Imagerie des propriétés ELECTRiques par IRM: Application à la compatibilité IRM des dispositifs médicaux – ELECTRA

La connaissance des propriétés électriques (PE, conductivité et permittivité) des tissus humains est requise pour estimer, par simulation numérique, l’échauffement des tissus lors d’un examen IRM, en présence de dispositifs médicaux implantables ou accessoires. Actuellement, les simulations supposent que les PE d’un tissu donné sont les mêmes chez chaque individu (valeurs issues d’études ex-vivo sur animaux), quel que soit l’âge ou le sexe.
ELECTRA vise à développer de nouveaux outils IRM d’imagerie des PE in-vivo. Notre approche originale repose sur de nouvelles méthodes de reconstruction robustes aux sauts de PE aux interfaces entre les tissus. La création d’une base de données de 120 sujets comprenant des tranches d’âge variées permettra de valider les mesures, d’établir des valeurs de référence chez l’homme en fonction de l’âge, et d’interpréter les variations observées dans la population. Enfin ces résultats seront appliqués à l’étude de la compatibilité IRM des dispositifs médicaux (société Healtis).
Le consortium est constitué de trois laboratoires qui collaborent déjà au développement de l’IRM des PE, avec des expertises complémentaires en reconstruction IRM (IADI), acquisition et modélisation du signal IRM (ICUBE) et en résolution de problèmes inverses associés aux équations de Maxwell (LMR). La société Healtis apporte son expertise en compatibilité IRM (simulation et bancs de test) et valorisera les résultats sous forme de nouveaux services. Le CIC-IT sera en support pour la constitution de la base de données de volontaires et sa dissémination.
L’impact économique d’ELECTRA concerne le marché des dispositifs médicaux implantables, notamment actifs (stimulateurs cardiaques, neurologiques, implants cochléaires etc...), qui est en forte croissance. La question de la compatibilité IRM de ces dispositifs est aujourd’hui incontournable. Les normes concernant l’évaluation des risques d’échauffements dans le cas de dispositifs passifs (ASTM F2182) et actifs (ISO/TS 10974) évoluent rapidement, et Healtis participe activement aux groupes de travail de ces normes. La simulation électromagnétique y prend une place croissance. L’enjeu principal est de standardiser les méthodes de validation des modèles de patients (les valeurs précises des PE des tissus et leur variabilité dans la population reste une question ouverte), des modèles des dispositifs, et des résultats des simulations en termes de taux d’absorption spécifique (SAR) ou d’élévation de température dans le patient.
L’ambition scientifique d’ELECTRA est d’ériger l’IRM des PE en un nouveau biomarqueur potentiel pour l’imagerie diagnostique. Les nouveaux résultats (mathématiques et appliqués) attendus en reconstruction seront la clé pour perfectionner la technique et de la valider, à l’aide de fantômes de plus en plus réalistes. L’étude sur volontaires permettra d’établir des valeurs de référence des PE in-vivo dans une large gamme de tissus (tête et tronc). Avec cette étude, nous souhaitons mettre en évidence, pour la première fois chez l’homme in-vivo, les variations de conductivité dans la substance blanche en fonction de l’âge, en lien avec les modifications structurelles.
Les développements du projet ELECTRA offriront de nombreuses perspectives, que ce soit pour l’imagerie diagnostique (la mesure des PE comme nouveau marqueur de fibrose, d’inflammation, de sévérité des lésions etc…) ou pour la réalisation de modèles de SAR personnalisés. Ces derniers seront utiles pour développer l’IRM à haut champ, mais également pour optimiser l’IRM clinique en général. En effet, tous les systèmes IRM actuels sont « bridés », car ils se basent sur une estimation du SAR dans un scénario « pire cas », issue de modèles de patients génériques. Un modèle de SAR personnalisé, basé sur une carte de PE spécifique au patient, permettrait de relaxer ces contraintes, d’obtenir un gain de qualité d’image et/ou de temps d’acquisition, et in fine d’améliorer le rapport coût/efficacité de l’IRM.