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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" avec le métamatériau placé à droite d'un fantôme sphérique.
Droite: Diagramme de rayonnement 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 des systèmes entraîne une perte de contraste dans les images. Dans le cadre du projet 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 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 et validé sur une antenne IRM dite "cage d'oiseau" utilisée pour l'imagerie cérébrale. 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 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention n° 736937.
(2) Les méta-atomes se comportent à la fois comme un dipôle électrique et un dipôle 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
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