Dispositif optoélectronique à multiples voies pour le suivi cardio-respiratoire du petit animal : application à l’IRM/SRM synchronisée.
L’imagerie et la spectroscopie RMN du petit animal nécessitent souvent de prendre en compte lesmouvements physiologiques tels que ceux induits par la ventilation et/ou le battement cardiaque. Lesméthodes de « synchronisation prospective » consistent alors à asservir l’acquisition du signal RMN à unsignal de référence annexe, que délivre par exemple un dispositif d’électro-cardiogramme. Cependant lesconditions d’obtention d’un signal de référence exploitable ne sont concrètement pas toujours réunies, en particulier à champ magnétique élevé, et/ou dans des configurations avec un fort confinement du spécimen, certaines séquences favorisant l’influence parasite des gradients de champs magnétiques, etc.
Quelques dispositifs alternatifs à capteurs non galvaniques ont donc été développés dans le but de s’affranchir de ces contraintes [1]. C’est dans cette lignée que l’équipe a réalisé [2] et récemment évalué [3] avec succès un dispositif simple, basé sur un capteur à fibres optiques, pour mesurer les mouvements cardio-respiratoires et réaliser l’imagerie cardiaque de la souris. Cependant, des limitations apparues en termes de variabilité des formes de tracés, et de sensibilité de la mesure à la position relative du capteur et de l’animal, nous invitent à poursuivre ces travaux :
Premièrement il s’agirait de monter un banc optoélectronique de test basé sur l’utilisation de deux longueurs d’ondes lumineuses au lieu d’une seule, pour estimer la contribution de la lumière diffuse au signal de référence. Deuxièmement, un second dispositif (déjà fonctionnel) sera mis en oeuvre sur fantôme puis sur petit animal afin d’évaluer la faisabilité et le bénéfice éventuel d’une mesure à partir de plusieurs voies multiplexées, en termes de caractérisation du signal de réflexion diffuse, voire d’imagerie optique. Ceci devrait ensuite permettre d’optimiser le design d’une nouvelle version de capteur optique et de la chaîne d’instrumentation faible bruit (et faible coût). Enfin le montage pourra être évalué lors des campagnes de mesure chez l’animal, placé dans l’aimant puis utilisés sur des protocoles d’imagerie.
Le/a stagiaire sera d’une part en charge du montage du banc optique de test comprenant deux sources monochromatiques et deux détecteurs optiques, lesquels seront réalisés à partir de photodiodes amplifiées. D’autre part le/a stagiaire caractérisera la sensibilité d’un dispositif à plusieurs voies (déjà fonctionnel) pour la détection du mouvement au sein d’un milieu optiquement diffusant, le fantôme étant à réaliser. Ces deux dispositifs seront alors testés in vivo. Ces résultats seront utilisés pour concevoir et fabriquer un dispositif permettant d’accroître la précision de la méthode de suivi cardio-respiratoire pour des applications d’IRM synchronisée notamment.
Ce travail requiert de la part du/de la candidat(e) des bases en optique, électronique analogique, et éventuellement programmation Labview®. Ce travail suppose un goût pour l’instrumentation et l’expérimentation pour des applications biomédicales.
Laboratoire : CREATIS
Equipe : Méthodes et Systèmes en IRM et optique
Encadrants : Raphaël Sablong (MCU) sablong@univ-lyon1.fr
Olivier Beuf (DR) olivier.beuf@creatis.univ-lyon1.fr
Laurent Mahieu-Williame (IR)
[1] A. C. Brau, C. T. Wheeler, L. W. Hedlund, and G. A. Johnson, "Fiber-optic stethoscope: a cardiac monitoring and gating system for magnetic resonance microscopy," Magn Reson Med, vol. 47, pp. 314-21, 2002.
[2] A. Rengle, L. Baboi, H. Saint-Jalmes, R. Sablong, and O. Beuf, "Optical cardiac and respiratory device for synchronized MRI on small animal.", Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc., pp. 2046-9, 2007
[3] R. Sablong, A. Rengle, A. Ramgolam, H. Saint-Jalmes, and O. Beuf, "An optical fiber-based gating device for prospective mouse cardiac MRI", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, in press, 2013.