Une lentille à métamatériaux pour l’imagerie médicale

Des chercheurs de l’université de Séville ont récemment expérimenté, en environnement médical, une lentille permettant d’amplifier le signal détecté en imagerie par résonance magnétique (IRM). Un résultat obtenu grâce à une structure de métamatériau à perméabilité effective négative.

En 2000, J. B. Pendry, pionnier des métamatériaux, a montré que la limite de résolution en λ/2, où λ désigne la longueur d’onde du champ électromagnétique incident, pouvait être repoussée par l’utilisation d’une superlentille, c’est-à-dire d’une lentille présentant un indice de réfraction proche de -1 [1]. Cet indice de réfraction négatif est obtenu par la superposition de milieux à permittivité et perméabilité effectives négatives.Du point de vue de la conception, de tels milieux doublement négatifs sont réalisés par des structures métallo-diélectriques dont les dimensions sont petites devant la longueur d’onde de travail. Sur le plan pratique, cette superrésolution est conditionnée par l’isotropie des propriétés de dispersion de la structure et par la maîtrise des pertes. Pour contourner cette difficulté, en condition de champ très proche, il est possible de travailler avec un milieu simplement négatif, plus facile à mettre en œuvre. À partir de cette idée, M. J. Freire et al. de l’université de Séville ont réalisé une lentille à perméabilité négative pour amplifier l’image IRM recueillie par l’antenne réceptrice [2]. Ce dispositif est composé d’un réseau de boucles de courant résonnant autour de la fréquence de 63,85 MHz.L’expérience menée consiste à comparer l’image obtenue en absence ou en présence de la lentille insérée entre les genoux d’un patient lorsque l’antenne réceptrice est placée en contact extérieur d’un des genoux. Le résultat obtenu avec la lentille à perméabilité négative montre une spectaculaire amélioration de l’imagerie qui permet de visualiser la coupe transverse des deux genoux. Par comparaison, en absence de lentille, seule la coupe transverse du genou au contact de l’antenne peut être visualisée. Cette application, qui améliore la résolution en temps réel, permet de simplifier la procédure de traitement des données, inhérente à l’analyse IRM qui repose sur l’acquisition d’un grand nombre de mesures.Par Éric Lheurette, maître de conférences à l’université de Lille 1, IEMN

Notes

[1] J. B. Pendry, Phys. Rev. Lett. 85, 3966 (2000)[2] M. J. Freire, R. Marques et L. Jelinek, Experimental demonstration of a µ=-1 metamaterial lens for magnetic resonance imaging, Applied Physics letters, 93, 231108 (2008)Image © Utilisée avec la permission de M. J. Freire, R. Marques et L. Jelinek, Experimental demonstration of a µ=-1 metamaterial lens for magnetic resonance imaging, Applied Physics letters, 93, 231108 (2008). Copyright (2008), American Institute of Physics.