Élastographie par résonance magnétique PDF Download
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Author: Rémy Blanchard
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Book Description
Le terme élastographie désigne les techniques d'imagerie dédiées à l'étude des propriétés mécaniques des tissus biologiques in vivo. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux de ces techniques. La première est l'élastographie quasi-statique par ultrasons permettant de mesurer les déformations locales induites dans un tissu sous l'action d'une contrainte globale. La seconde est l'élastographie par résonance magnétique (ERM) permettant d'accéder localement à une estimation du module de cisaillement. Pour cette dernière technique, une onde de cisaillement est générée au sein du milieu puis imagée a l'aide d'une séquence IRM spécifique. Les images d'ondes acquises permettent la reconstruction du module de cisaillement local. Dans le cadre de ces travaux, une nouvelle technique d'acquisition de l'image d'onde de cisaillement a été proposée, ainsi qu'une méthode de reconstruction du module de cisaillement basée sur l'estimation locale de fréquence par rapport de filtres. Un autre axe de recherche a consisté en l'étude de l'effet d'une précontrainte appliquée à un milieu sur son module de cisaillement mesuré par ERM. Cet effet a tout d'abord été étudié sur des milieux homogènes puis avec des milieux test hétérogènes. Dans ce dernier cas, l'utilisation de l'élastographie quasi-statique par ultrasons s'avère nécessaire pour accéder à la déformation locale du milieu. Cette dernière information a été combinée avec les informations obtenues en ERM pour extraire pour chaque région d'intérêt une courbe déformation/module de cisaillement.
Author: Rémy Blanchard
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Le terme élastographie désigne les techniques d'imagerie dédiées à l'étude des propriétés mécaniques des tissus biologiques in vivo. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à deux de ces techniques. La première est l'élastographie quasi-statique par ultrasons permettant de mesurer les déformations locales induites dans un tissu sous l'action d'une contrainte globale. La seconde est l'élastographie par résonance magnétique (ERM) permettant d'accéder localement à une estimation du module de cisaillement. Pour cette dernière technique, une onde de cisaillement est générée au sein du milieu puis imagée a l'aide d'une séquence IRM spécifique. Les images d'ondes acquises permettent la reconstruction du module de cisaillement local. Dans le cadre de ces travaux, une nouvelle technique d'acquisition de l'image d'onde de cisaillement a été proposée, ainsi qu'une méthode de reconstruction du module de cisaillement basée sur l'estimation locale de fréquence par rapport de filtres. Un autre axe de recherche a consisté en l'étude de l'effet d'une précontrainte appliquée à un milieu sur son module de cisaillement mesuré par ERM. Cet effet a tout d'abord été étudié sur des milieux homogènes puis avec des milieux test hétérogènes. Dans ce dernier cas, l'utilisation de l'élastographie quasi-statique par ultrasons s'avère nécessaire pour accéder à la déformation locale du milieu. Cette dernière information a été combinée avec les informations obtenues en ERM pour extraire pour chaque région d'intérêt une courbe déformation/module de cisaillement.
Author: Marion Tardieu
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Languages : fr
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Les propriétés mécaniques des tissus biologiques sont des paramètres importants en médecine : ce sont des biomarqueurs du fonctionnement normal ou pathologique d'un tissu. En effet, ces propriétés peuvent être affectées par certaines conditions mécaniques telles que l'application d'une contrainte externe, comme l'hypertension ou un traumatisme, mais également par la présence de certaines maladies, telles que le cancer, la fibrose, l'inflammation, la maladie d'Alzheimer, ou bien tout simplement avec l'âge. La palpation réalisée par le médecin permet de discerner ces changements mais ce geste est qualitatif et ne peut accéder à des organes profonds. L'élastographie-IRM reste une méthode quantitative, robuste, d'une grande précision, qui permet de sonder l'élasticité et la viscosité des tissus. Elle consiste à mesurer le champ de déplacement d'une onde de cisaillement induite dans l'organe ciblé par une technique IRM en contraste de phase. Les modules viscoélastiques sont alors déduits après inversion de l'équation d'onde. Malgré cela, la justesse de cette technique n'a pas encore été pleinement établie. L'élastographie-IRM est en cours d'implémentation en routine clinique sur des patients atteints de maladies hépatiques chroniques ou bien pour caractériser des tumeurs dans le cas de cancer du sein. L'application aux autres organes protégés, tels que le cerveau ou les poumons, reste encore du domaine de la recherche à cause de la difficulté d'y induire des ondes mécaniques (protection naturelle de la boîte crânienne ou de la cage thoracique). C'est dans ce contexte qu'intervient un volet de mon travail de thèse : la mise en place, la caractérisation et l'optimisation d'un système induisant des ondes mécaniques dans les organes profonds. L'approche originale suivie a été d'utiliser les voies naturelles permettant d'amener l'onde de pression aux poumons ou bien à l'encéphale, différente des approches classiques consistant à traverser les barrières protectrices. Ce générateur d'onde de pression nous a permis d'obtenir des amplitudes d'onde allant de 6 μm à 30 μm dans l'ensemble du cerveau, amplitudes suffisantes afin d'en déduire les modules viscoélastiques du cerveau entier. D'autre part, un travail important s'est attaché à la réalisation d'un schéma original de correction des mouvements du patient en élastographie-IRM. Nous avons mis en évidence comment ces mouvements peuvent entraîner une discordance des composantes du champ de déplacement, nécessitant alors d'être corrigées. La correction proposée est composée d'une première étape dont la finalité est de recaler spatialement l'ensemble des volumes acquis, puis d'une seconde étape permettant de rétablir les composantes du champ de déplacement dans la même base orthonormée. Nous avons évalué numériquement et expérimentalement le biais induit quand aucunes corrections n'étaient appliquées sur ces données ainsi que l'apport de ces deux étapes de correction. Un travail préliminaire sur l'étude de la reproductibilité des acquisitions (phase en particulier) a été nécessaire. Enfin, l'ensemble des résultats de ces deux volets nous ont permis de réaliser des acquisitions d'élastographie du cerveau complet et d'obtenir des cartes du champ de déplacement de qualité. Ainsi, nous avons pu montrer la tendance des ondes mécaniques à suivre les directions privilégiées des fibres du cerveau, résultats que nous avons commencé à confronter aux observations faites en DTI.
Author: Sudhakar K. Venkatesh
Publisher: Springer
ISBN: 1493915754
Category : Medical
Languages : en
Pages : 143
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Book Description
The first book to cover the groundbreaking development and clinical applications of Magnetic Resonance Elastography, this book is essential for all practitioners interested in this revolutionary diagnostic modality. The book is divided into three sections. The first covers the history of MRE. The second covers technique and clinical applications of MRE in the liver with respect to fibrosis, liver masses, and other diseases. Case descriptions are presented to give the reader a hands-on approach. The final section presents the techniques, sequence and preliminary results of applications in other areas of the body including muscle, brain, lung, heart, and breast.
Author: Gaële Pagnoux
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Languages : fr
Pages : 202
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Book Description
Author: Sebastian Hirsch
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 3527340084
Category : Science
Languages : en
Pages : 466
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Book Description
Magnetic resonance elastography (MRE) is a medical imaging technique that combines magnetic resonance imaging (MRI) with mechanical vibrations to generate maps of viscoelastic properties of biological tissue. It serves as a non-invasive tool to detect and quantify mechanical changes in tissue structure, which can be symptoms or causes of various diseases. Clinical and research applications of MRE include staging of liver fibrosis, assessment of tumor stiffness and investigation of neurodegenerative diseases. The first part of this book is dedicated to the physical and technological principles underlying MRE, with an introduction to MRI physics, viscoelasticity theory and classical waves, as well as vibration generation, image acquisition and viscoelastic parameter reconstruction. The second part of the book focuses on clinical applications of MRE to various organs. Each section starts with a discussion of the specific properties of the organ, followed by an extensive overview of clinical and preclinical studies that have been performed, tabulating reference values from published literature. The book is completed by a chapter discussing technical aspects of elastography methods based on ultrasound.
Author: Pauline Lefebvre (docteure en ingénierie du vivant).)
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
L'Elastographie par Résonance Magnétique (ERM) est une technique d'imagerie permettant de caractériser in vivo les propriétés biomécaniques des tissus de façon non invasive. Dans ce contexte, la première partie de cette thèse s'intéresse à comparer les propriétés viscoélastiques obtenues par ERM avec une technique de rhéologie haute-fréquence, pouvant atteindre des fréquences de sollicitation mécanique communes à l'ERM, contrairement à ce qui est classiquement fait dans la littérature. Pour effectuer les mesures ERM, le dispositif d'excitation mécanique et la séquence IRM ont été développés et un algorithme de reconstruction des propriétés viscoélastiques, fondé sur l'inversion de l'équation de Helmholtz, a été implémenté et évalué en simulation. La comparaison ERM/rhéologie a ensuite été effectuée, d'abord sur des fantômes de plastisol présentant différentes propriétés viscoélastiques, puis sur des échantillons de foies bovins. Dans les deux cas, les résultats ont montré un bon accord entre les valeurs obtenues en ERM et celles issues de la rhéologie. Le second volet de ces travaux s'attache à présenter une nouvelle stratégie d'acquisition en ERM. Les séquences d'ERM conventionnelle utilisent des gradients oscillants afin d'encoder la propagation de l'onde. Ces gradients peuvent cependant restreindre les applications, en raison des limitations de leur fréquence de commutation et de leur amplitude maximale. Nous proposons ici d'encoder directement la propagation de l'onde à l'aide d'impulsions RF générées par la théorie du Contrôle Optimal (CO), combinées à un gradient constant. Une première expérience simple de contrôle de la phase par impulsions RF est présentée, consistant à créer des motifs de distribution spatiale de cette phase, en l'absence de propagation d'onde. Puis, des impulsions RF adaptées à l'ERM ont été générées : les images de phase obtenues ont été comparées avec celles acquises par ERM conventionnelle. Les propriétés viscoélastiques reconstruites dans les deux cas sont similaires, validant ainsi cette nouvelle méthode d'acquisition.
Author: Pauline Lefebvre
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Languages : fr
Pages : 157
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Book Description
L'Elastographie par Résonance Magnétique (ERM) est une technique d'imagerie permettant de caractériser in vivo les propriétés biomécaniques des tissus de façon non invasive. Dans ce contexte, la première partie de cette thèse s'intéresse à comparer les propriétés viscoélastiques obtenues par ERM avec une technique de rhéologie haute-fréquence, pouvant atteindre des fréquences de sollicitation mécanique communes à l'ERM, contrairement à ce qui est classiquement fait dans la littérature. Pour effectuer les mesures ERM, le dispositif d'excitation mécanique et la séquence IRM ont été développés et un algorithme de reconstruction des propriétés viscoélastiques, fondé sur l'inversion de l'équation de Helmholtz, a été implémenté et évalué en simulation. La comparaison ERM/rhéologie a ensuite été effectuée, d'abord sur des fantômes de plastisol présentant différentes propriétés viscoélastiques, puis sur des échantillons de foies bovins. Dans les deux cas, les résultats ont montré un bon accord entre les valeurs obtenues en ERM et celles issues de la rhéologie. Le second volet de ces travaux s'attache à présenter une nouvelle stratégie d'acquisition en ERM. Les séquences d'ERM conventionnelle utilisent des gradients oscillants afin d'encoder la propagation de l'onde. Ces gradients peuvent cependant restreindre les applications, en raison des limitations de leur fréquence de commutation et de leur amplitude maximale. Nous proposons ici d'encoder directement la propagation de l'onde à l'aide d'impulsions RF générées par la théorie du Contrôle Optimal (CO), combinées à un gradient constant. Une première expérience simple de contrôle de la phase par impulsions RF est présentée, consistant à créer des motifs de distribution spatiale de cette phase, en l'absence de propagation d'onde. Puis, des impulsions RF adaptées à l'ERM ont été générées : les images de phase obtenues ont été comparées avec celles acquises par ERM conventionnelle. Les propriétés viscoélastiques reconstruites dans les deux cas sont similaires, validant ainsi cette nouvelle méthode d'acquisition.
Author: Richard G. Barr
Publisher: Thieme
ISBN: 163853165X
Category : Medical
Languages : en
Pages : 565
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Book Description
A comprehensive, easy-to-use guide on elastography from a Who’s Who of international experts This practical guide is a compilation of firsthand expertise from leading authorities around the world on the use of ultrasound elastography. The stiffness or softness of the imaged tissue derived from elastography provides accurate radiologic diagnosis for disease processes including cancer, inflammation, and fibrosis. It is an efficacious and accurate diagnostic imaging modality that helps avoid invasive biopsies. The first two chapters cover basic fundamental principles of elastography, with subsequent chapters exploring pathology-specific utilization. The authors cover the extensively validated and implemented use of elastography for diffuse liver disease, and diseases of the breast andthyroid gland. They also discuss the potential benefits and limitations for the prostate, spleen, pancreas, kidneys, musculoskeletal system, salivary glands, lymph nodes, and testes. The book concludes with a chapter on potential future applications of this ever-evolving technology. Key Highlights Discussion of key differences between strain elastography and shear wave elastography by individual organ systems Clinical pearls on how to accurately perform elastography and tips for avoiding false-positive or false-negative results Case studies elucidate the targeted use of elastographic findings by specific pathology Illustrations in the breast and liver chapters demonstrate precise transducer techniques MRI elastography as an emerging and safe assessment tool, primarily for the diagnosis of liver disease, with emergent potential for additional organs This book provides key knowledge on visualizing quantifiable differences in tissue elasticity and applying this data to improved treatment strategies for diverse pathologies. It is essential reading for radiologists, sonographers, and imaging technicians.
Author: Pilar Sango Solanas
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Languages : fr
Pages : 121
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Book Description
L'Elastographie par Résonance Magnétique (ERM) est une technique d'imagerie non invasive qui permet la caractérisation des propriétés viscoélastiques des tissus biologiques in vivo à partir de l'information de la propagation d'une onde mécanique externe à travers le tissu exploré. Usuellement, une séquence ERM classique encode le mouvement grâce à l'application de gradients de sensibilisation aux mouvements (GSM). Cependant, cette méthode classique présente quelques limitations. Dans ce contexte, cette thèse a l'objectif de repousser ces limitations en proposant des stratégies d'acquisition multifréquence ainsi que d'encodage du mouvement innovantes. Premièrement, nous avons proposé une stratégie pour l'encodage simultané de mouvements à haute et basse fréquence. En utilisant harmoniques impaires des GSM trapézoïdaux, il est possible d'augmenter de manière significative la fréquence des ondes de cisaillement utilisées en ERM sans augmenter la charge du système de gradients. Cette stratégie permet l'encodage simultanée d'ondes à multiples fréquences, ce qui permet une meilleure caractérisation des tissus. De plus, une méthode de sous-échantillonnage qui ne respecte pas le théorème de Shannon est proposée pour pouvoir encoder plusieurs composantes fréquentielles sans nécessiter de temps d'examen supplémentaire. Les expériences menées sur des fantômes pour comparer l'ERM monofréquence classique avec la méthode proposée d'ERM multifréquence simultanée ont montré une excellente concordance des paramètres viscoélastiques. Ensuite, l'application de la théorie du contrôle optimal (CO) à l'ERM à travers la conception d'impulsions radiofréquence (RF) a été explorée. Ces impulsions sont appliquées avec un gradient constant et ont le double rôle d'encodage du mouvement et de sélectivité spatiale. Elles ont l'avantage de produire des temps d'écho TE très courts. Nous avons exploité cette stratégie pour prouver son fort potentiel et élargir les domaines d'application de l'ERM. D'abord, les impulsions CO ont été utilisées dans une séquence radiale UTE (Ultra short Echo Time) et ont montré la possibilité d'encoder le mouvement sur des tissus ayant des T2 très courts, comme le tendon d'Achille. Finalement, l'aspect multifréquence a été combiné avec la stratégie CO. Des impulsions RF CO ont été adaptées à l'ERM multifréquence simultanée et ont montré sa capacité d'encoder in vitro plusieurs paires de fréquences.
Author: Benjamin Chevalier
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Languages : fr
Pages : 108
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Book Description
Introduction : l'élastographie par résonance magnétique (ERM) est une modalité d'imagerie qui permet de quantifier les propriétés biomécaniques des tissus biologiques. Les lombalgies chroniques sont associées à des modifications de l'élasticité des muscles paravertébraux. La reproductibilité de l'ERM dans les muscles paravertébraux n'a pas été étudiée jusqu'à présent. La réalisation de l'ERM nécessite de positionner, manuellement, et de fixer, à l'aide d'une contention élastique, un générateur d'onde sur la peau en projection du tissu ciblé. L'ERM est donc sujette à une certaine variabilité qui dépend du positionnement de l'individu dans le tube, et du positionnement du générateur d'onde. Le but de notre travail était d'étudier la reproductibilité intra- et inter-journalière (test-retest) de l'ERM ainsi que l'influence de la position du générateur d'onde le long de de la colonne lombaire. Matériel et méthodes : une séquence d'élastographie centrée sur les muscles paravertébraux était réalisée sur l'imageur 1.5 T chez 17 volontaires sains. Une onde de pression à 100 Hz était guidée jusqu'à un générateur passif, placé sous le dos du sujet en décubitus dorsal, pour induire un déplacement harmonique des muscles. Quatre acquisitions ERM étaient réalisées sur deux visites espacées de 2 semaines. Lors de la visite 1, une première acquisition d'ERM était réalisée (Scan1). Une deuxième acquisition (Scan2) était réalisée dans la foulée après que le patient soit sorti de la table et que générateur passif ait été retiré puis repositionné comme pour Scan1. Lors de la visite 2, après une première acquisition d'ERM (Scan3), une deuxième acquisition (Scan4) était réalisée, après que le générateur passif ait été déplacé de 5 centimètres vers les pieds, le long de la colonne rachidienne lombaire. Sur quatre coupes successives, l'élasticité musculaire était mesurée au sein de quatre régions d'intérêts tracées en dessinant les contours des muscles multifidus et érecteurs spinaux (ES) bilatéralement sur l'élastogramme. La différence d'élasticité entre les muscles droits et gauches ainsi qu'entre le multifidus et l'ES a été évaluée avec un t-test avec un seuil de significativité fixé à 0,05. Un test ANOVA a été utilisé pour déterminer la variabilité d'élasticité intra-musculaire entre les 4 coupes. Les reproductibilités intra- et inter-journalière étaient estimées à l'aide du coefficient de corrélation intra-classe (ICC avec intervalle de confiance à 95%). Résultats : nous n'avons pas observé de différence d'élasticité significative entre les muscles droits et gauches ni entre les muscles multifidus et ES. Il n'y avait pas de différence significative d'élasticité au sein des muscles entre les quatre coupes. La reproductibilité inter-journalière entre Scan1 et Scan2 était bonne dans l'ES (ICC=0.74) et moyenne dans le multifidus (ICC=0.53). La reproductibilité inter-journalière, lorsque seul le générateur était déplacé (entre Scan 3 et Scan4) était excellente dans l'ES (ICC=0,84) et dans le multifidus (ICC=0,85). La reproductibilité inter-journalière entre Scan1 et Scan4 était faible dans l'ES (ICC=0,23) et excellente dans le multifidus (ICC=0,76). Discussion : la reproductibilité intra-journalière de la mesure d'élasticité était excellente au sein des muscles paravertébraux lorsque l'on déplaçait uniquement le générateur d'onde le long de la colonne lombaire témoignant d'une bonne répétabilité de la mesure. La reproductibilité de l'élasticité diminuait dans le multifidus lorsque le sujet sortait du tube de l'IRM et que le générateur était désinstallé puis réinstallé sur le sujet. Des facteurs techniques tels que la modification de la compression par la contention élastique, ainsi que des facteurs biologiques relatifs à la mobilisation de la colonne peuvent expliquer ce résultat. La reproductibilité inter-journalière était faible. Cela s'explique vraisemblablement par le fait que le muscle est un tissu plastique, dont les propriétés mécaniques et biologiques, contractiles et élastiques passives, s'adaptent à la demande fonctionnelle du muscle et plus globalement au métabolisme corporel. Conclusion : la reproductibilité intra- et inter-journalière de l'ERM dans les muscles paravertébraux n'est pas satisfaisante actuellement pour implémenter cette technique en routine clinique. De nombreuses variables, techniques et biologiques, susceptibles d'influencer la mesure de l'élasticité et l'élasticité elle-même des muscles paravertébraux restent à étudier. Il apparait nécessaire de déterminer les changements biologiques susceptibles d'expliquer la variabilité journalière de l'élasticité musculaire. Malgré ces résultats, l'ERM reste un outil prometteur pour explorer les propriétés biomécaniques des muscles paravertébraux dans les syndromes douloureux et les troubles de la statique lombaires.
