Imagerie multiparamétrique par résonance magnétique et émission de positrons

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Ajouté le: 31/05/2014
Directeur : MAITRE Xavier - xavier.maitre@u-psud.fr
Titre : Imagerie multiparamétrique par résonance magnétique et émission de positrons
Thèmes : Physique et imagerie médicales
Laboratoires : IR4M UMR 8081 Imagerie par résonance magnétique médicale et Mul
Description :

Direction de thèse : Nathalie Lassau (nathalie.lassau@igr.fr) – Xavier Maître (xavier.maitre@u-psud.fr)

Équipes d'accueil : Imagerie par Résonance Magnétique Médicale et Multi-Modalités , IR4M, CNRS, Université Paris-Sud, Orsay – Équipes Imagerie multimodale en cancérologie et Développements méthodologiques et instrumentaux

Contexte de la recherche
Cette thèse s'inscrit dans le projet Physique et Ingénierie pour la Médecine qui réunit neuf laboratoires de l'Université Paris-Saclay dans les domaines de la physique, de l'instrumentation, de l'imagerie médicale, du traitement de l'information et de la recherche médicale. Ce projet vise en particulier l'intégration d'un imageur hybride par résonance magnétique (IRM) et émission de positrons (TEP) devant permettre simultanément l'imagerie fonctionnelle et multi-moléculaire. Un système TEP-IRM sera en effet installé au printemps 2015 au Service Hospitalier Frédéric Joliot à Orsay. La technologie associée n'est pas encore mûre et de nombreux développements technologiques sont aujourd'hui nécessaires pour exploiter le potentiel d'un tel système.

Descriptif scientifique
L'un des aspects les plus prometteurs du système intégré TEP-IRM réside dans la combinaison du TEP non seulement avec l'IRM anatomique mais aussi avec l'IRM fonctionnelle et paramétrique. La thèse explorera deux nouvelles techniques IRM qui ne sont pas encore disponibles sur les systèmes TEP-IRM : l'IRM vasculaire multicompartimentale et l'élastographie par résonance magnétique.

L'imagerie du rehaussement dynamique de contraste par résonance magnétique (DCE-MRI) offre des informations précieuses sur la microvascularisation tumorale. Elle peut en particulier intervenir pour discriminer trois compartiments constitutifs des tumeurs: vasculaire, cellulaire et interstitiel. Ceux-ci jouent différents rôles au sein du tissu tumoral et devraient être différentier pour mieux comprendre et prédire l'efficacité des traitements appliqués ainsi que les mécanismes de résistance en jeu. La combinaison de l'imagerie fonctionnelle (hémodynamique) et métabolique par l'intermédiaire de différentes modalités est requise pour explorer l'ensemble complexe de ces processus. En particulier, différents modèles compartimentaux impliquant des agents de contraste de poids moléculaires différents pourront être développés au cours de la thèse pour caractériser le compartiment vasculaire. Les compartiments cellulaire et interstitiel pourront être étudiés par la combinaison de la DCE-MRI à différentes échelles de temps et de l'IRM de diffusion multiparamétrique. La réponse hémodynamique pourra être simultanément suivie en TEP sur l'eau [15O].
L’élastographie par résonance magnétique permet aujourd'hui de remplacer la palpation usuelle du médecin des organes périphériques, comme le foie ou le sein, et d’envisager l’exploration d’organes plus profonds, comme le cœur, le poumon ou le cerveau. L’élastographie IRM permet en effet de détecter le mouvement des tissus de l’organisme humain et de suivre leur réponse à une contrainte mécanique afin de révéler leurs propriétés mécaniques. Celles-ci dépendent de la structure des tissus, de leurs conditions biologiques et d’éventuelles affections. Au niveau du cerveau par exemple, les maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson, Creutzfeldt-Jakobes) et les cancers modifient largement les propriétés mécaniques des tissus atteints. L’élastographie IRM pourrait donc se révéler être un outil quantitatif essentiel sur l'état physiopathologique des tissus pour l'imagerie multimodale TEP-IRM.

Compétences acquises lors du travail de thèse
Durant ces trois années, la doctorante ou le doctorant aura l'opportunité d'apprendre à travailler dans un milieu pluridisciplinaire en lien avec l'imagerie médicale, l'instrumentation électronique, la mécanique, la programmation de séquences, le traitement de données et la biologie.
La doctorante ou le doctorant agira et interagira dans ces différents domaines pour combiner différentes techniques d'imagerie in vitro et in vivo afin de démontrer leurs apports respectifs et conjoints sur l'un des premiers imageurs intégrés temps de vol TEP-IRM.