Simultaneous two-channel MR imaging, single voxel spectroscopy and chemical shift imaging by reconfiguration of a 'standard' Biospec spectrometer

International audienceSimultaneous two channel array proton imaging, single voxel PRESS and CSI acquisitions were demonstrated after reconfiguration and minimum hardware modification of a standard 4.7T BioSpec® spectrometer. Validation of the reconfiguration was assessed in phantoms and in a mouse brain. The modified configuration used the X channel exhibiting similar SNR performances compared to the 1H channel. The SNR gain for the two channel array coil was up to 1.3 compared to the SNR obtained with a reference surface coil. Compared to regular two element coil with quadrature combination, the SNR was improved with an additional gain of 1.3. These modifications could also be applied for any X nucleu

Active optical decoupling circuit for radio frequency endoluminal coil

International audienceDespite the enhanced image provided by multiple-channels array coils, an accurate exploration of bowel diseases and detailed information about the gastrointestinal wall layers are still not available. The use of endoluminal RF coil located in the region of interest could potentially allow good evaluation of tumor invasion or depth of inflammatory processes [1]. However, since metallic coaxial cables are used, patient safety is threatened due to local electric field concentration that can happen and the associated local high Specific Absorption Rate (SAR) [2]. Moreover, in this case, cable isolation and traps cannot be straightforwardly employed due to limited dimension. Signal transmission based onoptical fiber is an alternative to coaxial cables to solve definitively the electromagnetic issues. On a receiver coil, both signal transmission and decoupling have to be insured. For MR signal transmission, the electro-optical conversion has been partially validated based on electro-optic effect of some crystals [3]. In this work, an active optical decoupling circuit for endoluminal coil is presented and compared to a reference coil with regular decoupling using bias signal though coaxial cable

Evaluation of bio-integration of rat knee cartilage repair using in vivo MRI at 7T

National audienceHigh-field magnetic resonance systems allowing high-resolution magnetic resosnance imaging -HR-MRI) is a powerful research tool to visualize and examine hyaline cartilage of small joints non-invasively. Different studies have shown that qualitative assessment of degenerative joint disease, derived from MR images, was reliable. The capability to show pathologic changes throughout the time course of the disease from three-dimensional (3D) datasets has also been demonstrated. However, in vivo quantitative imaging for an accurate determination of cartilage thickness and volume is challenging due to small size of rodent joints and dedicated coils are mandatory. Surgical articular cartilage repair therapies for cartilage defects such as osteochondral autograft transfer, autologous chondrocyte implantation or matrix associated autologous cell transplantation require non invasive technique to evaluate longitudinally the biointegration of the graft. The aim of this study was to follow using 7T MRI the biointegration of biomaterials colonized by mesenchymal stem cells or not after implantation in a calibrated full thickness focal lesion in the rat knee

Design of a four-channel array coil for dual high-resolution rat knee MR Imaging

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Capteur RF à 4 canaux pour la détection de signaux BOLD par IRMf de réponses olfactives chez le rat à 7T

National audienceIntroduction Les capteurs RMN multiéléments ont été introduits en 1990 pour augmenter la sensibilité en réduisant le diamètre des boucles tout en gardant un large volume d'exploration [1] en juxtaposant plusieurs bobines simples. Ces bobines doivent être découplées entre elles pour acquérir simultanément et indépendamment les signaux. Le moyen de découplage le plus utilisé est le découplage géométrique combiné à l'utilisation de préamplificateurs faible bruit à basse impédance d'entrée. Une technique alternative consistant à joindre les bobines par un conducteur commun a permis de réaliser une bobine constituée de deux-canaux sans utilisation de préamplificateurs et avec un découplage approprié entre les canaux [2]. Le principe du découplage était fondé sur la transformation d'impédance [3]. Dans ce travail nous présentons la réalisation d'un capteur constitué de quatre canaux et basée sur ce même principe de découplage. Ce capteur est dédié à la détection de signaux BOLD (blood oxygen level-dependent) par IRMf dans le cerveau du rat. Une expérience d'activation des zones olfactives du rat a été réalisée sur un système Bruker à 7T. Nous présentons les premiers résultats d'activation observée dans le bulbe olfactif (BO) et dans le cortex piriforme (CP) pour lesquels la géométrie du capteur a été optimisée. Matériel et Méthode La figure 1 présente le capteur de réception à quatre canaux conçu pour s'adapter à la morphologie du rat et pour imager les régions d'activation visées. Ce capteur est constitué de quatre boucles rectangulaires de 20x24 mm 2 intérieur avec des pistes de cuivre de 4 mm de large. Il est collé sur un cylindre de 35 mm de diamètre extérieur permettant de couvrir de la tête de l'animal. Des diodes PIN placées sur chacune des boucles assurent le découplage actif avec la bobine d'émission. Le découplage entre les canaux est obtenu par un report du plan de masse à l'intersection de deux canaux voisin, à la fréquence de résonance. Ce découplage est réalisé lors de la construction par l'ajustement des capacités constituant les boucles. Une capacité supplémentaire, annulant la partie imaginaire de l'inductance parasite du plan de masse assure le découplage entre les deux canaux extérieurs. L'adaptation des 4 canaux à 50 Ω pour une fréquence de 300 MHz est réalisé avec un boitier qui a été conçu pour s'interfacer avec le système Bruker avance I et II. Un masque permet de délivrer aux rats anesthésiés une odeur de façon synchronisée avec la séquence d'imagerie (séquence EPI, TR/TE=1000/19ms, FOV 2.5x2.5 cm, 128x128 pixels) de manière à détecter la réponse à ces stimulations olfactives. Résultats La mesure des paramètres S du capteur est présentée sur la figure 2. Cette mesure, réalisée à l'aide d'un analyseur de réseau vectoriel 4 ports, montre l'adaptation de chacun des canaux et un couplage entre eux inférieur à-20 dB. Le rapport signal sur bruit du capteur réalisé est environ 2 fois plus élevé dans la zone du cortex piriforme que celui d'une antenne quatre canaux Rapid Biomed pur le cerveau de rat. La figure 3 montre un premier résultat d'activation BOLD par IRMf obtenu dans le bulbe olfactif et dans le cortex piriforme d'un rat pendant une stimulation olfactive (extrait de verveine). Conclusion Le principe de découplage par conducteur commun a été montré sur un capteur quatre-canaux. Les performances de ce capteur ont été validées par la mesure des paramètres S et par des résultats d'activation BOLD en IRMf du cerveau de rat

Validation du principe de conversion de champ magnétique RF par une technique électro-optique adaptée à l'IRM endoluminale

National audienceIntroduction L'exploration de zones profondes par IRM chez l'homme utilisant des capteurs externes ne permet pas toujours de réaliser 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. Quelques équipes ont développé des capteurs déportés avec une transmission par fibre optique [1]. Par contre, l'utilisation de ces méthodes optiques reste limitée par des problèmes d'encombrement et la nécessité d'alimentation à l'intérieur du capteur endoluminal. Dans ce travail nous présentons une expérience permettant de mesurer un champ magnétique à l'aide d'un capteur RMN classique couplé à un cristal électro-optique (EO). Les cristaux EO présentent un indice de réfraction qui dépend linéairement de l'amplitude d'une composante du champ électrique appliquée au cristal, via l'effet Pockels. Cette propriété permet de les utiliser comme détecteurs diélectriques passifs, dédiés à la mesure vectorielle et non perturbatrice de champs électriques [2]. L'expérience est réalisée à 127 MHz, en vue de la réalisation d'une sonde endoluminale à 3T. Matériel et Méthode L'expérience, présentée sur la figure 1, a été réalisée pour valider la conversion du champ magnétique en un signal électrique. Une boucle circulaire en cuivre de 10 cm de diamètre constitue l'émetteur de champ magnétique large bande. Cette émetteur est alimenté par un synthétiseur RF fournissant un signal de fréquence 127 MHz et une puissance variant entre-60 dBm et 14 dBm. Cette puissance électrique est transformée en champs magnétique par l'émetteur. Le capteur présenté sur la figure 2a) représente un capteur RMN de base à connexion galvanique, il est adapté à 50 Ω pour une fréquence de 127 MHz. Ce capteur, placé devant la boucle émettrice RF, transforme le champ magnétique en ddp. Cette ddp est appliquée sur les deux faces opposées d'un cristal EO (LiNbO3) à l'aide de deux électrodes en cuivre. Une diode laser (=1.55 µm) émet un faisceau optique vers le cristal EO. La polarisation du faisceau est modulée en fonction de la ddp appliqué au cristal. On utilise une lame demi-onde pour placer nos mesures au maximum de linéarité et de sensibilité puis une lame quart-d'onde pour garder uniquement la modulation par effet Pockel. Cette modulation est convertie en un signal électrique à l'aide d'une photodiode. Ce signal modulé est amplifié et envoyé vers un analyseur de spectre. Résultats La figure 2b) présente la puissance mesurée () par l'analyseur de spectre en fonction de la puissance émise par le synthétiseur (). Le second axe des abscisses présente le champ magnétique B x produit par la puissance , au centre de la boucle émettrice. La courbe montre une dynamique de mesure de plus de 60 dB, une bonne linéarité et un champ magnétique minimal détectable de 163 pT. Conclusion L'amplitude du champ magnétique RMN à mesurer en IRM étant compris entre nano et micro Tesla, ces résultats montrent la faisabilité de réalisation d'une sonde dédiée à l'IRM par voie endoluminale utilisant une transmission optique

Morphological assessment of non-human primate models of osteoarthritis: Comparisons of HR-MRI with CT arthrography (CTA)

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Deep Inelastic Scattering in Conformal QCD

We consider the Regge limit of a CFT correlation function of two vector and two scalar operators, as appropriate to study small-x deep inelastic scattering in N=4 SYM or in QCD assuming approximate conformal symmetry. After clarifying the nature of the Regge limit for a CFT correlator, we use its conformal partial wave expansion to obtain an impact parameter representation encoding the exchange of a spin j Reggeon for any value of the coupling constant. The CFT impact parameter space is the three-dimensional hyperbolic space H3, which is the impact parameter space for high energy scattering in the dual AdS space. We determine the small-x structure functions associated to the exchange of a Reggeon. We discuss unitarization from the point of view of scattering in AdS and comment on the validity of the eikonal approximation. We then focus on the weak coupling limit of the theory where the amplitude is dominated by the exchange of the BFKL pomeron. Conformal invariance fixes the form of the vector impact factor and its decomposition in transverse spin 0 and spin 2 components. Our formalism reproduces exactly the general results predict by the Regge theory, both for a scalar target and for gamma*-gamma* scattering. We compute current impact factors for the specific examples of N=4 SYM and QCD, obtaining very simple results. In the case of the R-current of N=4 SYM, we show that the transverse spin 2 component vanishes. We conjecture that the impact factors of all chiral primary operators of N=4 SYM only have components with 0 transverse spin.Comment: 44+16 pages, 7 figures. Some correction