Les scanners IRM à très haut champ magnétique (B0 > 7 teslas) pour l'Homme sont de plus en plus nombreux à travers le monde. Le plus puissant à ce jour (champ nominal de 11,7 T) est à NeuroSpin. Exploiter ces hauts champs pour la recherche biomédicale nécessite, entre autres choses, de comprendre et de quantifier les gains attendus de rapport signal sur bruit (SNR, signal-to-noise ratio) et contraste sur bruit (CNR, contrast-to-noise ratio).

Des calculs et des simulations ont été développés au fil des ans pour déterminer ces gains réalisables avec l'augmentation de B0. Or, jusqu'ici, aucune expérience n'a permis d'évaluer la seule contribution de B0 au SNR.

Dans une étude réalisée en collaboration avec les universités de Maastricht et du Minnesota, l'équipe METRIC de BAOBAB (département NeuroSpin) a mesuré le SNR au centre d'un unique fantôme sphérique dans différents appareils, à plusieurs intensités de champ : 3 T, 7 T, 9,4 T, 10,5 T et 11,7 T. Les montages et les conditions expérimentales étaient tous presque identiques par ailleurs (antennes, propriétés électriques et protocoles de séquences IRM). Les chercheurs ont comparé leurs données avec les valeurs théoriques attendues (théorie du SNR intrinsèque ultime).

Après élimination de l'influence de l'inhomogénéité de l'excitation de l'angle de bascule, les mesures ont révélé que l'augmentation du SNR est fonction de B0^1,94±0,16, valeur raisonnablement proche de celle théorique de B0^2,13.

Le SNR intrinsèque ultime permettant de connaitre les performances d'une antenne radiofréquence, ce résultat va contribuer à déterminer la marge de manœuvre disponible pour les améliorer.

Portrait de Caroline Le Ster, nouvelle recrue au CEA

Caroline Le Ster a été embauchée en 2022 par le CEA, au sein de l'équipe METRIC de NeuroSpin (UMR BAOBAB) dirigée par Alexandre Vignaud. Caroline n'est pas une inconnue à NeuroSpin. Après sa thèse effectuée au Laboratoire de Traitement du Signal et de l'Image (LTSI- Université de Rennes 1) et qu'elle a soutenue en 2017, Caroline est arrivée au centre d'imagerie cérébrale pour un post-doc. Un lieu idéal pour cette jeune chercheuse désireuse de travailler à l'interface entre la médecine, la biologie et la physique, et de relever des défis technologiques.

Elle a eu pour première mission de comparer deux séquences à l'état de l'art d'IRM fonctionnelle acquises à 7T avec des pulses universels. Son travail a notamment contribué à montrer que la séquence classiquement utilisée par les chercheurs en sciences cognitives (SMS-EPI) pouvait être avantageusement remplacée à haut champ magnétique (> 7 T) par la séquence 3D-EPI, qui dépose moins d'énergie dans les tissus et qui est moins bruyante.

​Caroline Le Ster, à côté du scanner IRM 3T de NeuroSpin et tenant le fantôme utilisé pour mesurer et comparer le rapport signal sur bruit entre différents scanners IRM au cours de l'étude.© NeuroSpin/CEA

Elle a ensuite travaillé au développement d'une méthodologie de thermométrie IRM permettant de mesurer in vivo la température cérébrale. Son travail contribue à fournir des outils fiables de mesure de l'élévation de la température cérébrale induite par les ondes radiofréquence lors de l'examen IRM (voir actualité https://joliot.cea.fr/drf/joliot/Pages/Actualites/Scientifiques/2020/thermometrie-IRM.aspx). 

Aujourd'hui, Caroline travaille sur le projet Iseult. Que ce soit par exemple en corrigeant les fluctuations de champ magnétique ou en optimisant la transmission parallèle, Caroline vise à rendre l'acquisition des données d'IRM fonctionnelle à haute résolution fiables à 11,7 T. 

Contact Joliot :

Caroline Le Ster (caroline.lester@cea.fr)

Nicolas Boulant (nicolas.boulant@cea.fr)