Simulation numérique des artefacts de susceptibilité magnétique en imagerie par résonance magnétique

ITBM, (19:369-379 (1998))

Stéphane Balac
IRMAR, Université de Rennes 1
Campus de Beaulieu
35042 Rennes Cedex, France

RÉSUMÉ

En imagerie par résonance magnétique (IRM), des inhomogénéités du champ magnétique statique engendrent des perturbations de l'image appelées artefacts. Nous nous intéressons ici aux perturbations du champ magnétique liées à la présence dans l'échantillon étudié d'un objet métallique (implant médical chez un patient). Cet objet métallique engendre un champ magnétique induit responsable d'artefacts dit de susceptibilité magnétique.

Nous avons établi une modélisation mathématique du processus de création des artefacts de susceptibilité magnétique en IRM et développé un code de simulation numérique de ces artefacts. L'originalité de ce travail réside dans la possibilité de prendre en compte des géométries variées pour l'implant considéré. La simulation numérique des artefacts de susceptibilité magnétique nécessite de résoudre les deux problèmes suivants:

déterminer quelles sont les modifications de la carte de champ magnétique dues à la présence de l'implant métallique;
déterminer comment ces perturbation du champ magnétique modifient le processus de codage de l'image et engendrent un artefact.

Nous présentons ici la modélisation mathématique du processus de création des artefacts que nous avons effectuée ainsi que notre code de simulation numérique.

Mots clés: imagerie par résonance magnétique, artefacts de susceptibilité magnétique, modélisation mathématique, simulation numérique, magnétostatique.

ABSTRACT

In magnetic resonance imaging (MRI), inhomogeneities of the static magnetic field lead to distortions in the resulting images, called artifacts. We are concerned about magnetic field disturbances due to metallic objects such as surgically implanted foreign bodies. When placed in a magnetic field, these metallic objects become magnetized and produce an induced magnetic field which distort the original MRI field.

We made out a mathematical model of the MRI susceptibility artifact problem and developed a software to numerically compute the resulting artifact for a metallic object of general shape. To perform this task it was necessary to solve two distinct problems. The first was to compute the magnetic field disturbances due to the medical implant. This would give rise to the second problem which was to use the resulting computations of field disturbances to obtain the image distortions.

We present in this paper the mathematical model used to simulate susceptibility artifacts in MRI. We also describe our software and give an example of a numerically computed artifact.

Key-words: magnetic resonance imaging, MRI susceptibility artifact, mathematical modelling, numerical simulation, magnetostatic problem.