Implantable NMR microcoils for metabolic imaging and spectroscopy
Micro-antennes RMN implantables pour la spectroscopie et l'imagerie métabolique
Résumé
MRS, two techniques derived from NMR, are increasingly used to study brain function andanatomy and to diagnose and evaluate a wide range of brain pathologies. However, the inherent lowsensitivity of NMR still hinders the accurate analysis of very small brain regions. The aim of this thesiswas to explore a solution to improve the latter and which consisted in miniaturizing and implanting theRF detection coil as close as possible to the region of interest. The electromagnetic performances, notablycharacterized by an important sensitivity factor of gain compared to the use of conventional coils, andthe mini-invasive character of the implantable NMR microcoils developed here allowed to highlight, witha good reproducibility and reliability, the metabolic and morphological differences between healthy andtumoral brain tissue on biological samples of very small volume (of the order of μL) in healthy rats and inC6 glioma-bearing rats. Other applications could be, thereafter, envisaged like the association of a NMRmicrocoil and a system of injection of a compound of interest allowing to follow, in real time, the effectof this last one on the metabolism of the implanted biological sample. By implanting this device in C6glioma-bearing rats, the therapeutic efficacy of two antitumor molecules could be evaluated, in real time,by the evolution of spectroscopic biomarkers characteristic of a therapeutic response observable on the1H NMR spectra acquired with the NMR microcoil. These various applications have demonstrated thefull potential of these implantable NMR microcoils for the analysis of small volume samples.Keywords : NMR microcoil, in vivo MRS and MRI, tumor metabolism, therapeutic efficacy
L’IRM et la SRM, deux techniques issues de la RMN, sont de plus en plus utilisées pour étudier lefonctionnement et l’anatomie du cerveau et pour diagnostiquer et évaluer un grand nombre de pathologiescérébrales. Toutefois, la faible sensibilité inhérente de la RMN fait encore obstacle à l’analyse précisede régions cérébrales de très faible volume. Cette thèse a eu pour but d’explorer une solution pouraméliorer cette dernière et qui a consisté à miniaturiser et à implanter l’antenne de détection RF auplus près de la région d’intérêt. Les performances électromagnétiques, notamment caractérisées par unimportant facteur de gain en sensibilité comparé à l’utilisation d’antennes conventionnelles, et le caractèremini-invasif des micro-antennes RMN implantables développées ici ont permis de mettre en avant, avecune bonne reproductibilité et fiabilité, les différences métaboliques et morphologiques entre un tissucérébral sain et un tissu cérébral tumoral sur des échantillons biologiques de très faible volume (del’ordre du μL) chez des rats sains et chez des rats porteurs d’un gliome C6. D’autres applications ont puêtre, par la suite, envisagées comme l’association d’une micro-antenne RMN et d’un système d’injectiond’un composé d’intérêt permettant de suivre, en temps réel, l’effet de ce dernier sur le métabolisme del’échantillon biologique implanté. Par l’implantation de ce dispositif chez des rats porteurs d’un gliomeC6, l’efficacité thérapeutique de deux molécules antitumorales a pu être évaluée, en temps réel, parl’évolution de biomarqueurs spectroscopiques caractéristiques d’une réponse thérapeutique observablessur les spectres RMN 1H acquis avec la micro-antenne RMN. Ces diverses applications ont ainsi démontrétout le potentiel de ces micro-antennes RMN implantables dans l’analyse d’échantillons de faible volume.Mots-clés : Micro-antenne RMN, SRM et IRM in vivo, métabolisme tumoral, efficacité thérapeutique
Origine : Version validée par le jury (STAR)