Étude sur l’application de coussins à constante diélectrique élevée dans l’IRM fœtale à 3T

Contexte

Avec les progrès des technologies d’imagerie médicale, l’IRM fœtale (imagerie par résonance magnétique) est de plus en plus utilisée dans le diagnostic prénatal. Comparée à l’échographie, l’IRM offre une meilleure résolution des tissus mous et un meilleur contraste, en particulier pour l’imagerie de structures complexes telles que le cerveau, les poumons et la colonne vertébrale du fœtus. Cependant, avec l’augmentation de l’intensité du champ magnétique, l’IRM à 3T fait face à deux défis techniques majeurs dans l’imagerie fœtale : premièrement, la dégradation de la qualité de l’image due aux effets diélectriques, et deuxièmement, l’augmentation du taux d’absorption spécifique (Specific Absorption Rate, SAR). L’augmentation du SAR peut non seulement présenter un risque potentiel d’effets thermiques pour le fœtus et la mère, mais aussi limiter l’ajustement des paramètres d’imagerie, affectant ainsi la qualité de l’image et le temps de numérisation.

Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont commencé à explorer l’utilisation de coussins à constante diélectrique élevée (High Dielectric Constant, HDC) dans l’IRM fœtale à 3T. Les coussins HDC, en ajustant la longueur d’onde du champ radiofréquence, peuvent améliorer l’homogénéité du champ radiofréquence, réduire les artefacts diélectriques et diminuer les valeurs de SAR. Bien que des études de simulation électromagnétique aient montré le potentiel des coussins HDC dans l’IRM à 3T, leur efficacité dans les scans réels de femmes enceintes n’a pas encore été pleinement validée. Par conséquent, cette étude vise à évaluer les effets cliniques des coussins HDC sur l’amélioration de la qualité de l’image et la réduction du SAR dans l’IRM fœtale à 3T.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Zhengyang Zhu, Xunwen Xue, Tang Tang et plusieurs autres auteurs, issus de plusieurs institutions telles que l’hôpital affilié Drum Tower de l’Université de Nanjing, l’Institut de technologie avancée de Shenzhen de l’Académie chinoise des sciences, et le groupe United Imaging Healthcare. L’article a été publié en 2025 dans le Journal of Magnetic Resonance Imaging sous le titre “Improving Image Quality and Decreasing SAR with High Dielectric Constant Pads in 3T Fetal MRI”.

Méthodologie et résultats

Participants et conception de l’étude

Cette étude prospective observationnelle monocentrique a recruté 168 femmes enceintes, dont 128 ont subi une séquence d’imagerie par résonance magnétique en précession libre en régime permanent équilibré (Balanced Steady-State Free Precession, bSSFP), et 40 ont subi une séquence d’écho de spin rapide en un seul coup (Single-Shot Fast Spin-Echo, SSFSE). Les caractéristiques cliniques des participantes incluaient l’âge gestationnel (Gestational Age, GA), l’indice de liquide amniotique (Amniotic Fluid Index, AFI), le tour de taille (Abdominal Circumference, AC), l’indice de masse corporelle (Body Mass Index, BMI) et la position du fœtus.

Conception et fabrication du coussin HDC

L’équipe de recherche a conçu un matériau à constante diélectrique élevée composé d’un mélange de titanate de baryum (BaTiO3) et d’eau lourde (D2O) dans un rapport de 4:1, qui a été rempli dans 10 sacs en plastique de dimensions 350 mm × 40 mm × 15 mm pour former le coussin HDC. La permittivité relative et la conductivité électrique du coussin étaient respectivement de 223,699 et 0,372 S/m.

Acquisition IRM et analyse d’image

Toutes les participantes ont d’abord été scannées avec le coussin HDC en axial, coronal et sagittal, puis rescannées sans le coussin. L’analyse de la qualité de l’image comprenait une analyse quantitative (rapport signal sur bruit SNR et rapport contraste sur bruit CNR) et une analyse qualitative (évaluation par trois radiologues de la qualité globale de l’image, des artefacts diélectriques et de la confiance diagnostique). De plus, les valeurs de SAR total du corps ont été enregistrées.

Résultats principaux

1. Amélioration de la qualité de l’image :

   • Avec le coussin HDC, le SNR a augmenté en moyenne de 41,45 % et le CNR de 54,05 % pour la séquence bSSFP.
     
   • Pour la séquence SSFSE, le SNR a augmenté en moyenne de 258,76 % et le CNR de 459,55 %.
     
   • L’analyse qualitative a montré une amélioration significative de la qualité globale de l’image, une réduction des artefacts diélectriques et une augmentation de la confiance diagnostique avec le coussin HDC.

2. Réduction des valeurs de SAR :

   • Pour la séquence bSSFP, le SAR total du corps a diminué de 32,60 %.
     
   • Pour la séquence SSFSE, le SAR total du corps a diminué de 15,40 %.

3. Corrélation entre les caractéristiques cliniques et les changements de qualité d’image :

   • Aucune corrélation significative n’a été trouvée entre les changements de qualité d’image et les caractéristiques cliniques des participantes (comme l’âge gestationnel, l’indice de liquide amniotique, le tour de taille, etc.).

Conclusion et implications

Cette étude démontre que l’utilisation de coussins HDC dans l’IRM fœtale à 3T peut significativement améliorer la qualité de l’image, réduire les artefacts diélectriques et diminuer les valeurs de SAR. Ces résultats soutiennent fortement l’application clinique des coussins HDC, en particulier pour améliorer la sécurité et la qualité de l’imagerie fœtale.

Points forts de l’étude

1. Innovation : Cette étude est la première à valider l’efficacité des coussins HDC dans un environnement clinique pour l’IRM fœtale à 3T, comblant ainsi le fossé entre les simulations électromagnétiques et les applications pratiques.
2. Pratique : La conception simple et facile à utiliser des coussins HDC permet d’améliorer significativement la qualité de l’image et la sécurité sans augmenter la complexité de la numérisation.
3. Applicabilité large : Les résultats montrent que les coussins HDC sont efficaces chez des femmes enceintes à différents stades de grossesse, avec des tours de taille et des positions fœtales variés, ce qui indique un potentiel clinique étendu.

Perspectives futures

Bien que cette étude ait obtenu des résultats positifs, certaines limites subsistent. Par exemple, les coussins HDC étant fabriqués sur mesure, leur reproductibilité et leur production standardisée nécessitent des recherches supplémentaires. De plus, les études futures pourraient explorer l’efficacité des coussins HDC dans d’autres séquences IRM et leur compatibilité avec les appareils IRM de différents fabricants.

Les résultats de cette étude ouvrent de nouvelles perspectives pour l’amélioration technique de l’IRM fœtale à 3T et pourraient être largement appliqués dans la pratique clinique à l’avenir.