Conversion électro-optique du signal et découplage actif d'un capteur IRM endoluminal à liaison optique

International audienceUne boucle endoluminale radiofréquence (RF) située à proximité de la zone à examiner permet d'avoir localement un rapport signal sur bruit élevé qui peut être mis à profit pour augmenter la résolution spatiale des images de RM. Ce type de capteur permet en particulier d'analyser la paroi de l'intestin qui permettrait d'améliorer le bilan d'extension tumorale [1]. Malheureusement, les câbles coaxiaux, couramment utilisés pour transmettre le signal RMN et le courant nécessaire au découplage actif du capteur de réception, peuvent induire des échauffements des tissus compromettant l'utilisation clinique d'un tel capteur. En effet, le champ électrique E z accompagnant le champ magnétique RF B 1 , induit des courants RF le long du câble et augmente ainsi le taux d'absorption spécifique (TAS) local [2]. Afin d'assurer la sécurité du patient, l'utilisation d'une connexion optique est une solution alternative élégante pour supprimer ces risques d'échauffements. La conversion électro-optique (EO) des signaux [3] et le découplage optique [4] sont démontrés sur la base d'un capteur endoluminal

Conversion électro-optique du signal et découplage actif d'un capteur IRM endoluminal à liaison optique

International audienceUne boucle endoluminale radiofréquence (RF) située à proximité de la zone à examiner permet d'avoir localement un rapport signal sur bruit élevé qui peut être mis à profit pour augmenter la résolution spatiale des images de RM. Ce type de capteur permet en particulier d'analyser la paroi de l'intestin qui permettrait d'améliorer le bilan d'extension tumorale [1]. Malheureusement, les câbles coaxiaux, couramment utilisés pour transmettre le signal RMN et le courant nécessaire au découplage actif du capteur de réception, peuvent induire des échauffements des tissus compromettant l'utilisation clinique d'un tel capteur. En effet, le champ électrique E z accompagnant le champ magnétique RF B 1 , induit des courants RF le long du câble et augmente ainsi le taux d'absorption spécifique (TAS) local [2]. Afin d'assurer la sécurité du patient, l'utilisation d'une connexion optique est une solution alternative élégante pour supprimer ces risques d'échauffements. La conversion électro-optique (EO) des signaux [3] et le découplage optique [4] sont démontrés sur la base d'un capteur endoluminal

Microsystème électro-optique pour l'IRM par voie endoluminale

Le dépistage du cancer colorectal par IRM à des stades précoces exige l'obtention des images avec une résolution spatiale suffisante. L'acquisition d'images de résolution spatiale submillimétrique peut être réalisée avec des capteurs endoluminaux placés au plus proche de la zone à explorer. Les développements de ce type de capteur ont été compromis par des aspects liés à la sécurité du patient en raison des échauffements localisés qui ont lieu avec une liaison galvanique reliant le capteur au système d'imagerie. Pour pallier ces problèmes de sécurité, nous proposons de développer un capteur magnétique déporté grâce à une transmission par fibre optique. Deux points importants doivent être traités pour réaliser ce capteur : le découplage actif de la boucle endoluminale et le transport optique de l'information RMN.Un système de découplage actif optique a été réalisé puis caractérisé sur banc et en IRM (in-vitro). Les résultats montrent que le découplage optique est efficace et ses performances sont comparables avec un système de découplage conventionnel.Le transport optique du signal RMN a été réalisé en couplant un cristal Electro-Optique à la boucle résonnante endoluminale. Ce cristal permet une modulation de l'état de polarisation du faisceau optique. Les résultats de caractérisation du capteur en termes de linéarité, dynamique et sensibilité sur un banc optique montrent sa faisabilité.Detection of colorectal cancer by MRI at is early stages requires images with high spatial resolution. Submillimetric spatial resolution images can be achieved with MRI endoluminal receiver coil placed as close as possible to the region of interest. However using this type of receiver is laways limited by security issues related to patient safety due to licalized heating which appear with a galvanic connection between the receiver coil and the imaging system. To address this problem, we propose to develop an non-invasive optically deported characterization of NMR Radiofrequency signal. Two important points need to be adressed to achieve this receiver : active endoluminal loop decoupling and optical signal transport.A system of active optical decoupling has been achieved ans characterized on bench and in MRI (in-vitro). The results show that the optical decoupling is efficent and its performance is comparable to a conventional decoupling system ;The optical transmission of the NMR signal has been achieved by associating a passive Electro-Optical crystal transducer to the resonant receiver coil. This crystal allows a modulation of the polarization state of the laser probe beam. The results of sensor’s characterization on an optical bench concerning is linearity, its sensitivity and its dynamic, show the feasability

ENDOLUMINAL MR RECEIVER COIL BASED ON ELECTRO-OPTICAL CONVERSION AND ACTIVE OPTICAL DECOUPLING

International audienceThe use of endoluminal coil in magnetic resonance imaging (MRI) located close to the region of interest enhances image spatial/temporal resolution using the local signal-to-noise ratio (SNR) gain. Wall bowel analysis could be then performed and wall layer could be distinguished for a better diagnosis and characterization of inflammation and lesions [1]. Conventionally, coaxial cables connecting the MRI console and the receiver endoluminal coil are used to transmit the NMR signal and the DC bias current used for active decoupling. However, patient safety can be compromised by heating of tissues located in proximity of these cables. In fact, the electric field accompanying the radiofrequency (RF) magnetic field B1 induces high-frequency currents along the metallic wire and thus increases the specific absorption rate (SAR) by the tissues lying nearby [2]. To ensure full patient safety, an optical fiber was chosen as an alternative solution to transfer optically the RMN and the DC decoupling signal. Both electrical signals are converted into optical signals: the conversion of NMR signal is based on Pockels effect ensured by an electro-optical (EO) crystal which its refractive indexes change according to an applied electric field. While DC signal is converted by the use of optoelectronic devices. The electro-optical (EO) conversion and the active optical-base decoupling were demonstrated and proven separately in previous works [3], [4]. In the following, the results of these previous works are presented and a novel type of endoluminal receiver coil combining both optical transmission and active optical decoupling was designed

Potentialities of an Electro-Optic Crystal Fed by Nuclear Magnetic Resonant Coil for Remote and Low-Invasive Magnetic Field Characterization

International audience— In this paper, we demonstrate the use of a LiTaO 3 crystal associated with a typical nuclear magnetic resonant loop coil to perform an optically remote radio frequency magnetic-field characterization. The whole transduction scheme is theoretically and experimentally studied. The measurement dynamics reaches 60 dB. The minimum detectable magnetic field is lower than 1 nT, which corresponds to an induced inner crystal electric field as low as 30 mV/m. To evaluate the spatial potentialities of the sensor, a 1-D mapping of the field along an asymmetric butterfly-shaped loop coil is performed. The result is in good agreement with finite-difference time-domain simulations and demonstrates the vectorial behavior of the sensor device

Capteur utilisant un guide d'onde électro-optique pour la mesure du champ magnétique RF sub-pT par voie optique : application à l'IRM endoluminale

International audienceUn capteur endoluminal haute sensibilité à liaison optique dédié à détecter le champ magnétique pour l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est en construction. Ce capteur permettra à la fois de transmettre optiquement le signal radiofréquence (RF) détecté et d'être découplé optiquement pour améliorer l'uniformité du rapport signal sur bruit des images de RM. Ces deux fonctions sont séparées dans ce papier. Un guide d'onde Ti:LiNbO 3 électro-optique (EO) est associé à une boucle endoluminale RF pour convertir le signal RF en un signal optique en se basant sur l'effet Pockels. Ce signal est transmis optiquement par des fibres optiques pour garantir la sécurité des patients. Les expériences ont démontré que la gamme dynamique de la puissance d'entrée dépasse les 100 dB et que le plus petit champ magnétique détecté vaut 0,3 pT

Unbiased Electro-Optic Waveguide as a Sensitive Nuclear Magnetic Resonance Sensor

International audience— A pigtailed Ti:LiNbO 3 waveguide is here associated to a specific nuclear magnetic resonant coil to perform a low invasive magnetic field measurement. The developed device exploits a passive electro-optic transduction between the measured magnetic field and polarization state modulation of a laser probe beam. Because of the use of integrated optics, the coil electromotive force induces a dramatically enhanced electric field, thus leading to sensitivity improvement. A minimum detectable magnetic field lower than 60 fT · Hz −1/2 is achieved at the resonant frequency of 128 MHz. A dynamic range exceeding 100 dB is experimentally demonstrated