Miniature RF resonators for assessment of cellular and molecular targeting in contrast-enhanced small-animal MRI
Apport d’antennes miniatures en matériau supraconducteur en Imagerie par Résonance Magnétique du ciblage moléculaire et cellulaire chez le petit animal
Résumé
Magnetic Resonance Imaging (MRI) on small animal models is increasingly needed in biomedical research to develop new diagnostic means. However this technique suffers from a lack of specificity which is still to be improved to detect early degenerative diseases such as cancer. Molecular imaging using targeted Contrast Agents (CA) is a promising tool to reach this goal. We present hereby a cross-disciplinary work with this purpose. A first issue of this work deals with contrast physical principles involved in MRI. A theoretical study allows evidencing the presence of an optimal field strength (~1-1.5 T) for paramagnetic targeted CA detection. This is validated experimentally. Highly sensitive detection coils made of superconductive material are presented and fully implemented in a clinical 1.5 T MRI system. An original characterization method of such coils is developed to manage their performances and in order to be used as a tool for new coil designs. This method accounts for the nonlinear behavior of the material. Two in vivo experimental studies are presented in the last part of this work. They were performed on mouse-implanted human tumor models using a new generation of CA developed by Guerbet, a firm involved in this work. It was not possible to validate undoubtedly the specificity of this CA from these first results. However the methodological improvements of this work will allow rationalizing imaging protocols in the near future, and
will yield significant progress in this field of research.
L’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) de petits modèles animaux devient un outil incontournable en recherche biomédicale pour la mise au point de nouveaux moyens diagnostiques. Pour autant la spécificité de la technique doit être améliorée pour permettre une détection précoce de maladies dégénératives telles que le cancer. L’imagerie moléculaire au moyen d’Agents de Contraste (AC) ciblés est une voie de recherche de choix pour y parvenir. Ce mémoire présente une approche d’interface pluridisciplinaire de cette thématique. Un premier volet traite de la physique du contraste en IRM. Une étude théorique complète, validée expérimentalement, a permis de mettre en évidence l’existence d’un champ
magnétique optimal de l’ordre de 1 à 1,5 T pour la détection des AC paramagnétiques ciblés. Dans un second temps l’utilisation d’antennes IRM de haute sensibilité, réalisées en matériau supraconducteur, est étudiée. L’interfaçage complet sur un appareil clinique 1,5 T est présenté. Pour contrôler leurs performances et améliorer la conception de ces antennes une méthode de caractérisation originale, tenant compte de la conduction nonlinéaire du courant au sein du matériau, est mise en oeuvre. Un dernier volet présente deux campagnes d’expérimentations in vivo réalisées sur des modèles de tumeurs humaines implantées chez la souris. Les premiers résultats n’ont pas permis de conclure sans réserve à la spécificité d’un produit développé par la société Guerbet, partenaire de cette thèse. Sur les bases des avancées méthodologiques présentées dans ce mémoire, l’utilisation d’un protocole optimisé devrait permettre à l’avenir des avancées significatives dans ce domaine.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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