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Nicolas, Renaud. Développement de nouvelles séquences d'IRM de diffusion dédiées à la neuro-imagerie

Nicolas, Renaud (2012). Développement de nouvelles séquences d'IRM de diffusion dédiées à la neuro-imagerie.

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Résumé en francais

Le sujet de cette thèse est dédié au développement d'une technique, l'IRM de diffusion, qui permet d'obtenir des images de propriétés micro-structurelles (inférieures à la taille du pixel obtenu par IRM) des milieux biologique, et à son application à l'étude du cerveau. La capacité de cette technique à révéler des modifications précoces de changement micro-structuraux qui sont associés à des modifications métaboliques énergétiques complexes en a fait une méthode de référence pour détecter précocement certaines pathologies focales telles les Accidents Vasculaires Cérébraux Ischémiques. Le lecteur pourra trouver dans cette thèse une introduction complète aux phénomènes physiques de la diffusion brownienne dans les milieux biologiques, de l'IRM et de la RMN de diffusion ainsi qu'une synthèse originale sur les origine biologiques et biophysiques des modifications de Coefficient de Diffusion Apparent observés dans l'ischémie. Afin d'étendre le domaine de l'IRM de diffusion des phénomènes ischémiques focaux (étudiés expérimentalement sur l'homme et l'animal) aux pathologies non focales, l'étude de la déviation à la diffusion gaussienne de l'eau dans les tissus biologiques a été étudiée du point de vue bibliographique et expérimental. Les méthodologies pratiques permettant de traiter et de préparer les images de diffusion pour l'étude des diffusion non gaussienne ainsi que les corrections d'artefacts nécessaires y sont soigneusement décrites. Ceci a pu donner lieu à une étude des modèles de diffusion non gaussienne en tant que problématique inverse et à des applications dans la détection de la Maladie d'Alzheimer, caractérisée par des lésions peu focales et microscopiques. Enfin, nous avons mis au point trois approches originales de développement technologiques de séquences d'IRM de diffusion ainsi que les traitements d'images associés nécessaires à leur exploitation. Le premier développement inclut les mesures de diffusion non gaussienne avec variation des temps de diffusion appliquée à l'imagerie à 4.7 et 7 T. Le second a consisté à mettre en place et tester à 3 T des séquences combinées de diffusion et de transfert d'aimantation permettant d'apporter des indications additionnelles sur la nature de l'eau sondée par l'IRM de diffusion. La troisième approche a consisté à développer à 3 T une méthodologie d'IRM fonctionnelle du tenseur de diffusion destinée à expérimenter les postulats biologiques résumés dans la première partie de cette thèse concernant le rôle potentiel de l'eau et de sa biologie dans les phénomènes d'activation cérébrales fonctionnelles. Au fil des validations, les hypothèses sur les micro-structures des milieux biologiques sont testées et affinées par différentes approches in vivo, ex vivo et in silico, afin d'appliquer les avancées physiques récentes en l'IRM de diffusion à la détection médicale des pathologies focales et non focales et interpréter celle-ci.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Celsis, Pierre
Franceries, Xavier
Ecole doctorale:Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche :Imagerie cérébrale et handicaps neurologiques, INSERM U825
Mots-clés libres :IRM - Diffusion - Cerveau - Q-space - Kurtosis - Traitement d'image - Modélisation - IRM fonctionnelle
Sujets :Electricite, électronique, automatique
Déposé le :24 Jun 2013 16:03