissus de l'organisme humain et de suivre leur réponse à une contrainte mécanique afin de révéler, à l'image de la palpation, leurs propriétés viscoélastiques. Cette technique non-invasive permet d'envisager l'exploration d'organes profonds comme le poumon que la main du médecin ne peut atteindre. L'élastographie IRM pourrait se révéler être un outil essentiel tant pour l'étude, le diagnostic, la stadification que pour le suivi thérapeutique des maladies pulmonaires. Cependant, protégé par la cage thoracique et la plèvre, le poumon est difficilement contraint mécaniquement et l'IRM conventionnelle est relativement inadaptée à l'étude du poumon : les grandes différences de susceptibilité magnétique à l'interface entre le gaz et le tissu et corrélativement les très faibles durées de vie du signal de résonance magnétique conduisent à des rapports signal-à-bruit inexploitables. En s'appuyant sur des approches originales d'excitation par ondes de pression et d'acquisition radiale quadridimensionnelle parcimonieuse, la thèse vise à contourner ces limitations et à développer l'élastographie dynamique du poumon par résonance magnétique pour extraire les modules viscoélastiques de cisaillement au cours du cycle respiratoire. En suivant la dynamique respiratoire et la densité du parenchyme pulmonaire, la thèse s'inscrit dans la perspective de l'imagerie hybride TEP-IRM et explore la question du potentiel de la TEP-ERM.

  • Titre traduit

    Dynamic magnetic resonance elastography of the lung in hybrid PET/MR imaging


  • Résumé

    The lung function highly depends on its viscoelastic properties. They could be validated as very sensitive biomarkers because of their relation with the structure of the lungs, their biological condition and their modification with diseases like cancer, emphysema, asthma or interstitial fibrosis. However, those viscoelastic properties cannot be probed in vivo by using traditional techniques like palpation. Magnetic resonance elastography (MRE) is a technique that enables the detection of motion in biological tissues and the monitoring of their response to a mechanical stress to reveal, as palpation would do, the viscoelastic properties of those tissues. This non-invasive technique enables the exploration of deep organs like the lungs, which are impossible to diagnose with palpation. MRE could become a key tool in the diagnosis, prognosis and treatment follow-up of lung pathology. However, on the one hand, the mechanical excitation of the lungs is difficult because of the protecting thoracic cage and pleura; on the other hand, lung imaging is very challenging using MRI because of the important magnetic field inhomogeneity in the lung parenchyma, related to the high magnetic susceptibility difference between tissue and air, leading to short signal lifetimes and poor signal-to-noise ratios. Nevertheless, by using original mechanical excitation means with pressure waves along the airways and 4D radial acquisitions, the Ph.D. project aims at challenging those limitations and developing dynamic lung MRE protocols to extract the shear viscoelastic moduli during the respiratory cycle. By following the lung parenchyma motion and density, we also target hybrid PET-MRI imaging to evaluate the potential of PET-MRE.