Sélection optimale des capteurs pour l'IRM mammaire en décubitus dorsal avec correction du mouvement à l'aide d'une bobine portable

Étude sur la correction de mouvement pour l’IRM mammaire en position supine basée sur une bobine portable

Contexte académique

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil crucial dans le diagnostic et le suivi du cancer du sein. Actuellement, l’IRM mammaire standard se fait généralement en position ventrale, qui aide à minimiser les artefacts dus au mouvement respiratoire. Cependant, cette position n’est pas toujours confortable pour les patientes et présente des différences de forme et de position du sein par rapport à la position dorsale couramment utilisée lors des interventions chirurgicales, des échographies, de la radiothérapie et d’autres interventions cliniques. Par conséquent, le développement de l’IRM mammaire en position dorsale revêt une importance clinique significative, bien qu’elle soit plus sensible aux artefacts de mouvement.

Pour réduire les artefacts respiratoires dans l’IRM mammaire en position dorsale, plusieurs stratégies ont été proposées, notamment les techniques d’apnée, les techniques de déclenchement ou de réorganisation respiratoire, ainsi que la correction de mouvement non rigide rétrospective basée sur des navigateurs ou des capteurs de mouvement. Parmi celles-ci, l’utilisation de capteurs de mouvement pour la correction s’avère être une méthode efficace. Cependant, l’utilisation traditionnelle de la ceinture respiratoire présente des limites dans l’IRM mammaire en position dorsale, surtout lorsqu’une bobine portable (comme la « Bracoil ») est utilisée, car la ceinture ne peut pas être placée directement sous la bobine, entraînant une acquisition de signal inexacte. Ainsi, les chercheurs ont exploré l’utilisation d’accéléromètres compatibles avec l’IRM comme alternative pour optimiser la correction du mouvement.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Karyna Isaieva, Nicolas Weber, Lena Nohava et autres, issus de l’Université de Lorraine (France), du Centre Médical Universitaire de Vienne (Autriche) et d’autres institutions. La recherche a bénéficié du soutien de l’Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) et du Fonds Européen de Développement Régional. L’article a été publié en 2025 dans la revue IEEE Transactions on Biomedical Engineering.

Processus de recherche

Sujets et acquisition de données

L’étude a inclus 10 volontaires féminines en bonne santé, avec un total de 17 examens IRM mammaires en position dorsale réalisés. Les scans ont été effectués sur un appareil Siemens Prisma 3T équipé de la bobine portable « Bracoil ». Pendant les scans, sept accéléromètres compatibles IRM (capteurs Marmot) ont été fixés sur la Bracoil, tout en enregistrant les signaux respiratoires à l’aide d’une ceinture respiratoire. De plus, des images issues de séquences T1 pondérées 3D à faible résolution, T2 pondérées 2D à haute résolution et T1 pondérées 3D à haute résolution ont été acquises.

Traitement des données physiologiques

Les signaux de la ceinture respiratoire ont été traités par filtrage passe-bas et correction de dérive quadratique, tandis que les signaux des accéléromètres ont été filtrés par un filtre passe-bande (fréquences de coupure à 0,03 Hz et 0,3 Hz). Les chercheurs ont également conçu un algorithme pour détecter les déplacements des capteurs et exclure les données des capteurs ayant subi de grands déplacements. Pour évaluer l’indépendance des capteurs, une décomposition en valeurs singulières (SVD) a été appliquée aux signaux des capteurs, et l’erreur quadratique moyenne normalisée (NRMSE) a été calculée.

Reconstruction d’image

La reconstruction des images a utilisé l’algorithme GRICS (Generalized Reconstruction by Inversion of Coupled Systems), qui résout itérativement l’image corrigée et les paramètres du modèle de mouvement. L’étude a comparé deux stratégies de correction de mouvement : une basée sur des séquences T2 pondérées 2D à haute résolution (modèle 2D), et l’autre basée sur des séquences T1 pondérées 3D à faible résolution (modèle 3D).

Évaluation quantitative et qualitative

La qualité des images a été évaluée en utilisant l’indice de netteté (Sharpness Index, SI), et le renforcement de netteté (Sharpness Enhancement, SE) a été calculé pour comparer l’efficacité des différentes méthodes de correction. De plus, la précision du modèle de mouvement a été évaluée en comparant les déplacements prédits avec les déplacements réels observés dans les images IRM en temps réel, en utilisant la somme moyenne des distances (Mean Sum of Distances, MSD) comme métrique. Enfin, deux radiologues ont attribué des scores qualitatifs aux images afin d’évaluer la qualité des différentes méthodes de correction.

Résultats de l’étude

Analyse des données physiologiques

L’étude a montré que la position des accéléromètres a un impact significatif sur la qualité du signal, certains emplacements permettant de maintenir une meilleure stabilité des capteurs. De plus, l’analyse SVD a révélé que les signaux des capteurs présentent une forte indépendance, un seul capteur expliquant seulement 45 % à 70 % des données de mouvement totales.

Évaluation quantitative

Dans les séquences T2 pondérées 2D, la méthode de correction utilisant tous les accéléromètres a surpassé de manière significative celle utilisant un seul capteur ou la ceinture respiratoire. Dans les séquences T1 pondérées 3D, la méthode utilisant tous les accéléromètres a également donné les meilleurs résultats, mais sans différence significative. De plus, la correction basée sur le modèle 2D a surpassé celle basée sur le modèle 3D.

Évaluation du modèle de mouvement

Le modèle 2D a mieux performé dans la prédiction des déplacements, avec une correspondance significativement meilleure avec les images en temps réel que le modèle 3D. L’analyse MSD a montré que l’erreur moyenne du modèle 2D se situait entre 30 % et 60 %, tandis que celle du modèle 3D était plus élevée.

Évaluation qualitative

Les scores attribués par les radiologues ont montré que la méthode de correction utilisant tous les accéléromètres était significativement supérieure à celle utilisant la ceinture respiratoire, avec aussi un meilleur classement des images. Les images typiques montrent que la méthode utilisant tous les accéléromètres réduit efficacement les artefacts, notamment dans les zones périphériques du sein.

Conclusions et implications

L’étude montre que le modèle de mouvement basé sur des séquences T2 pondérées 2D à haute résolution est plus précis dans l’IRM mammaire en position dorsale. De plus, la méthode de correction utilisant plusieurs accéléromètres compatibles IRM est significativement meilleure que la ceinture respiratoire traditionnelle, surtout lors de l’utilisation d’une bobine portable. Cette découverte fournit une référence technique importante pour les futures applications cliniques de l’IRM mammaire en position dorsale.

Points forts de la recherche

1. Méthode corrective innovante : Cette étude évalue pour la première fois de manière systématique l’efficacité de l’utilisation de plusieurs accéléromètres dans une bobine portable pour la correction du mouvement, offrant une nouvelle solution pour l’IRM mammaire en position dorsale.
2. Avantage multi-capteurs : L’étude montre que l’utilisation combinée de plusieurs accéléromètres améliore considérablement la précision de la correction du mouvement, fournissant une base importante pour l’optimisation future des capteurs.
3. Valeur clinique : Cette recherche pose les bases techniques pour les scanners IRM en position dorsale chez les patientes atteintes de cancer du sein, promettant d’améliorer la précision diagnostique et l’expérience des patientes.

Perspectives futures

Les chercheurs prévoient d’optimiser davantage la configuration des capteurs pour améliorer la qualité des signaux de mouvement et appliqueront cette technologie à des patientes atteintes de cancer du sein dans des études futures. Cette recherche jette les bases solides pour une application plus large de l’IRM mammaire en position dorsale.