MEMS-based reconfigurable endoluminal MRI coils

Capteurs IRM endoluminaux reconfigurables fondés sur des micro-commutateurs MEMS Le cancer colorectal est le troisième cancer le plus mortel. Avec un diagnostic précoce, le taux de survie est pourtant d'environ 90%. L’imagerie par résonance magnétique endoluminale (IRM basé sur l’utilisation des capteurs endoluminaux ou encore internes) est une solution attractive permettant de fournir une haute résolution spatiale locale notamment pour imager les couches profondes et fines du côlon humain. Elle pourrait permettre l’analyse et la caractérisation de la paroi du colon pour évaluer le stade du cancer colorectal en combinaison avec l’endoscopie optique. L’objectif général de cette thèse est d’explorer l’exploitation de la technologie de micro-commutateurs (MEMS) afin de concevoir des capteurs endoluminaux radiofréquences utilisés en IRM clinique pour l’analyse de la paroi du côlon. Dans ce contexte, des développements instrumentaux et des simulations électromagnétiques ont été effectués. Le premier axe est consacré à l’évaluation des MEMS en tant que dispositif de découplage actif et l’impact sur les performances des capteurs et la qualité de l’image RMN. En effet, la désactivation du capteur endoluminal lors de la transmission RF est nécessaire pour éviter la dégradation de la qualité de l’image et les problèmes de sécurité pour les patients liés à la concentration RF locale. A cet effet, deux prototypes de capteurs MEMS fondés sur deux configurations de découplage en série et parallèle ont été fabriqués, caractérisés (sur des bancs de tests expérimentaux et sur un imageur clinique de 1.5 T) et comparés au circuit conventionnel utilisant une diode PIN. Les résultats montrent que les caractéristiques (facteur de qualité, efficacité et vitesse de découplage et rapport signal sur bruit) des capteurs MEMS sont comparables au capteur de référence et toujours supérieur à une antenne externe commercial en réseau dans la région d’intérêt, validant ainsi l’efficacité du découplage actif MEMS pour les capteurs endoluminaux. Le deuxième axe de cette thèse est lié à la nécessité de prévoir de considérer la navigation endoluminale du capteur le long du côlon. Cette navigation induit des variations d’orientation du capteur par rapport au champ magnétique statique B0 entrainant des variations importantes de sensibilité de détection en intensité et en distribution du signal altérant significativement la qualité de l’image. L’objectif est d’utiliser les micro-commutateurs MEMS pour modifier la géométrie du capteur en fonction de son orientation. A cet effet, différentes géométries de boucles de capteurs endoluminaux ont été définies et simulées à l’aide du logiciel de simulation électromagnétique FEKO. Les distributions de sensibilité des images (intensités et uniformités) ont été ensuite évaluées pour différentes orientations. En termes de résultats, des géométries complémentaires ont été identifiées et combinées entre elles dans le but de concevoir et proposer un capteur endoluminal reconfigurable fondé sur la technologie MEMS et ayant une dépendance réduite entre la sensibilité du capteur et son orientation par rapport B0. En conclusion, nous avons démontré le principe de l’intérêt de l’utilisation de la technologie de commutateurs MEMS pour concevoir des capteurs endoluminaux dédiées aux examens du côlon et/ou rectum humain : swiM RE-Coils (capteurs endoluminaux reconfigurables par des micro-commutateurs).