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“Kerker effect in ultrahigh-field magnetic resonance imaging”, Phys. Rev. X, Sept 2018

Une équipe composée de physiciens de notre laboratoire, de l’Institut Langevin, du CEA NeuroSpin et de la société Multiwave ont récemment publié dans la prestigieuse Physics Review X leurs travaux sur les métamatériaux pour améliorer la qualité de l’imagerie à résonance magnétique ultra-haut champ.

Nous proposons une nouvelle approche qui permet d’envisager un déploiement de ces appareils de dernière génération pour des diagnostics médicaux nettement plus rapides et surtout plus précis.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est aujourd’hui un outil incontournable pour les médecins. Depuis les années 70, la puissance des aimants utilisés n’a cessé d’augmenter afin d’améliorer le rapport signal sur bruit. Cela a permis une amélioration radicale des résolutions temporelle et spatiale ainsi qu’un meilleur contraste des tissus biologiques. Cependant, cette stratégie s’accompagne inévitablement de l’augmentation de la fréquence de travail des ondes radiofréquences (RF) utilisées pour la mesure et engendre d’importants problèmes lorsque la longueur d’onde associée devient comparable aux dimensions caractéristiques du corps humain. Le principal inconvénient demeure l’inhomogénéité du champ RF conduisant à une perte du contraste dans l’image jusqu’à l’absence de signal dans les pires cas de figure. Pour ces raisons, l’application clinique de ces appareils dit « à ultra-haut champ » est encore limitée aujourd’hui.
Le projet M-Cube apporte une réelle innovation fondée sur les métamatériaux. Il ouvre ainsi la voie pour façonner et homogénéiser le champ RF des antennes IRM. Ces nouvelles structures sont le siège de l’interaction de plusieurs modes électromagnétiques et permettent d’accéder à une diffusion extraordinaire des ondes RF : ce sont les conditions dites de « Kerker ». Ces conditions, appliquées aux champs RF en IRM, permettent de tripler localement l’amplitude du champ RF mais peuvent également être utilisées comme une protection pour réduire cette amplitude dans les zones surexposées du corps du patient.

Le FET-Open M-CUBE est un consortium européen regroupant 11 partenaires. Son but est de changer le paradigme des antennes IRM à haut champ et à très haut champ pour offrir une meilleure vision du corps humain et permettre ainsi une détection précoce des maladies. L’objectif principal du projet est d’aller au-delà des limites de l’imagerie clinique IRM et d’améliorer radicalement les résolutions spatiales et temporelles que nous connaissons actuellement.

Référence : “Kerker effect in ultrahigh-field magnetic resonance imaging” ; Marc Dubois, Lisa Leroi, Zo Raolison, Redha Abdeddaim, Tryfon Antonakakis, Julien de Rosny, Alexandre Vignaud, Pierre Sabouroux, Elodie Georget, Benoit Larrat, Gérard Tayeb, Nicolas Bonod, Alexis Amadon, Franck Mauconduit, Cyril Poupon, Denis Le Bihan, and Stefan Enoch ; Physical Review X (8), (septembre 2018)

DOI : https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.031083

Laboratoires impliqués : I
- Institut Fresnel
- Institut Langevin
- CEA NeuroSpin
- Multiwave

Contact chercheurs : Redha Abdeddaim, Stefan Enoch et Marc Dubois


Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet M-Cube H2020 FET-Open. Ce projet est financé par le programme Recherche et Innovation Horizon 2020 de l’Union Européenne sous l’accord de subvention No 736937.

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