Modélisation et caractérisation de tissus biologiques

par la méthode de l’IRMN

I. Kammoun1*, I. Elloumi1, M. H. BenGhozlen1, A. Constantinesco2

1 LPMS, Faculté des Sciences de Sfax, Route de Soukra Km 3,5 – B.P. 802 - 3018 Sfax, Tunisie

2 LBM Centre Hospitalier Universitaire de haute-pierre de Strasbourg, France

* Corresponding author. E-mail :imedkammoun@lycos.com

Received : 07 May 2002; revised version accepted : 19 July 2002

Abstract

The object of this work was the characterization of a gel which have the same behaviour of viscoelastic soft biological tissues by mean of a newly MRI method, Then we describe a phase contrast based MRI technique with high sensitivity to cyclic displacement that is capable of quantitatively imaging acoustic strain waves in tissue-like materials.

A formalism for considering gradient waveforms as basis functions to measure arbitrary cyclic motion waveforms is introduced.

Experiments with tissue-like agarose gel phantoms show that it is possible to measure small cyclic displacements at a submicron level by an appropriate choice of the applied gradient basis function and to use this capability to observe the spatial and temporal pattern of displacements caused by acoustic strain waves. The propagation characteristics of strain waves are determined by the mechanical properties of the media. It is therefore possible to use this technique to noninvasively estimate material properties such as elastic modulus.

Keywords : MRI; Tissue elasticity; Phase contrast; Young’s modulus.

Résumé

Nous décrivons la contraste de phase basée sur la technique de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) avec la haute sensibilité au déplacement cyclique qui est capable quantitativement de visualiser des déformations acoustiques dans les matériaux.

Un formalisme pour la considération de forme d'onde de gradient comme des fonctions de base pour mesurer des formes d'onde de mouvement cycliques arbitraires est présenté.

Les expériences avec des fantômes de gel agarose montrent qu'il est possible de mesurer des petits déplacements cycliques à un niveau de sous micron par un choix approprié de la fonction de base de gradient appliqué et employer cette capacité pour observer le modèle spatial et temporel de déplacements causés par des ondes de déformation acoustique.

Les caractéristiques de propagation des ondes de déformation sont déterminés par les propriétés mécaniques des milieux .Il est donc possible d'employer cette technique pour évaluer les propriétés des matériaux comme le module d'Young d'une manière non invasive et de définir un modèle de la viscosité des milieux biologiques (matière cérébrale, écoulement de sang, muscle…) dans un environnement donné et sous des forces de contraintes quelconques.

Mots Clés: IRM ; Elasticité ; Contraste de phase ; Module d’Young.

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