FR3120129A1 - Dispositif correcteur de champ magnétique en IRM - Google Patents
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Abstract
Dispositif correcteur de champ magnétique en IRM Dispositif correcteur (1) 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 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). Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne un dispositif correcteur de champ magnétique destiné à être utilisé pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM).
L’utilisation d’aimants très puissants pour produire le champ magnétique statique B0, 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 RF 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 l’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 RF d’excitation. En revanche, il est intéressant d’améliorer le module du champ 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.
Le brevet US 7 639 011 divulgue un dispositif de correction de distribution de champ magnétique 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.
La demande US 2011/137589 divulgue un panneau comportant des pistes conductives de courant pour la suppression d’inhomogénéité dans un champ 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.
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 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 produit pendant l’examen en IRM.
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 entre1pF et 1nF.
Dans le cas d’une inductance, sa valeur est de préférence comprise entre 1nH et 1μH.
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 Nièmesegment des différentes pistes métalliques, N étant un entier supérieur à 1 et inférieur au nombre total de segments d’une piste métallique, compté suivant l’axe 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 δ est tel que tan(δ) < 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 : f0= γ B0avec f0 la fréquence, γ le rapport gyromagnétique du noyau (42,6 MHz/Tesla par exemple pour l’hydrogène) et B0l’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.
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.
Claims (19)
- Dispositif (1) 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 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).
- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un composant électrique réactif (12) est un condensateur ou une inductance.
- 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 1pF et 1 nF.
- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit au moins un composant électrique réactif (12) est une inductance d’une valeur comprise entre 1nH et 1μH.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une piste conductrice comporte entre un et quinze segments.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les segments (S1 ; S2) sont rectilignes et dans l’alignement l’un de l’autre.
- 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 (S1 ; S2) de ladite piste.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant plusieurs pistes conductrices, notamment de forme allongée et disposées sur le substrat parallèlement entre elles.
- Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel toutes les pistes conductrices (11) ont une même longueur (L).
- Dispositif selon la revendication 8 ou 9, dans lequel toutes les pistes conductrices (11) comportent un même nombre de segments (S1 ; S2), notamment deux segments.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel les segments (S1 ; S2) correspondants des différentes pistes conductrices ont une même longueur (l), les segments (S1 ; S2) au sein d’une même piste conductrice (11) étant notamment de longueur identique.
- 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.
- 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.
- 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.
- Procédé de fabrication d’un dispositif correcteur (1) de champ magnétique 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 (S1 ; S2) reliés entre eux par au moins un composant électrique réactif (12).
- Procédé d’utilisation d’un dispositif correcteur (1) de champ magnétique 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.
- 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.
- 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.
- 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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