Simulations numériques pour l’Imagerie par Résonance Magnétique à contraste de phase

à 10h00 salle 109


Le jury sera composé de :

Franck Nicoud Professeur, Univ. Montpellier Directeur de thèse
Simon Mendez Chargé de recherche, Univ. Montpellier Co-directeur
Tino Ebbers Professeur, Linköping University Rapporteur
Jean-Michel Serfaty Professeur, CHU de Nantes Rapporteur
Stéphanie Salmon Professeure, Université de Reims Présidente du jury
Monica Sigovan Chargée de recherche, CREATIS Lyon Examinatrice
Ramiro Moreno Physicien Médical, ALARA Expertise Co-encadrant

Résumé :

L’hémodynamique (la manière dont le sang coule) est aujourd’hui considérée par la communauté médicale comme un marqueur prépondérant
dans l’apparition et dans l’évolution de certaines pathologies cardiovasculaires (formation d’un caillot sanguin, anévrisme, sténose…). Les récents
progrès technologiques ont permis d’adapter l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) à l’exploration vélocimétrique 3D du système
cardiovasculaire grâce à l’IRM de flux 4D. En plus d’être non invasive et non ionisante, cette technique ouvre l’accès à l’évaluation de quantités
dérivées du champ de vitesse telles que la pression ou le frottement pariétal, pertinentes lors des diagnostics médicaux, mais difficilement
accessibles par imagerie. Néanmoins, les contraintes technologiques (temps d’acquisition, résolution spatiale, dépendance aux vitesses
d’encodages) limitent la précision des mesures. De plus, les complexités intrinsèques au processus d’acquisition en IRM rendent difficilement
identifiables les sources d’erreurs de mesures.

Cette thèse a pour but de développer une méthodologie standardisée permettant l’évaluation systématique des mesures par IRM de flux 4D dans
un régime d’écoulement complexe. Dans ce but, un fantôme IRM compatible capable de générer un écoulement typique de ceux observés dans
la circulation thoracique (crosse aortique, bifurcation, anévrisme) est conçu et intégré à un banc d’essai expérimental. L’écoulement est prédit par
simulation numérique (Mécanique des fluides Numérique) et simultanément mesuré par IRM de flux 4D.
Grâce à une évaluation rigoureuse des différences entre ces deux modalités, on montre que la simulation numérique peut être considérée comme
une représentation fidèle du champ de vitesse réel. L’analyse met aussi en lumière d’une part des erreurs typiques de mesures du champ de
vitesse par IRM de flux 4D, ainsi que des erreurs relatives au calcul de quantités dérivées (pression et le frottement pariétal).

Enfin, une méthodologie de simulation du processus d’acquisition en IRM est développée. Couplée avec la MFN, celle-ci permet de reconstruire
des images IRM synthétiques correspondant à l’écoulement de référence mesuré par un protocole d’acquisition donné, mais exemptes de toutes
erreurs expérimentales. La capacité à produire des images in silico permet notamment d’identifier les sources d’erreurs (matériel, logiciel, séquence)
en IRM de flux 4D.