Déjà très performante, l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) pourrait bientôt l’être encore plus grâce au projet MCube H2020. Le but ? Fournir des diagnostics plus précis.
On a tendance à l’oublier mais l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) fait partie des grandes avancées technologiques de ces trente dernières années. Et sa mise au point n’a pas été chose si facile tant les phénomènes physiques impliqués sont complexes. L’obtention d’une image par IRM se passe en deux étapes au sein d’un tunnel :
- On crée un champ magnétique statique qui aimante le proton présent dans le noyau des atomes d’hydrogène du corps humain. Ces atomes sont présents partout dans notre organisme.
- On envoie ensuite un champ électrique de haute fréquence, ce qui excite ces protons aimantés qui se mettent alors à tourner comme des toupies en émettant un signal dépendant de la densité du tissu où ils se trouvent. Ce signal est mesuré et « traduit » en une image. Image sur laquelle ont peut déceler une anomalie, comme la présence d’une tumeur, par exemple.
« C’est une machinerie fantastique qui offre des images précises grâce à la collaboration d’un grand nombre de métiers. Il a fallu l’intégration de nombreux domaines de recherche pour arriver à ce résultat », s’enthousiasme Christophe Craeye, directeur de l’équipe « Antennes » au Institute of Information and Communication Technologies, Electronics and Applied Mathematics (ICTEAM)
Augmenter la valeur du champ magnétique
Toutefois, les chercheurs ne comptent pas en rester là ! Une équipe de scientifiques internationaux s’est en effet mis en tête de booster les performances des IRM afin qu’elles puissent fournir des diagnostics encore plus précis. Pour ce faire, le projet baptisé H2020 MCube veut réussir à faire travailler les IRM à des valeurs plus hautes de champ magnétique. « Forcément si le champ magnétique est plus important, la résolution et la sensibilité seront meilleures. Mais en pratique ce n’est pas aussi simple. En effet, si on augmente la valeur du champ magnétique, il faut aussi augmenter le champ électrique, et le diamètre du tunnel dans lequel se trouve le patient devient alors comparable à la longueur d'onde. Résultat : des ondes stationnaires se forment, elles sont réfléchies par les parois du tunnel et viennent fausser la réception du signal émis par les protons. » On obtient donc un résultat inverse à celui souhaité !
La solution ? Les métamatériaux
Bien décidés à contourner ce problème, les scientifiques impliqués dans ce projet ont eu l’idée de se tourner vers des métamatériaux : « Ces matériaux qui n’existent pas à l’état naturel ont une structure qui leur procure des propriétés très intéressantes, comme l’indice de réfraction négatif et l’effet de collimation qui peuvent s’avérer utiles dans le cadre de l’Imagerie par Résonnance Magnétique ».
À ce jour, il existe trois types de métamatériaux potentiellement intéressants :
- Les métamatériaux linéaires
- Les métamatériaux surfaciques
- Les métamatériaux volumiques
« Nous ne savons précisément pas encore lesquels sont les plus intéressants dans le cadre de l’IRM. C’est donc là dessus que nous allons d’abord nous travailler en étudiant leurs potentialités. Ensuite, nous nous concentrerons sur ceux qui présentent le plus grand potentiel. L’objectif étant de pourvoir proposer une application médicale dès la fin du projet, c’est-à-dire dans 4 ans. »
Des images plus précises
L’équipe de Christophe Craeye est chargée des recherches sur les métamatériaux volumiques. « Notre travail se concentrera sur leur intérêt par le biais de la réfraction négative et de l’effet de collimation qui les caractérisent ! L’effet de collimation, par exemple, permet d’effectuer des mesures dans des zones avec un champ magnétique de faible valeur, ce qui permet d’utiliser des meilleurs amplificateurs pour le signal. En effet, ceux-ci étant composé d’éléments métalliques, ils interfèrent avec le champ magnétique. Résultat : l’image obtenue - quand elle est prise de manière classique dans des zones avec un champ magnétique de haute valeur - n’est pas de bonne qualité. En effectuant la mesure dans des zones où le champ magnétique est plus faible, l’interférence sera moins importante et l’image obtenue meilleure », conclut le chercheur. Ce projet est réalisé conjointement avec l’Université d’Utrecht, l’Institut Fresnel (Marseille), le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA, Paris) et l’Université de Saint Petersburg.
Elise Dubuisson
Coup d'oeil sur la bio de Christophe Craeye
1994 Ingénieur Civil Electricien (UCL).
1998 Doctorat à l’UCL : observation radar des océans (UCL, collab. ESA, NASA).
1999-2001 Research Fellow à TU/Eindhoven (NL), ASTRON (NL), Univ. Massachusetts (USA), dans le cadre du projet de radio-téléscope
« Square Kilometer Array ».
2002- 2009 Chargé de Cours à l’UCL, création de l’équipe “antennes” (méthodes numériques, formation de faisceau, métamatériaux).
Depuis 2009 Professeur à l’UCL (mêmes thématiques).