Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article présente une approche générale, basée sur les principes de la théorie du contrôle optimal, pour améliorer la qualité des images obtenues par résonance magnétique (IRM). Cet outil puissant permet en effet d'établir le contraste maximal possible en fournissant des séquences d'impulsions utilisables expérimentalement pour atteindre cette borne. Après une introduction pédagogique aux techniques numériques de contrôle optimal en résonance magnétique nucléaire (RMN), est démontrée l'efficacité de cette approche dans une expérience de laboratoire.
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This article presents a general approach based on the principles of the theory of optimal control in order to improve the quality of images obtained by magnetic resonance imaging (MRI). Indeed, this powerful tool allows for the determination of the maximum possible contrast by providing pulse sequences that can be used experimentally to reach this limit. After having provided a pedagogical introduction to numerical methods for optimal control in nuclear magnetic resonance (NMR), this article demonstrates the efficiency of this approach in a laboratory experiment.
Auteur(s)
-
Dominique SUGNY : Maître de conférences - Laboratoire interdisciplinaire Carnot de Bourgogne, université de Bourgogne, Dijon, France
INTRODUCTION
Domaine : Techniques d'imagerie et d'analyse
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Théorie du contrôle optimal, résonance magnétique nucléaire (RMN) et imagerie par résonance magnétique (IRM)
Domaines d'application : imagerie médicale, analyse structurelle en chimie
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : –
Centres de compétence : CREATIS, université Lyon I-INSA de Lyon ; Neurospin, CEA Saclay
Industriels : –
Autres acteurs dans le monde : Pr. S. J. Glaser, département de chimie, université de Munich, Allemagne
Pr. N. Chr. Nielsen, département de chimie, université de Aarhus, Danemark
Pr. N. Khaneja, division de sciences appliquées, université d'Harvard, États-Unis
Contact : [email protected]
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DOI (Digital Object Identifier)
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Appendice
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5. Perspectives
Une des préoccupations majeures de ces dernières années en imagerie médical in vivo a été de développer des outils permettant de combattre et d'éliminer les inhomogénéités des champs statiques et radiofréquences qui apparaissent notamment à très hauts champs (7 et 11,7 T). Ces inhomogénéités détériorent la qualité de l'image, son contraste et son rapport signal/bruit, et rendent d'autant plus difficile le diagnostic médical. Une solution proposée pour corriger ce défaut a été l'introduction de la transmission parallèle où plusieurs bobines émettrices radiofréquences, indépendamment contrôlables en amplitude et en phase, sont placées de part et d'autre de l'échantillon. Le niveau de flexibilité obtenu offert par la transmission parallèle permet d'atteindre des qualités d'image qui n'auraient pas pu être obtenues avec un seul émetteur. Dans ce cadre, le contrôle optimal est utilisé pour déterminer les champs de contrôle à appliquer dans chacune des bobines. Du fait de l'augmentation du nombre de degrés de liberté optimisé, des premiers travaux numériques ont montré que l'on pouvait construire, à corrections d'inhomogénéités égales, des champs beaucoup plus simples et moins énergétiques à l'aide de la transmission parallèle que classiquement. Soulignons enfin que cette technique qui donne des impulsions radiofréquences plus courtes temporellement permet d'obtenir une meilleure résolution spatiale. Le principe de fonctionnement de la transmission parallèle est schématiquement illustré sur la figure 15.
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Perspectives
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ERNST (R.R.) - Principles of Nuclear Magnetic Resonance in one and two dimensions. - International series of monographs on chemistry, Oxford University Press, Oxford (1990).
-
(2) - LEVITT (M.H.) - Spin dynamics : basics of Nuclear Magnetic Resonance. - John Wiley and Sons, New York-London-Sydney (2008).
-
(3) - MESSIAH (A.) - Mécanique Quantique. - Dunod, Paris (1995).
-
(4) - DECORPS (M.) - Imagerie de résonance magnétique : bases physiques et méthodes. - CNRS Éditions, EDP Sciences (2011).
-
(5) - BERNSTEIN (M.A), KING (K.F.), ZHOU (X.J.) - Handbook of MRI pulse sequences. - Elsevier. Burlington, San Diego-London (2004).
-
(6) - PONTRYAGIN (L.), BOLTYANSKII (B.), GAMKRELIDZE (R.), MISHCHENKO (E.) - The mathematical theory of optimal processes. - Wiley-Interscience, New...
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