Quantification des propriétés électriques des organes par imagerie par résonance magnétique

Les propriétés électriques des tissus (EPs), qui comprennent la conductivité et la permittivité électriques, définissent la manière dont le courant circule dans le corps en réponse à un champ électromagnétique (EM). Ces propriétés sont influencées par la composition des tissus, la structure interne, le vieillissement et des facteurs tels que la teneur en eau, la concentration ionique et le milieu dans lequel elles se trouvent (intra- ou extracellulaire). Les EPs varient considérablement selon les tissus et les conditions pathologiques, en faisant des biomarqueurs potentiels pour des applications cliniques telles que le diagnostic du cancer, le suivi thérapeutique et la recherche étiologique fondamentale. De plus, comprendre les EPs permet de calculer la distribution du champ EM dans le corps, ce qui est crucial pour évaluer le débit d'absorption spécifique (DAS) personnalisé dans les systèmes IRM afin d'en assurer la sécurité radiofréquence (RF). Parmi les diverses technologies d'imagerie des EPs, la tomographie des propriétés électriques par résonance magnétique (EPT) se distingue par son caractère non invasif et sa haute résolution spatiale. L'EPT reconstruit la distribution spatiale quantitative des EPs à partir des variations du champ B1 mesurées en IRM. L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer et d'optimiser les méthodes EPT, et d'explorer la variabilité des EPs dans la population afin de bénéficier à une modélisation précise du DAS. Cette thèse fournit un aperçu complet de l'état de l'art en matière d'EPT, détaillant l'analyse et la revue des méthodes de reconstruction et d'acquisition de données EPT. La performance de diverses méthodes EPT a d'abord été évaluée en utilisant des fantômes de conductivité en termes de précision et de limites de résolution. Compte tenu des avantages et des inconvénients de chaque technique proposée pour l'EPT par IRM, l'EPT basée sur l'image obtenue avec la séquence Ultra-short Echo Time (UTE) a été sélectionnée comme l'approche pratique la plus prometteuse. La deuxième partie de l'étude a porté sur l'évaluation de la précision de reconstruction de la permittivité dans l'EPT basée sur l'image avec différents angles de bascule de l'UTE. Un angle de bascule optimal pour la permittivité a été identifié, améliorant la fiabilité des mesures de permittivité. Troisièmement, pour garantir la validité des formulations EPT d'Helmholtz homogènes dans les grandes régions homogènes, un noyau adaptatif de Savitzky-Golay a été proposé pour prendre en compte des tissus de forme arbitraire avec des connaissances anatomiques préalables. De plus, une méthode numérique pour la version intégrale de surface de l'EPT a été développée, réduisant les effets de bruit en convertissant les dérivées secondes en dérivées premières dans la formulation. La quatrième partie de la thèse a exploré les changements de conductivité in vivo dans le cerveau et le torse en fonction de l'âge, de la fraction de graisse et du sexe. Ces résultats offrent des perspectives pour une modélisation précise du DAS avec des valeurs de conductivité corrigées, tenant compte de leur variabilité dans la population. Enfin, l'application de l'EPT dans le calcul du DAS local a été développée et comparée à celles basées sur les valeurs des EPs de la littérature. Cette comparaison a permis de valider la fiabilité de l'EPT, soulignant son importance dans la modélisation du DAS.