EP4298449A1 - Dispositif correcteur de champ magnétique en irm - Google Patents

Dispositif correcteur de champ magnétique en irm

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EP4298449A1
EP4298449A1 EP22708082.7A EP22708082A EP4298449A1 EP 4298449 A1 EP4298449 A1 EP 4298449A1 EP 22708082 A EP22708082 A EP 22708082A EP 4298449 A1 EP4298449 A1 EP 4298449A1
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EP
European Patent Office
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segments
magnetic field
electrical component
zone
conductive track
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP22708082.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Tania del Socorro VERGARA-GOMEZ
Megdouda BENAMARA
Elodie GEORGET PARIS
Redha ABDEDDAIM
Pierre JOMIN
Marc Dubois
Stefan ENOCH
Djamel BERRAHOU
Tryfon ANTONAKAKIS
Frank Kober
David BENDAHAN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Multiwave Technologies
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Multiwave Imaging Sas
Aix Marseille Universite
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Multiwave Imaging Sas, Aix Marseille Universite, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Multiwave Imaging Sas
Publication of EP4298449A1 publication Critical patent/EP4298449A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/565—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities
    • G01R33/5659—Correction of image distortions, e.g. due to magnetic field inhomogeneities caused by a distortion of the RF magnetic field, e.g. spatial inhomogeneities of the RF magnetic field
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/288—Provisions within MR facilities for enhancing safety during MR, e.g. reduction of the specific absorption rate [SAR], detection of ferromagnetic objects in the scanner room

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field corrector device intended to be used for magnetic resonance imaging (MRI).
  • MRI magnetic resonance imaging
  • SNR signal-to-noise ratio
  • Clinical MRI devices in particular with a magnetic field equal to 1.5T or 3T, are equipped with a volume antenna, called "body antenna", used to transmit the RF magnetic field, i.e. radiofrequency, or B 1+ field, of excitation to the nuclei that we wish to study.
  • the purpose of this antenna is to produce a perfectly homogeneous signal in order to ensure the quality of the MRI images used by radiologists.
  • US Patent 7,639,011 discloses an RF magnetic field delivery correction device configured to position over a patient under MRI examination. This device comprises conductive dipole strips arranged in parallel on a support.
  • Application US 2015/196225 describes an antenna element for an MRI diagnostic tool to be placed under the breast and which may comprise a combination of conductive tracks and capacitors selected for an amplification of the RF magnetic field.
  • Application GB 2,580,011 discloses a device for concentrating a magnetic field of radiofrequency signals in an MRI system.
  • the device comprises a plurality of conductive elements arranged in a matrix.
  • the device may include semiconductors each connected between a pair of two conductive elements. These semiconductors require an external power supply.
  • Patent CN 102723608 discloses a metamaterial comprising microstructures arranged on a substrate. These microstructures comprise conductive wires forming open rings and inductance patches connected in series with the conductive wires.
  • Application US 2010/213941 discloses an antenna for exciting or detecting magnetic resonance in an object to be examined.
  • the antenna comprises at least one line resonator and a conductive loop interrupted by at least one capacitor. This document concerns an active system to be connected to a magnetic wave generation device.
  • the subject of the invention is a magnetic field correction device in magnetic resonance imaging, intended to be positioned on a zone of the body of a patient during an examination in magnetic resonance imaging, comprising a substrate and at least one track disposed on said substrate, said at least one conductive track comprising at least two segments interconnected by at least one reactive electrical component.
  • the invention makes it possible to solve the problems of homogenization of the radiofrequency magnetic field with a planar, fine and flexible structure which is perfectly compatible with the conditions of clinical examination in MRI.
  • the reactive electrical components make it possible to correct the resonance frequency of the metal track or tracks and to reduce the quality factors of the resonances, and thus to modify the RF magnetic field produced during the MRI examination.
  • reactive electric component it should be understood that said component reacts to the passage of an electric current without power consumption or external power supply.
  • the device is not powered by a radiofrequency wave generation device, thus constituting a passive system.
  • the device during its operation, is traversed by a current created solely by an electromagnetic induction phenomenon.
  • the invention also makes it possible to increase the signal-to-noise ratio of the MRI measurement in at least part of the human body without impacting the rest, while maintaining the Specific Absorption Rate (SAR) below the authorized limit.
  • SAR Specific Absorption Rate
  • the device according to the invention When it is worn by a patient during an MRI measurement using a transmission antenna and one or more reception networks, the device according to the invention makes it possible to obtain an image with better contrast in the usually empty areas. of signal for MRIs with intense magnetic fields. These low-signal areas are found in particular in the case of pelvic, abdominal or cardiac MRI examinations, with a 3T magnetic field.
  • the reactive electrical components are preferably capacitors.
  • the reactive electrical components are inductors.
  • the reactive electrical components are preferably capacitors. Otherwise, the reactive electrical components are preferably inductors.
  • the capacitance value of said capacitor is preferably between lpF and InF.
  • its value is preferably between InH and
  • the choice of the capacitance of the capacitor(s) or of the inductor(s) is linked to the length of the segments placed end to end and to the number of segments.
  • Said at least one reactive electrical component may have an electronically adjustable capacitance or inductance value, for example using a suitable electronic circuit.
  • Said at least one reactive electrical component may be a component mounted on the surface and soldered to the conductive track at the adjacent ends of two segments of said track.
  • Said at least one conductive track comprises between one and fifteen segments. Increasing the number of segments makes it possible to control the distribution of the amplitude of the current flowing on the conductive track. This aspect makes it possible to adapt the size of the device according to the invention with respect to the targeted area.
  • the segments are straight and aligned with each other.
  • the device may comprise several conductive tracks, in particular of elongated shape and arranged on the substrate parallel to each other. These tracks are preferably not interconnected.
  • All the conductive tracks can have the same length.
  • All the conductive tracks can comprise the same number of segments, in particular two segments.
  • the corresponding segments of the different conductive tracks preferably have the same length, the segments within the same conductive track being in particular of identical length.
  • corresponding segments it is necessary to understand the same N th segment of the different metal tracks, N being an integer greater than 1 and less than the total number of segments of a metal track, counted according to the longitudinal tax according to which each track extends metallic.
  • Said at least one conductive track is preferably made of a metal, preferably non-magnetic, in particular copper, silver or brass.
  • said at least one conductive track is made of copper.
  • the device may comprise between one and thirty conductive tracks, in particular
  • the width of said at least one track is preferably between 1 mm and 25 mm, being in particular equal to 12.5 mm.
  • the spacing between each conductive track, measured edge to edge, is preferably between 1 mm and 100 mm, being in particular equal to 50 mm.
  • the thickness of said at least one track is preferably between 0.005 mm and 0.2 mm.
  • the length of said at least one track is preferably between 0.1 m and 1 m, better still between 60 cm and 85 cm, being in particular equal to 70 cm.
  • the thickness of said substrate is preferably between 0.01 mm and 1.6 mm, being in particular equal to 0.4 mm.
  • the substrate is flexible. This ensures the flexibility of the entire device.
  • the substrate can be made of a thermoplastic polymer, comprising in particular at least one epoxy resin composite or a polyimide, being in particular made of Kapton ® .
  • the substrate is made of a low-loss material whose loss angle d is such that tan( ⁇ ) ⁇ 0.025.
  • Another subject of the invention is an assembly comprising a device according to the invention, and a protective cover, made in particular of a thermoplastic material, in particular a thermoplastic polymer, intended to receive the device.
  • the cover may include a polymer-impregnated fabric compatible with safety and hygiene rules for healthcare and hospital applications.
  • the invention also relates to a method for manufacturing a magnetic field corrector device according to the invention and intended to be positioned on a zone of the body of a patient during an examination by magnetic resonance imaging, method in which at least one conductive track is printed on a substrate, said at least one conductive track being cut into at least two segments interconnected by at least one reactive electrical component.
  • the number of track(s), the number of segments, the width, the length and/or the thickness of said at least one track, the spacing between each conductive track, and/or the component(s) electrical reactive(s), in particular the capacitance value in the case of capacitor(s) can be chosen according to the field of view of the area of the patient's body to be examined and/or the value of the magnetic field static implemented during said magnetic resonance imaging examination.
  • the specific resonance frequency of the conductive track or tracks which is advantageously set so as to be slightly higher, by a few percent, than the Larmor frequency used by MRI devices, in particular an MRI scanner in the case of MRI imaging.
  • Numerical simulation tools for example that of electromagnetic field simulation by the finite element method, make it possible to optimize the aforementioned characteristics of the device according to the targeted areas of the body. Typical models of radio frequency antennas and human bodies are used in these simulations. The use of the digital tool makes it possible to best describe the propagation of electromagnetic waves in the human body, which is a complex and heterogeneous environment.
  • Another subject of the invention is a method for using a magnetic field corrector device according to the invention, comprising the placement of at least one corrector device on and/or under the zone of the patient's body to be examined. by magnetic resonance imaging.
  • Said zone can be the pelvic, abdominal or cardiac, cerebral, cervical zone, or the joints, in particular the knee, the ankle, the elbow, the shoulder and the wrist.
  • a first correction device can be placed on the area of the patient's body to be examined and a second correction device can be placed under the area of the patient's body to be examined.
  • the reactive electrical component(s) of the first device may be different from the reactive electrical component(s) of the second device.
  • the intensity of the static magnetic field implemented during said magnetic resonance imaging examination can be equal to 1.5T, 3T and 7T.
  • Figure 1 shows an example of a device according to the invention
  • Figure 2A represents the distribution of the Bi+ field obtained in a phantom M of a human simulation model by a body antenna without using the device according to the invention
  • Figure 2B represents the distribution of the Bi+ field of figure 2A in the case where the device represented in figure 1 was used,
  • Figure 3 illustrates an example of use of the device according to the invention
  • Figure 4A represents a sagittal section of signal to noise ratio without using the device according to the invention
  • Figure 4B shows the sagittal section of signal to noise ratio of Figure 4A in the case where the device shown in Figure 1 was used, and
  • Figure 5 shows profiles of the signal to noise ratio taken on a horizontal line in the center of the images of Figures 4A and 4B.
  • Illustrated in Figure 1 is an example of device 1 according to the invention used for MRI examinations for the pelvic and abdominal areas, with a magnetic field equal to 3T.
  • the device 1 comprises in the illustrated example fifteen metal tracks 11, made of copper, of width w equal to 1.25 cm, spaced apart, edge to edge, by 1.25 cm, and of thickness equal to 0.01 cm. .
  • the tracks 11 have a length L equal to 70 cm. These tracks 11 are cut into two segments S1, S2, interconnected by fifteen reactive electrical components 12, capacitors of capacitance lOpF in the example described.
  • the tracks 11 are deposited on an FR-4 resin substrate (Flame Resistant 4) with a thickness equal to 0.04 cm.
  • the device can be protected by a cover of suitable size, for example sewn and made of a thermoplastic polymer, in particular of Dartex.
  • FIG. 2A represents the distribution of the Bi+ field obtained by using a body antenna in a phantom M of a human simulation model at 128 MHz, corresponding to the Larmor frequency of the proton for a magnetic field equal to 3T.
  • the body antenna alone provides an inhomogeneous RF magnetic field, as seen by the dark areas showing low intensity.
  • the homogeneity of the Bi+ radiofrequency magnetic field makes it possible, on the one hand, to guarantee a homogeneous tilt angle throughout the observation area, which guarantees the homogeneity of the contrast in the final MRI images.
  • the tilt angle is a parameter used during all MRI acquisition sequences. It characterizes the angle formed by the average magnetization of the probed nuclei and the axis of the static magnetic field Bo. The value of the tilt angle is fixed by the amplitude and the duration of the radio frequency pulses generated by the transmitting antenna.
  • the general increase in the intensity of the Bi+ radiofrequency magnetic field makes it possible to control the tilt angle with better efficiency, i.e. less power supplied by the generator.
  • This aspect is essential, for the patient, with regard to electromagnetic safety, in terms of specific absorption rate, as presented in the table below.
  • the two SAR factors either global, i.e. averaged over the whole of the phantom M, or local, i.e. say averaged over 10g of tissue, are reduced by the addition of one or two corrective devices according to the invention.
  • the study of the signal-to-noise ratio is important for the quality of the final MRI images, a signal-to-noise ratio that is too low leading to difficulty or impossibility of diagnosis by a doctor.
  • a significant increase in the signal-to-noise ratio also makes it possible to speed up the measurement if high threshold levels are reached.
  • the measurements are carried out on an MRI scanner with a magnetic field equal to 3T with a phantom comprising a 20L container with a size of 40 ⁇ 40 ⁇ 20 cm 3 filled with water, representing an analogue of a human abdomen.
  • Signal transmission is performed by the body antenna of the MRI scanner and signal reception by two multi-channel antenna arrays, a dorsal array and a ventral array.
  • Two measurements are compared respectively carried out in a configuration not using a device according to the invention, corresponding to a reference measurement, and a so-called “double” configuration with two corrector devices inserted between the reception networks (not illustrated) and the surface of the phantom, as shown in figure 3, in which the dotted volume shows the measurement zone which contains the jerrycan, and the plates shaded show the positioning of the two devices according to the invention, in contact with the measurement volume.
  • FIGS. 4A and 4B represent the sagittal sections of the signal to noise ratios obtained.
  • FIG. 5 represents a profile of the signal-to-noise ratio taken on a horizontal line in the center of the images of FIGS. 4A and 4B.
  • a marked improvement in the signal-to-noise ratio can be seen throughout the profile and more generally throughout the cut after insertion of the corrective devices according to the invention.
  • the invention is not limited to the examples described above.

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Abstract

Dispositif correcteur (1) de champ magnétique radiofréquence en imagerie par résonance magnétique, destiné à être positionné sur une zone du corps d'un patient lors d'un examen en imagerie par résonance magnétique, comportant un substrat et au moins une piste conductrice (11) disposée sur ledit substrat, ladite au moins une piste conductrice (11) comportant au moins deux segments (S1; S2) reliés entre eux par au moins un composant électrique réactif (12).

Description

Description
Titre : Dispositif correcteur de champ magnétique en IRM
La présente invention concerne un dispositif correcteur de champ magnétique destiné à être utilisé pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM).
Domaine technique
L’utilisation d’aimants très puissants pour produire le champ magnétique statique Bo, requis en IRM, permet une hausse importante du rapport signal sur bruit (RSB) de la mesure du signal radiofréquence (RF). Cette augmentation du RSB se traduit par une réduction du temps nécessaire à l’obtention des images ainsi que par une meilleure résolution spatiale.
Les appareils IRM cliniques, notamment à champ magnétique égal à 1.5T ou 3T, sont équipés d’une antenne volumique, dite « antenne corps », utilisée pour transmettre le champ magnétique RF, i.e. radiofréquence, ou champ B 1+, d’excitation aux noyaux que l’on souhaite étudier. Cette antenne a pour but de produire un signal parfaitement homogène afin d’assurer la qualité des images IRM utilisées par les radiologues.
Or, il est connu que cette homogénéité du signal n’est pas assurée lors d’examen sur des grands champ de vue, c’est-à-dire supérieurs à 30x30cm2, tels que mis en œuvre notamment dans le cadre de F IRM pelvien, cardiaque ou abdominal.
D’autres zones du corps humain comme les articulations (cheville, genou, poignet, coude, épaule) ou le haut du corps (zones cervicale et crânienne) ne posent pas de problème vis-à-vis de l’homogénéité du champ magnétique RF d’excitation. En revanche, il est intéressant d’améliorer le module du champ magnétique RF de réception afin de recevoir une intensité de signal plus importante. Cette augmentation du signal permet une amélioration de la résolution spatiale des images à durée d’acquisition constante ou une réduction du temps d’acquisition pour une résolution spatiale identique.
Technique antérieure
Le brevet US 7 639011 divulgue un dispositif de correction de distribution de champ magnétique RF configuré pour se positionner sur un patient en examen par IRM. Ce dispositif comporte des rubans de dipôle conductif disposés parallèlement sur un support. La demande US 2015/196225 décrit un élément d’antenne pour un outil diagnostic en IRM à placer sous le sein et pouvant comporter une combinaison de pistes conductives et de condensateurs sélectionnés pour une amplification du champ magnétique RF.
La demande US 2011/137589 divulgue un panneau comportant des pistes conductives de courant pour la suppression d’inhomogénéité dans un champ magnétique RF.
La demande GB 2 580 011 divulgue un dispositif pour concentrer un champ magnétique de signaux radiofréquence dans un système IRM. Le dispositif comporte une pluralité d’éléments conducteurs disposés selon une matrice. Le dispositif peut comporter des semiconducteurs connectés chacun entre une paire de deux éléments conducteurs. Ces semi-conducteurs nécessitent une alimentation externe.
Le brevet CN 102723608 divulgue un métamatériau comportant des microstructures disposées sur un substrat. Ces microstructures comportent des fils conducteurs formant des anneaux ouverts et des patchs d’inductances reliés en série avec les fils conducteurs.
La demande US 2010/213941 divulgue une antenne pour exciter ou détecter une résonance magnétique dans un objet à examiner. L’antenne comporte au moins un résonateur de ligne et une boucle conductrice interrompue par au moins un condensateur. Ce document concerne un système actif devant être connecté à un dispositif de génération d’onde magnétique.
Il existe un besoin pour améliorer l’acquisition des images en IRM et assurer leur qualité, notamment dans le cas d’examens réalisés sur des grands champ de vue.
Exposé de l’invention
Dispositif correcteur
Selon un premier aspect, l’invention a pour objet un dispositif correcteur de champ magnétique en imagerie par résonance magnétique, destiné à être positionné sur une zone du corps d’un patient lors d’un examen en imagerie par résonance magnétique, comportant un substrat et au moins une piste disposée sur ledit substrat, ladite au moins une piste conductrice comportant au moins deux segments reliés entre eux par au moins un composant électrique réactif. L’invention permet de résoudre les problèmes d’homogénéisation du champ magnétique radiofréquence avec une structure plane, fine et flexible qui est parfaitement compatible avec les conditions d’examen clinique en IRM. Les composants électriques réactifs permettent de corriger la fréquence de résonance de la ou des pistes métalliques et de diminuer les facteurs de qualité des résonances, et ainsi de modifier le champ magnétique RF produit pendant l’examen en IRM.
Par « composant électrique réactif », il faut comprendre que ledit composant réagit au passage d'un courant électrique sans consommation de puissance ni alimentation externe.
Dans la présente invention, le dispositif n’est pas alimenté par un dispositif de génération d’onde radiofréquence, constituant donc un système passif. Le dispositif, lors de son fonctionnement, est parcouru par un courant créé uniquement par un phénomène d’induction électromagnétique.
L’invention permet également d’augmenter le rapport signal à bruit de la mesure IRM dans une partie au moins du corps humain sans impacter le reste, tout en maintenant le Débit d’Absorption Spécifique (DAS) sous la limite autorisée.
Lorsqu’il est porté par un patient lors d’une mesure par IRM utilisant une antenne d’émission et un ou plusieurs réseaux de réception, le dispositif selon l’invention permet d’obtenir une image avec un meilleur contraste dans les zones habituellement vides de signal pour des IRM à champs magnétiques intenses. On retrouve en particulier ces zones à faible signal dans le cas d’examen IRM pelvien, abdominal ou cardiaque, avec un champ magnétique à 3T.
Composant électrique réactif
Les composants électriques réactifs sont de préférence des condensateurs.
Dans une variante, les composants électriques réactifs sont des inductances.
Si la longueur des segments à relier est plus grande ou égale à la demi-longueur d’onde du signal IRM, les composants électriques réactifs sont de préférence des condensateurs. Dans le cas contraire, les composants électriques réactifs sont de préférence des inductances.
Dans le cas d’un condensateur, la valeur de capacité dudit condensateur est de préférence comprise entre lpF et InF. Dans le cas d’une inductance, sa valeur est de préférence comprise entre InH et
ImH.
Le choix de la capacité du ou des condensateurs ou de la ou des inductances est lié à la longueur des segments mis bout à bout et au nombre de segments.
Ledit au moins un composant électrique réactif peut avoir une valeur de capacité ou d’inductance ajustable électroniquement, par exemple à l’aide d’un circuit électronique adapté.
Ledit au moins un composant électrique réactif peut être un composant monté en surface et soudé sur la piste conductrice aux extrémités adjacentes de deux segments de ladite piste.
Pistes et segments
Ladite au moins une piste conductrice comporte entre un et quinze segments. L’augmentation du nombre de segment permet de contrôler la distribution de l’amplitude du courant circulant sur la piste conductrice. Cet aspect permet d’adapter l’encombrement du dispositif selon l’invention vis-à-vis de la zone ciblée.
De préférence, les segments sont rectilignes et dans l’alignement l’un de l’autre.
Le dispositif peut comporter plusieurs pistes conductrices, notamment de forme allongée et disposées sur le substrat parallèlement entre elles. Ces pistes ne sont de préférence pas reliées entre elles.
Toutes les pistes conductrices peuvent avoir une même longueur.
Toutes les pistes conductrices peuvent comporter un même nombre de segments, notamment deux segments.
Les segments correspondants des différentes pistes conductrices ont de préférence une même longueur, les segments au sein d’une même piste conductrice étant notamment de longueur identique. Par « segments correspondants », il faut comprendre le même Nieme segment des différentes pistes métalliques, N étant un entier supérieur à 1 et inférieur au nombre total de segments d’une piste métallique, compté suivant Taxe longitudinal selon lequel s’étend chaque piste métallique.
Ladite au moins une piste conductrice est de préférence réalisée dans un métal, de préférence non magnétique, notamment du cuivre, de l’argent ou du laiton. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, ladite au moins une piste conductrice est réalisée en cuivre. Le dispositif peut comporter entre une et trente pistes conductrices, notamment
15 pistes.
La largeur de ladite au moins une piste est de préférence comprise entre 1 mm et 25 mm, étant notamment égale à 12,5 mm.
L’espacement entre chaque piste conductrice, mesuré bord à bord, est de préférence compris entre 1 mm et 100 mm, étant notamment égal à 50 mm.
L’épaisseur de ladite au moins une piste est de préférence comprise entre 0,005 mm et 0,2 mm.
La longueur de ladite au moins une piste est de préférence comprise entre 0,1 m et 1 m, mieux entre 60 cm et 85 cm, étant notamment égale à 70 cm.
Substrat
L’épaisseur dudit substrat est de préférence comprise entre 0,01 mm et 1,6 mm, étant notamment égale à 0,4 mm.
De préférence, le substrat est souple. Cela permet d’assurer la souplesse de l’ensemble du dispositif. Le substrat peut être réalisé dans un polymère thermoplastique, comprenant en particulier au moins un composite de résine époxyde ou un polyimide, étant notamment réalisé en Kapton®. De préférence, le substrat est réalisé dans un matériau à faibles pertes dont l’angle de perte d est tel que tan(ô) < 0.025.
Ensemble
L’invention a encore pour objet un ensemble comportant un dispositif selon l’invention, et une housse de protection, réalisée notamment dans une matière thermoplastique, notamment un polymère thermoplastique, destinée à recevoir le dispositif.
La housse peut comporter un tissu imprégné de polymère compatible avec les règles de sécurité et d’hygiène pour des applications en santé et à l’hôpital.
Procédé de fabrication
L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif correcteur de champ magnétique selon l’invention et destiné à être positionné sur une zone du corps d’un patient lors d’un examen en imagerie par résonance magnétique, procédé dans lequel au moins une piste conductrice est imprimée sur un substrat, ladite au moins une piste conductrice étant découpée en au moins deux segments reliés entre eux par au moins un composant électrique réactif. Le nombre de piste(s), le nombre de segments, la largeur, la longueur et/ou l’épaisseur de ladite au moins une piste, l’espacement entre chaque piste conductrice, et/ou le(s) composant(s) électrique(s) réactif(s), notamment la valeur de capacité dans le cas de condensateur(s), peuvent être choisis en fonction du champ de vue de la zone du corps du patient à examiner et/ou de la valeur du champ magnétique statique mis en œuvre lors dudit examen en imagerie par résonance magnétique.
Ces choix déterminent la fréquence de résonance propre de la ou des pistes conductrices, qui est avantageusement fixée de sorte à être légèrement supérieure, de quelques pourcents, à la fréquence de Larmor utilisée par les appareils IRM, notamment un scanner IRM dans le cas de l’imagerie par IRM. On peut déterminer au préalable la fréquence utilisée par le scanner : fo = g Bo avec fo la fréquence, g le rapport gyromagnétique du noyau (42,6 MHz/Tesla par exemple pour l’hydrogène) et Bo l’intensité du champ magnétique du scanner.
Les outils de simulation numérique, par exemple celui de simulation de champ électromagnétique par la méthode d’éléments finis, permet d’optimiser les caractéristiques susmentionnées du dispositif en fonction des zones du corps visées. Des modèles types d’antennes radiofréquence et de corps humains sont utilisés dans ces simulations. L’utilisation de l’outil numérique permet de décrire au mieux la propagation des ondes électromagnétiques dans le corps humain qui est un milieu complexe et hétérogène.
Procédé d’utilisation
L’invention a encore pour objet un procédé d’utilisation d’un dispositif correcteur de champ magnétique selon l’invention, comportant la mise en place d’au moins un dispositif correcteur sur et/ou sous la zone du corps du patient à examiner par imagerie par résonance magnétique.
Ladite zone peut être la zone pelvienne, abdominale ou cardiaque, cérébrale, cervicale, ou les articulations, notamment le genou, la cheville, le coude, l’épaule et le poignet.
Un premier dispositif de correction peut être placé sur la zone du corps du patient à examiner et un deuxième dispositif de correction peut être placé sous la zone du corps du patient à examiner. Le(s) composant(s) électrique(s) réactif(s) du premier dispositif peuvent être différent(s) du ou des composant(s) électrique(s) réactif(s) du deuxième dispositif. L’intensité du champ magnétique statique mis en œuvre lors dudit examen en imagerie par résonance magnétique peut être égal à 1,5T, 3T et 7T.
Les caractéristiques énoncées ci-dessus pour le dispositif s’appliquent aux procédés, et vice versa.
Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention.
[Fig 1] La figure 1 représente un exemple de dispositif selon l’invention,
[Fig 2A] La figure 2A représente la distribution du champ Bi+ obtenu dans un fantôme M de modèle de simulation humain par une antenne corps sans utiliser le dispositif selon l’invention,
[Fig 2B] La figure 2B représente la distribution du champ Bi+ de la figure 2A dans le cas où le dispositif représenté à la figure 1 a été utilisé,
[Fig 3] La figure 3 illustre un exemple d’utilisation du dispositif selon l’invention,
[Fig 4A] La figure 4A représente une coupe sagittale de rapport signal sur bruit sans utiliser le dispositif selon l’invention,
[Fig 4B] La figure 4B représente la coupe sagittale de rapport signal sur bruit de la figure 4A dans le cas où le dispositif représenté à la figure 1 a été utilisé, et
[Fig 5] La figure 5 représente des profils du rapport signal sur bruit pris sur une ligne horizontale au centre des images des figures 4A et 4B .
Description détaillée
On a illustré à la figure 1 un exemple de dispositif 1 selon l’invention utilisée pour des examens par IRM pour les zones pelviennes et abdominales, avec un champ magnétique égal à 3T.
Le dispositif 1 comporte dans l’exemple illustré quinze pistes métalliques 11, réalisées en cuivre, de largeur w égale à 1,25 cm, espacées, bord à bord, de 1,25 cm, et d’épaisseur égale à 0,01 cm. Les pistes 11 ont une longueur L égale à 70 cm. Ces pistes 11 sont découpées en deux segments SI, S2, reliés entre eux par quinze composants électriques réactifs 12, des condensateurs de capacité lOpF dans l’exemple décrit.
Dans l’exemple décrit, les pistes 11 sont déposées sur un substrat de résine FR- 4 ( Flame Résistant 4) d’épaisseur égale à 0,04 cm. Le dispositif peut être protégé par une housse de taille adaptée, par exemple cousue et réalisée en un polymère thermoplastique, notamment en Dartex.
Etude numérique de l’homogénéisation du champ Bi +
La figure 2A représente la distribution du champ Bi+ obtenue en utilisant une antenne corps dans un fantôme M de modèle de simulation humain à 128 MHz, correspondant à la fréquence de Larmor du proton pour un champ magnétique égal à 3T.
Comme illustré à la figure 2A, l’antenne corps seule fournit un champ magnétique RF inhomogène, comme visible par les zones sombres montrant une faible intensité.
On place ensuite deux dispositifs correcteurs selon le mode de réalisation de la figure 1 au-dessus et en dessous du fantôme M. Comme illustré à la figure 2B, on remarque alors une nette amélioration de l’intensité et de l’homogénéité du champ magnétique radiofréquence Bi+.
L’homogénéité du champ magnétique radiofréquence Bi+ permet d’une part de garantir un angle de bascule homogène dans toute la zone d’observation ce qui permet de garantir l’homogénéité du contraste dans les images IRM finales. L’angle de bascule est un paramètre utilisé lors de toutes les séquences d’acquisition IRM. Il caractérise l’angle formé par l’aimantation moyenne des noyaux sondés et l’axe du champ magnétique statique Bo. La valeur de l’angle de bascule est fixée par l’amplitude et la durée des impulsions radio fréquences générées par l’antenne d’émission.
D’autre part, l’augmentation générale de l’intensité du champ magnétique radiofréquence Bi+ permet de contrôler l’angle de bascule avec une meilleure efficacité, c’est-à-dire moins de puissance fournie par le générateur. Cet aspect est primordial, pour le patient, vis-à-vis de la sécurité électromagnétique, en termes de débit d’absorption spécifique, comme présenté dans le tableau ci-dessous.
Etude numérique du débit d’absorption spécifique Le tableau ci-dessous présente l’étude du débit d’absorption spécifique (DAS) dans trois exemples d’utilisation d’un dispositif correcteur selon la figure 1 : les cas « dos » et « ventre » correspondent à l’utilisation unilatérale d’un seul dispositif correcteur et le cas « double » correspond à l’utilisation combinée de deux dispositifs, comme présenté à la figure 2B. La colonne « REFERENCE » désigne le cas référentiel sans dispositif correcteur selon l’invention.
Dans les trois cas, on remarque que pour des puissances d’entrée identiques, les deux facteurs de DAS, soit global, c’est-à-dire moyenné sur l’ensemble du fantôme M, ou local, c’est-à-dire moyenné sur 10g de tissu, sont diminués par l’ajout d’un ou de deux dispositifs correcteurs selon l’invention.
[Table 1]
Etude expérimentale du rapport signal à bruit
L’étude du rapport signal à bruit est importante pour la qualité des images IRM finales, un rapport signal à bruit trop faible conduisant à une difficulté ou à une impossibilité de diagnostic par un médecin. Une augmentation importante du rapport signal à bruit permet en outre d’accélérer la mesure si des niveaux seuils élevés sont atteints.
Dans l’exemple décrit, les mesures sont effectuées sur un scanner IRM de champ magnétique égal à 3T avec un fantôme comportant un bidon de 20L d’une taille de 40x40x20 cm3 rempli d’eau, représentant un analogue d’abdomen humain. La transmission du signal est réalisée par l’antenne corps du scanner IRM et la réception du signal par deux réseaux d’antennes multicanaux, un réseau dorsal et un réseau ventral.
On compare deux mesures effectuées respectivement dans une configuration n’utilisant pas de dispositif selon l’invention, correspondant à une mesure de référence, et une configuration dite « double » avec deux dispositifs correcteurs insérés entre les réseaux de réception (non illustrés) et la surface du fantôme, tel qu’illustré à la figure 3, dans laquelle le volume en pointillé présente la zone de mesure qui contient le jerrican, et les plaques grisées montrent le positionnement des deux dispositifs selon l’invention, au contact du volume de mesure.
Les figures 4A et 4B représentent les coupes sagittales des rapports signal à bruit obtenus. La figure 5 représente un profil du rapport signal à bruit pris sur une ligne horizontale au centre des images des figures 4 A et 4B.
On remarque une nette amélioration du rapport signal à bruit tout au long du profil et plus globalement dans l’ensemble de la coupe après insertion des dispositifs correcteurs selon l’invention. L’invention n’est pas limitée aux exemples décrit ci-dessus.
Par exemple, d’autres caractéristiques pour les pistes, les segments, les composants électriques réactifs et le substrat peuvent être envisagées.

Claims

Revendications
1. Dispositif (1) correcteur de champ magnétique radiofréquence en imagerie par résonance magnétique, destiné à être positionné sur une zone du corps d’un patient lors d’un examen en imagerie par résonance magnétique, comportant un substrat et plusieurs pistes conductrices (11) de forme allongée et disposées sur le substrat parallèlement entre elles, chaque piste conductrice (11) comportant au moins deux segments (SI ; S2) reliés entre eux par au moins un composant électrique réactif (12).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un composant électrique réactif (12) est un condensateur ou une inductance.
3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit au moins un composant électrique réactif (12) est un condensateur et la valeur de capacité dudit condensateur est comprise entre lpF et 1 nF.
4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit au moins un composant électrique réactif (12) est une inductance d’une valeur comprise entre InH et ImH.
5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une piste conductrice comporte entre un et quinze segments.
6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments (SI ; S2) sont rectilignes et dans l’alignement l’un de l’autre.
7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un composant électrique réactif (12) est un composant monté en surface et soudé sur la piste conductrice aux extrémités adjacentes de deux segments (SI ; S2) de ladite piste.
8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif n’étant pas alimenté par un dispositif de génération d’onde radiofréquence et constituant un système passif.
9. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel toutes les pistes conductrices (11) ont une même longueur (L).
10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel toutes les pistes conductrices (11) comportent un même nombre de segments (SI ; S2), notamment deux segments.
11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments (SI ; S2) correspondants des différentes pistes conductrices ont une même longueur (1), les segments (SI ; S2) au sein d’une même piste conductrice (11) étant notamment de longueur identique.
12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une piste conductrice (11) est réalisée dans un métal, notamment du cuivre.
13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit substrat est réalisé dans un polymère thermoplastique, comprenant notamment au moins un composite de résine époxyde ou un polyimide.
14. Ensemble comportant un dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, et une housse de protection destinée à recevoir le dispositif, réalisée notamment dans une matière thermoplastique, notamment un polymère thermoplastique.
15. Procédé de fabrication d’un dispositif correcteur (1) de champ magnétique radiofréquence selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, et destiné à être positionné sur une zone du corps d’un patient lors d’un examen en imagerie par résonance magnétique, procédé dans lequel au moins une piste conductrice (11) est imprimée sur un substrat, ladite au moins une piste conductrice (11) étant découpée en au moins deux segments (SI ; S2) reliés entre eux par au moins un composant électrique réactif (12).
16. Procédé d’utilisation d’un dispositif correcteur (1) de champ magnétique radiofréquence selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, comportant la mise en place d’au moins un dispositif correcteur (1) sur et/ou sous la zone du corps du patient à examiner par imagerie par résonance magnétique.
17. Procédé d’utilisation selon la revendication précédente, ladite zone étant notamment la zone pelvienne, abdominale, cardiaque, cérébrale, cervicale, ou les articulations, notamment le genou, la cheville, le coude, l’épaule, le poignet.
18. Procédé d’utilisation selon la revendication précédente, dans lequel un premier dispositif (1) de correction est placé sur la zone du corps du patient à examiner et un deuxième dispositif (1) de correction est placé sous la zone du corps du patient à examiner, le(s) composant(s) électrique(s) réactif(s) du premier dispositif étant différent(s) du ou des composant(s) électrique(s) réactif(s) du deuxième dispositif.
19. Procédé d’utilisation selon l’une quelconque des revendications 16 à 18, dans lequel l’intensité du champ magnétique statique mis en œuvre lors dudit examen en imagerie par résonance magnétique est égal à 1,5T, 3T ou 7T.
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