Le cadre général de recherche concerne la modélisation mathématique et la simulation numérique de différents phénomènes intervenant en Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Ce travail  a été mené en collaboration d’une part avec G. Caloz (IRMAR, UMR 6625, Université de Rennes I), J. de Certaines et G. Cathelineau (Laboratoire de Résonance Magnétique en Biologie et Médecine, Université de Rennes I), d’autre part avec H. Benoit-Cattin et C. Odet (CREATIS, UMR 5515, INSA de Lyon) et enfin avec L. Chupin (Institut Camille Jordan, UMR 5208, INSA de Lyon).

    Le thème principal de recherche est l’étude des perturbations du processus d’acquisition d’une image IRM et ces diverses conséquences. L’obtention d’une image IRM résulte de l’utilisation de champs magnétiques (statique et radio-fréquence) dont toute perturbation, qui peut être liée à l’appareillage ou au patient lui même, se traduit par une déformation de l’image (on parle d’artefact). L’étude mathématique des artefacts de susceptibilité magnétique liés à la présence d’un champ magnétique statique perturbateur induit par un implant médical porté par le patient (problème majeur en imagerie IRM) qui a commencé dans le cadre de ma thèse est maintenant achevée. Deux aspects complémentaires liés à ce problème ont été traités :

1. proposer une méthode de calcul de la perturbation du champ magnétique statique créée par la présence d’un implant médical métallique dans le cadre d’une expérience IRM;
2. modéliser la façon dont les inhomogénéités de champ magnétique statique engendrent les distorsions de l’image IRM.
   

    La correction des images présentant des artefacts de susceptibilité magnétique a été traité par B. Belaroussi dans sa thèse^[a] soutenue en octobre 2005 au laboratoire CREATIS. Les différents aspects de cette partie de notre travail ont fait l’objet des plusieurs publications  [3], [4], [5], [6], [7] et [8].

    Un logiciel (SIMRI) permettant de simuler de manière complète le fonctionnement d’un appareil IRM est développé au laboratoire CREATIS. Je collabore à ce projet pour les aspects liés à la modélisation mathématique des phénomènes physiques intervenant en IRM, étape préliminaire à toute simulation. À terme, ce simulateur devra permettre la génération d’images suffisamment réalistes afin qu’elles soient utilisables pour calibrer et optimiser les techniques de traitement automatique d’images IRM et ceci aussi bien en IRM bas champ (utilisée en agro-alimentaire), champ moyen (utilisée en médecine) et haut champ (utilisé en biologie). Ces traitements automatique sont aujourd’hui indispensables pour permettre à l’IRM d’évoluer d’un outil de visualisation à un outil de mesure. Cette collaboration a donné lieu à la publication [2].

    Un autre partie de ce travail concerne les perturbations liées au champ radio-fréquence. D’une part, les perturbations du champ RF sont à l’origine d’un type particulier de distorsions de l’image IRM appelées artefacts radio-fréquence. La modélisation et la simulation numérique de ce type d’artefact est plus délicate que celle des artefacts de susceptibilité magnétique car cela nécessite de reconsidérer l’équation de Bloch qui décrit l’évolution du moment magnétique macroscopique au cours du temps. Une méthode appropriée de résolution numérique de l’équation de Bloch a été proposée et étudiée ; elle fait l’objet de la publication [1].

    Outre la perturbation de l’image en cas de champ RF parasite, un autre effet lié au champ radiofréquence est une possible élévation de la température des tissus biologiques au voisinage d’objets métalliques longs comme les cathéters ou les câble  de monitoring utilisés en IRM interventionnelle (micro-chirurgie sous IRM). La modélisation et la simulation de ce phénomène est relativement complexe. Elle nécessite de prendre en compte le couplage entre les phénomènes magnétiques (du type courants de Foucault) et thermiques. Une première approche de ce problème a été réalisée par H. Bouk’hil dans sa thèse^[b] soutenue en 2003 au Laboratoire de Résonance Magnétique en Biologie et Médecine de l’Université de Rennes 1 à laquelle nous avons collaboré.