In vivo imaging of mice colon wall using dedicated endorectal coils

International audienceIntroduction: the overall purpose of this project is to develop and optimize endorectal coils (EC) to assess more precisely the colon wall on a mouse model of colitis(1). Indeed, imaging the colon wall requires a high spatial resolution and SNR(2) to improve the therapeutics responses(3)

Endoluminal MRI coils for mice rectal wall assessment

Communication affichéeInternational audienceBackground and purpose: MRI is well suited to investigate human body and provide a good spatial resolution and contrast for the characterization and staging of lesions (1). Nevertheless, rectal wall assessment requires an even higher spatial resolution for visualizing different wall layers (2) (0.1-0.5 mm) in detail still within a limited acquisition time. Endoluminal coil is drastically increasing local signal-to-noise ratio (SNR) compared to external coils. The purpose of the research project is to assess mice rectal wall for lesion characterization and staging (colorectal cancer and inflammatory bowel disease) using MRI combined with confocal endomicroscopy and conventional endoscopy (4). In this abstract, endoluminal coils were built and assessed compared to volume coil to explore rectal region in mice

Endoluminal MRI coils for mice rectal wall assessment

Communication affichéeInternational audienceBackground and purpose: MRI is well suited to investigate human body and provide a good spatial resolution and contrast for the characterization and staging of lesions (1). Nevertheless, rectal wall assessment requires an even higher spatial resolution for visualizing different wall layers (2) (0.1-0.5 mm) in detail still within a limited acquisition time. Endoluminal coil is drastically increasing local signal-to-noise ratio (SNR) compared to external coils. The purpose of the research project is to assess mice rectal wall for lesion characterization and staging (colorectal cancer and inflammatory bowel disease) using MRI combined with confocal endomicroscopy and conventional endoscopy (4). In this abstract, endoluminal coils were built and assessed compared to volume coil to explore rectal region in mice

Endorectal coil combined with a dedicated protocol for the assessment of colon abnormalities on a mouse model of colitis

International audienceBackground and purpose: imaging the wall of digestive tract requires an important spatial resolution but also different kind of contrast for visualizing wall layers(1) in detail. Using local endoscopic MR coils is drastically increasing the local SNR compared to external coils(2). The overall purpose of this project is to combine MRI with endoluminal optical modalities(3) to provide new tools and protocols for lesion characterization and staging (colorectal cancer and inflammatory bowel disease)

SRM in vivo pour l’étude de la composition tissulaire colorectale : résultats préliminaires

National audienceBut de l'étude :En IRM, la caractérisation et la stadification des lésions tissulaires dues au cancer colorectal (CCR) s’effectuent habituellement sur la base des informations anatomiques obtenues à l’aide de l’imagerie. La spectroscopie de résonance magnétique (SRM) permet l’analyse du contenu biochimique des zones d’intérêt et aurait donc le potentiel de préciser le diagnostic. Nous présentons pour la 1re fois l’implémentation de la SRM in vivo chez le petit animalpour l’analyse des structures coliques, à l’aide de capteurs endorectaux(CER) dédiés [1].Matériel et méthodes :Les acquisitions ont été réalisées chez 4 souris saines sur un aimant 4.7T Bruker. Après anesthésie de l’animal, le CER est inséré dans le côlon de l’animal et une séquence axiale pondérée T1 (temps d’acquisition = 9min, TR/TE = 20/6,7ms, BP = 130Hz/px, matrice = 192x192, FOV = 16x16mm², pixel = 83x83μm², coupe = 234μm) est acquise pour analyser une portion de côlon et repérer les zones d’intérêts. Sur ces images, plusieurs voxels (PRESS, volume de 1μL, TE/TR = 12.3/1500 ms, accumulations = 64, pulses hermitien avec des largeurs de bandes passantes de 5400 Hz pour les 90° et 3420 Hz pour les 180°, temps d’acquisition inférieur à 3 min) sont prescrits et acquis dans le complexe colique, les graisses viscérales, etc. Les spectres sont corrigés afin de réduire l’effet des courants de Foucault induits.Une analyse quantitative [2] est menée de manière à tirer un indicateur de la fraction de graisse (Fat Fraction) et, quand cela est possible, de la composition en lipides (acides gras saturés (SFA), polyinsaturés (PUFA) et monoinsaturés (MUFA)).Résultats : La figure 1 illustre trois spectres acquis respectivement dans (1) le complexe colique, (2) la lumière(lumen) et (3) les graisses viscérales. Sur la base de ces spectres, il est possible d’identifier certains composés biochimiques (« squelette deglycerol » (c) ou méthylène (i) par exemple). L’analyse quantitative de ces spectres montre une fraction graisseuse faible dans la lumière, la composition en MUFA et PUFA équivalente entre les Figure 1 – Image de RMN pondérée T1 permettant le positionnement des voxels de SRM acquis dans différentes structures : complexe colique (1), lumière (2) et graisse viscérale (3). graisses viscérales et le complexe colique, alors qu’une différence notable est observée entre ces deux régions pour ce qui concerne la composition en acide gras saturés.Discussion : L’utilisation de CER permet de grandement diminuer le volume des voxels prescrits, jusqu’à 0.12μL,et d’améliorer la spécificité des acquisitions, tout en gardant un RSB suffisamment élevé (>500), des temps d’acquisition suffisamment courts (< 3min). Les spectres acquis dans le complexe colique montrent un important contenu lipidique qui peut s’expliquer par la composition du complexe colique riche en tissu adipeux (notamment au niveau de la séreuse). Une étude future plus poussée permettra d’évaluer plus précisément l’apport de la technique dans la caractérisation des lésions colorectales et plus précisément dans l’analyse de l’évolution de la composition graisseuse au cours du développement du CCR.Références :1. Dorez H. et al, Endoluminal high-resolution MR imaging protocol for colon walls analysis in a mouse model of colitis. Magn Reson Mater Phys Biol Med. 10:1–13 2016.2. Leporq B, Lambert S A, Ronot M, Vilgrain, V, Van Beers B E, Quantification of the triglyceride fatty acid composition with 3.0 T MRI, NMR in Biomedicine, (2014). 27(10):1211-21Remerciements :LABEX PRIMES (ANR-11-LABX-0063)

Imagerie de la paroi colique chez la souris à l’aide de capteur de réception IRM endoluminaux dédiés

International audienceContexte et objectif : L’IRM est aujourd’hui largement utilisée pour l’imagerie de l’abdomen [1]. Elle offre une bonne résolution spatiale et un excellent contraste, particulièrement adapté pour la caractérisation et la stadification des lésions tissulaires [2]. Cependant, l’imagerie de la paroi digestive requiert une résolution spatiale plus importante pour en visualiser en détails les différentes couches [3] (de 0.1 à 0.8mm chez la souris) tout en contenant la durée d’acquisition. Les capteurs endoluminaux offrent un rapport signal à bruit (RSB) local bien plus important que celui d’une bobine volumique [4]. L’objectif de ce projet de recherche est de combiner l’IRM avec des modalités optiques afin d’obtenir de nouveaux outils et protocoles pour la caractérisation et la stadification des lésions tissulaires du côlon. Cet abstract présente le développement et la caractérisation de capteurs endoluminaux, comparés aux résultats obtenus avec une bobine volumique, dans le cadre de l’exploration des régions rectales et coliques sur unmodèle de souris induisant des colites (induction chimique par traitement au DSS + AOM [5])

In vivo imaging of mice colon wall using dedicated endorectal coils

International audienceIntroduction: the overall purpose of this project is to develop and optimize endorectal coils (EC) to assess more precisely the colon wall on a mouse model of colitis(1). Indeed, imaging the colon wall requires a high spatial resolution and SNR(2) to improve the therapeutics responses(3)

Imageries endoluminales IRM-optique pour l'analyse du côlon chez la souris

National audienceL'évaluation des lésions tissulaires du tube digestif est un enjeu majeur dans la compréhension de la physiopathologie du cancer colorectal et des maladies inflammatoires chroniques de l'intestin. L'objectif de ce projet de recherche est d'évaluer ces lésions à l'aide de l'IRM à haute résolution spatiale combinée à la spectrophotométrie optique (SPO), l'endomicroscopie confocale (EMC) et l'endoscopie conventionnelle sur modèles murins. Des capteurs IRM endoluminaux à découplage actif dédiés au côlon de la souris ont été développés afin de fournir des informations à caractères anatomiques. Un dispositif commercial d'EMC de fluorescence (CellVizio de MKT®) munie d'une sonde à fibres optiques, insérable dans le canal opérateur de l'endoscope dédié (Storz®) permet d'obtenir des clichés du réseau microvasculaire pariétal. Enfin, un banc de SPO de réflectance et de fluorescence a été réalisé afin d'apporter un outil d'analyse in vivo. Un protocole d'examen combinant les différentes modalités a été mis en place de façon à analyser de manière séquentielle les lésions tissulaires colorectales chez la souris (c57b6j- traitées au DSS). Les premiers résultats montrent qu'il est possible de réaliser des capteurs miniatures dont les dimensions sont compatibles avec celles des voies naturelles de la souris. Les capteurs ont été, dans un premier temps, caractérisés sur des fantômes de tests et montrent un rapport signal à bruit (RSB) augmenté d'un facteur 5 (au voisinage du capteur) par rapport à une bobine volumique commerciale. Puis, dans un second temps, chez la souris ou le RSB est également augmenté d'un facteur 5 après corrections des différences entre les images. Les images obtenues in vivo montrent qu'il est possible de différencier les structures anatomiques au voisinage du capteur (paroi colique et zones musculaires). Le calcul de la dimension fractale (DF) et d'un indice de lacunarité (IL) sur 8 images d'EMC montrent des différences significatives entre les zones atteintes par l'inflammation (DF=1.52 ± 0.13 et IL=0.1± 0.08) et les zones saines (DF=1.63 ± 0.015 et IL=0.06 ± 0.012). Le RSB plus élevé des capteurs endoluminaux permet d'augmenter significativement la résolution spatiale de l'image sur une épaisseur typique de tissu de 3 4mm autour de la sonde. Ces capteurs semblent donc mieux adaptés à l'investigation des lésions tissulaires colorectales que les antennes volumiques. L'analyse de la DF et de l'IL sur les images obtenues en EMC prouve qu'il est possible d'extraire des paramètres quantitatifs permettant d'évaluer le caractère d'un tissu (pathologique ou sain). La SPO a montré une bonne corrélation entre les spectres théoriques d'absorbance de l'hémoglobine et de la désoxyhémoglobine avec les spectres obtenus chez la souris (après ajustement numérique de ceux-ci à l'aide d'un modèle simple)