Brevet FR2830085A1 — publié le 20030328

La présente invention concerne le domaine technique de l'imagerie par résonance magnétique nucléaire, ainsi que les applications de cette technique dans le domaine médical. L'objet de l'invention vise, plus particulièrement, un dispositif universel de connexion/réception permettant d'adapter, à un imageur donné, plusieurs types de bobines de réception radiofréquence. Les imageurs par résonance magnétique nucléaire sont, généralement, associés à un système magnétique générant un champ magnétique variable dans l'espace, dans lequel l'objet à étudier est disposé, de façon à obtenir une fréquence de résonance différente en chaque point de celui-ci. Une bobine d'émission radiofréquence est plongée dans ce champ magnétique, en vue d'émettre une onde électromagnétique qui, en fonction de la fréquence de cette onde et du champ magnétique en chaque point de l'objet à étudier, induit une résonance s'accompagnant de l'émission d'un signal magnétique. Une bobine de réception radiofréquence permet de détecter ce signal induit par la résonance et de le transformer en signal électrique. Les bobines d'émission ou de réception radiofréquence auxquelles l'invention se réfère concernent des moyens permettant de transformer des signaux électriques en onde électromagnétique pour une bobine dite d'émission ou, dans l'autre sens, pour une bobine dite de réception. Ces moyens sont aussi connus sous le nom d'antennes. La bobine d'émission radiofréquence et la bobine de réception radiofréquence sont, généralement, reliées respectivement à un système de contrôle de l'émission radiofréquence et à un dispositif permettant la construction d'une image bi ou tridimensionnelle de l'objet à étudier, l'ensemble de ces moyens constituant un imageur par résonance magnétique nucléaire. La bobine de réception radiofréquence est, généralement, adaptée à la forme et/ou à la taille de l'objet à étudier. Cet objet peut être n'importe quel objet observable à l'aide d'un imageur par résonance magnétique nucléaire. Il correspond, généralement, à une partie du corps d'un patient. Ainsi, la bobine de réception radiofréquence est souvent choisie parmi un jeu de bobines de réception radiofréquence, dites"standard"dont les caractéristiques et performances varient en fonction de la forme et/ou de la taille de l'objet à étudier. Chaque modèle d'imageur est souvent pourvu d'un connecteur propriétaire s'adaptant avec les connecteurs provenant d'un même jeu de bobines de réception radiofréquence standard. L'utilisateur en possession d'un modèle d'imageur ne peut généralement pas adapter des bobines de réception radiofréquence ne correspondant pas au modèle ou à la date de conception de l'imageur qu'il possède. De surcroît, un jeu de bobines de réception radiofréquence standard, correspondant à un modèle d'imageur, ne permet généralement pas de couvrir l'étendue des applications médicales qui intéressent un ensemble d'utilisateurs dans un même établissement hospitalier. Le problème qui se pose à l'utilisateur est donc lié au manque de compatibilité ou à l'importance des investissements requis pour acquérir l'ensemble des imageurs nécessaires aux applications envisagées. C'est justement l'objet de l'invention que de proposer un dispositif permettant de palier ce manque de compatibilité. Pour répondre aux besoins des utilisateurs de techniques d'imagerie, l'invention vise un dispositif universel de connexion/réception pour un imageur par résonance magnétique nucléaire, muni d'au moins une bobine d'émission radiofréquence et d'au moins une bobine de réception radiofréquence standard, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bobine de réception radiofréquence indépendante, adaptée à la forme et/ou à la taille d'un objet à étudier, destinée à transformer en signal électrique un signal électromagnétique induit par résonance magnétique nucléaire, ladite bobine de réception radiofréquence indépendante étant reliée à une boucle de couplage de réception assurant un couplage magnétique avec la bobine de réception radiofréquence standard. Si le dispositif universel de connexion/réception décrit précédemment permet d'étendre le champ d'applications de l'utilisateur, la fréquence des ondes électromagnétiques mises en oeuvre constitue, généralement, une caractéristique invariable et prédisposée par rapport au type d'imageur utilisé. Aussi, le développement des imageurs par résonance magnétique nucléaire évolue vers l'application de champs magnétiques plus importants, ce qui induit la nécessité de changer la fréquence des ondes électromagnétiques à utiliser. De surcroît, indépendamment du champ magnétique utilisé, l'utilisateur peut être amené à envisager des fréquences de travail différentes, en fonction du type de noyau que l'on souhaite faire entrer en résonance. De ce fait, les imageurs, qui ne permettent généralement de travailler qu'à une seule fréquence, limitent encore une fois le champ d'applications envisageables. C'est justement l'objet d'un mode particulier de réalisation de l'invention que d'utiliser un dispositif universel de connexion/réception permettant d'émettre une onde électromagnétique dont la fréquence peut être adaptée à l'application envisagée. Ce mode de réalisation particulier vise donc un dispositif universel de connexion/réception, tel que celui décrit précédemment, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bobine d'émission radiofréquence indépendante, reliée à au moins une boucle de couplage d'émission assurant un couplage magnétique avec la bobine d'émission radiofréquence, et en ce qu'un synthétiseur de fréquence est interposé en sortie de la boucle de couplage d'émission et en entrée de la boucle de couplage de réception, afin d'émettre une onde électromagnétique ayant une fréquence spécifique, et d'adapter la fréquence du signal électrique issu de la bobine de réception radiofréquence indépendante à une fréquence propre de l'imageur. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation et de mise en oeuvre de l'objet de l'invention. La fig. 1 illustre un mode de réalisation de l'invention permettant d'adapter différents types de bobines de réception radiofréquence indépendantes sur un même imageur. La fig. 2 illustre un autre mode de réalisation de l'invention permettant, en outre, d'émettre une onde électromagnétique ayant une fréquence spécifique et d'adapter la fréquence du signal électrique issu de la bobine de réception radiofréquence indépendante à une fréquence propre à l'imageur. Le mode de réalisation, illustré à la fige 1, permet de faire ressortir toutes les composantes constitutives d'un imageur représenté sous la référence 1. L'une des fonctions de l'imageur 1 est l'émission d'une onde électromagnétique ayant une amplitude et une fréquence données. Cette fonction est assurée par une chaîne d'émission faisant, généralement, partie intégrante de l'imageur 1. La chaîne d'émission comprend, en amont, un système de contrôle 2, destiné à générer un signal électrique qui est ensuite amplifié, grâce à un amplificateur 3 relié audit système de contrôle 2. Des moyens d'accord et d'adaptation 4 sont disposés en aval de l'amplificateur, afin d'effectuer un filtrage du signal amplifié et d'accroître le rapport signal sur bruit dudit signal. En bout de la chaîne d'émission est connectée une bobine d'émission radiofréquence 5 permettant de transformer le signal électrique amplifié, adapté et accordé en onde électromagnétique. La bobine d'émission radiofréquence 5 est, généralement, insérée dans le champ magnétique généré par un aimant (non représenté). La bobine d'émission 5 est, dans la plupart des cas, disposée de façon à entourer, à l'intérieur de ce champ magnétique, l'objet à étudier. Les caractéristiques de l'onde électromagnétique, émise par la bobine d'émission radiofréquence 5, sont, généralement, une fréquence substantiellement égale à 64 MHz, avec une bande passante approximativement de 200 kHz, pour un champ magnétique de 1,5 tesla. Ces caractéristiques peuvent, cependant, évoluer en fonction du champ magnétique utilisé, ainsi que du type d'analyse effectué. L'imageur 1 peut comprendre des moyens permettant d'adapter différents types de bobines d'émission radiofréquence. Il peut comprendre, en outre, d'autres moyens permettant d'ajuster les paramètres de réglage des moyens d'accord et d'adaptation 4, ainsi que de l'amplificateur 3. Comme cela est représenté à la fig. 1, l'imageur 1 comprend au moins une bobine de réception radiofréquence standard 6. La bobine de réception radiofréquence standard 6 peut elle-même comprendre une bobine à proprement dit 7, des moyens d'accord et d'adaptation 8 et des moyens de découplage 9. Elle peut comprendre, également, un préamplificateur 10. La bobine de réception radiofréquence standard 6 fait, généralement, partie d'un jeu de bobines de réception radiofréquence standard dont chacune d'entre elles est munie d'un connecteur standard lia qui est adaptable au connecteur llb du modèle d'imageur utilisé. La connectique Il de ces bobines de réception radiofréquence standard associée à un modèle d'imageur peut varier en fonction du modèle et de la date de conception de ladite bobine et/ou de l'imageur utilisé. L'imageur 1 comprend, également, un récepteur radiofréquence 12 muni du connecteur llb permettant de recevoir le signal électrique provenant d'une bobine de réception radiofréquence standard. L'imageur 1 comprend, bien évidemment, des moyens de traitement numériques (non représentés) permettant de construire des images bi ou tridimensionnelles de l'objet à étudier. Conformément à l'invention, l'imageur par résonance magnétique nucléaire est associé à un dispositif universel de connexion/réception 13 comprenant au moins une bobine de réception radiofréquence indépendante 14. Cette bobine est indépendante, du fait qu'elle ne constitue pas une composante de l'imageur 1, telle qu'il a été définie précédemment. La bobine de réception radiofréquence indépendante 14 est équipée d'une bobine à proprement dite 15 permettant de transformer le signal induit par la résonance en signal électrique. Cette bobine 14, et en particulier la bobine à proprement dite 15, est adaptée à la forme et/ou à la taille d'un objet à étudier. La bobine de réception radiofréquence indépendante peut être positionnée de façon à entourer l'objet à étudier. Elle peut, également, être positionnée à proximité de l'objet à étudier. Elle est généralement, comme l'objet à étudier, disposée à l'intérieur du champ magnétique généré par l'aimant associé à l'imageur. De surcroît, elle peut être, avantageusement, disposée à l'intérieur de la bobine d'émission radiofréquence 5. De préférence, la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 comprend des moyens d'accord et d'adaptation 16, auxquels la bobine proprement dite 15 est rattachée. En particulier, cette bobine de réception radiofréquence indépendante 14 peut comprendre des moyens de découplage 17. Ces moyens de découplage 17, appelés aussi dispositifs d'isolement, permettent de minimiser les couplages entre la bobine d'émission radiofréquence 5 et la bobine de réception radiofréquence indépendante 14. Ce couplage a, en effet, deux conséquences néfastes : * la première est le renforcement du champ induit par l'onde électromagnétique d'émission, la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 jouant alors le rôle de concentrateur de flux magnétique ce qui perturbe le fonctionnement normal de l'imageur, * et la seconde est provoquée par un échauffement inacceptable de l'objet à étudier qui, dans le domaine médical, correspond généralement à la partie du corps d'un patient, ce qui met en danger le patient si une certaine limite est dépassée. Selon un mode avantageux de réalisation, un circuit électronique de contrôle 18 est relié aux moyens d'accord et d'adaptation 16 et/ou aux moyens de découplage 17. Le circuit électronique de contrôle 18 permet, notamment, d'ajuster les moyens d'accord et d'adaptation 16 et les moyens de découplage 17. De préférence, le dispositif comprend une boucle de surveillance 19, assurant un couplage magnétique avec la bobine d'émission radiofréquence 5, et reliée au circuit électronique de commande 18. La boucle de surveillance 19 permet, notamment, d'asservir les moyens de découplage 17 de la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 par rapport à l'onde électromagnétique émise par la bobine d'émission radiofréquence 5, et ceci par l'intermédiaire du circuit électronique 18. Le couplage magnétique de la boucle de surveillance 19 avec la bobine d'émission radiofréquence 5 peut être réalisé de n'importe quelle façon. Ce couplage permet de transférer, sous forme d'un signal électrique, l'onde électromagnétique émise par la bobine d'émission radiofréquence 5 vers le circuit électronique de commande 18. Selon un mode de réalisation particulier, la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 est choisie parmi les bobines de réception radiofréquence standard disponibles sur le marché. Conformément à l'invention, la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 est reliée à une boucle de couplage de réception 20, assurant un couplage magnétique avec la bobine de réception radiofréquence standard 6. Il s'ensuit que, pour un même imageur, il est possible d'utiliser n'importe quel type de bobine de réception radiofréquence indépendante 14, quels que soient le modèle et la date de conception de celle-ci. La boucle de couplage de réception 20 peut être positionnée à proximité, ou de préférence, à l'intérieur de la bobine de réception radiofréquence standard 6. Généralement, la boucle de couplage de réception 20 et la bobine de réception radiofréquence standard 6 sont toutes les deux localisées en dehors du champ magnétique généré par l'aimant associé à l'imageur. Dans ce cas, la fonction de la boucle de couplage de réception 20 est de transférer un signal électrique provenant de la bobine de réception radiofréquence indépendante 14. Selon un autre mode d'utilisation, la boucle de couplage de réception 20 et la bobine de réception radiofréquence standard 6 sont localisées à l'intérieur du champ magnétique généré par l'aimant associé à l'imageur. La boucle de couplage de réception 20 et la bobine 7 ont alors pour fonctions, non seulement le transfert d'un signal électrique provenant de la bobine de réception radiofréquence indépendante 14, mais aussi la réception du signal électromagnétique induit par résonance magnétique nucléaire de l'objet à étudier. De préférence, un préamplificateur de couplage 21 est inséré entre la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 et la boucle de couplage de réception 20. Il est possible d'envisager un dispositif ayant plusieurs bobines de réception radiofréquence indépendantes 14, connectées par un couplage magnétique grâce à autant de boucles de couplage de réception 20 avec autant de bobines de réception radiofréquence standard 6, elles-mêmes reliées à l'imageur. Selon un mode particulier de l'invention, deux bobines de réception radiofréquence indépendantes 14, disposées en quadrature, sont reliées à deux boucles de couplage de réception 20 assurant un couplage magnétique avec deux bobines de réception radiofréquence standard 6 de l'imageur 1. La disposition des bobines de réception radiofréquence indépendantes 14 en quadrature signifie que chacune d'entre elles est disposée de façon à ce que les axes principaux des champs forment un angle approximativement égal à 90 . Il est généralement nécessaire, dans ce cas particulier, de prévoir un dispositif permettant d'additionner les signaux électriques provenant des bobines de réception radiofréquence standard 6. Selon un mode différent du mode de réalisation précédent, deux bobines de réception radiofréquence indépendantes 14, disposées en quadrature, sont reliées aux entrées d'un dispositif additionneur (non représenté) comprenant au moins deux entrées et une sortie, ladite sortie étant reliée à la boucle de couplage de réception 20. Ce mode de réalisation permet de n'utiliser qu'une seule boucle de couplage de réception 20 et qu'une seule bobine de réception radiofréquence standard 6. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif universel de connexion/réception permet d'émettre une onde électromagnétique à une fréquence spécifique différente de la fréquence propre de l'imageur et d'adapter la fréquence du signal électrique, issu de la bobine de réception radiofréquence indépendante 14, à la fréquence propre de l'imageur. Cela permet, en outre, de faire entrer en résonance des noyaux autres que ceux des atomes d'hydrogène, dont la fréquence de résonance est approximativement de 42 MHz, pour un champ magnétique de 1 tesla. De ce fait, il peut être envisagé de faire entrer en résonance des noyaux de molécules tels que, par exemple, le phosphore ou l'hélium. De plus, l'évolution dans le domaine de l'imagerie par résonance magnétique nucléaire tend à utiliser des champs magnétiques plus élevés, par exemple 3 teslas, de sorte que les fréquences des ondes électromagnétiques émises doivent être réadaptées. Comme cela est illustré à la fig. 2, selon ce mode particulier de réalisation de l'invention, le dispositif universel de connexion/réception 13 comprend au moins une bobine d'émission radiofréquence indépendante 30, reliée à au moins une boucle de couplage d'émission 31 assurant un couplage magnétique avec la bobine d'émission radiofréquence 5. Le dispositif universel de réception 13 comprend, en outre, un synthétiseur de fréquence 32, interposé en sortie de la boucle de couplage d'émission 31 et en entrée de la boucle de couplage de réception 20. Le synthétiseur de fréquence 32 permet d'émettre une onde électromagnétique, ayant une fréquence spécifique, et d'adapter la fréquence du signal électrique issu de la bobine de réception radiofréquence indépendante 14 à une fréquence propre de l'imageur 1. Le synthétiseur de fréquence 32 est interposé en sortie de la boucle de couplage d'émission 31 grâce à un dispositif adaptateur de fréquence 33 permettant de transformer la fréquence du signal électrique, qui est propre à l'imageur 1, en une fréquence spécifique. De la même façon, le synthétiseur 32 est interposé en entrée de la boucle de couplage de réception 20 grâce à un autre dispositif adaptateur de fréquence 34 permettant d'adapter la fréquence du signal électrique, issu de la bobine de réception radiofréquence indépendante 14, à une fréquence propre de l'imageur 1. Selon un mode préférentiel, le dispositif adaptateur de fréquence 33 est relié à la bobine d'émission radiofréquence indépendante 30 par l'intermédiaire d'un amplificateur 35. Selon un autre mode préférentiel, la bobine d'émission radiofréquence indépendante 30 comprend des moyens d'accord et d'adaptation. L'invention permet, avantageusement, d'utiliser des ondes électromagnétiques dont la fréquence peut être adaptée à une fréquence spécifique, différente de la fréquence propre de l'imageur. Cela permet de faire entrer en résonance des noyaux d'atomes autres que l'hydrogène, tels que par exemple le phosphore ou l'hélium. Cela permet, en outre, d'adapter la fréquence des ondes électromagnétiques à des champ magnétiques supérieurs à ceux couramment utilisés. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1-Dispositif universel de connexion/réception pour un imageur (1) par résonance magnétique nucléaire muni d'au moins une bobine d'émission radiofréquence (5) et d'au moins une bobine de réception radiofréquence standard (6), caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bobine de réception radiofréquence indépendante (14), adaptée à la forme et/ou à la taille d'un objet à étudier, destinée à transformer en signal électrique un signal électromagnétique induit par résonance magnétique nucléaire, ladite bobine de réception radiofréquence indépendante (14) étant reliée à une boucle de couplage de réception (20) assurant un couplage magnétique avec la bobine de réception radiofréquence standard (6). 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un préamplificateur de couplage (21) est inséré, entre la bobine de réception radiofréquence indépendante (14) et la boucle de couplage de réception (20). 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la bobine de réception radiofréquence indépendante (14) comprend des moyens d'accord et d'adaptation (16). 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bobine de réception radiofréquence indépendante (14) comprend des moyens de découplage (17). 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bobine de réception radiofréquence indépendante (14) est choisie parmi les bobines de réception radiofréquence standards. 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la boucle de couplage de réception (20) est positionnée à l'intérieur de la bobine de réception radiofréquence standard (6). 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la boucle de couplage de réception (20) et la bobine de réception radiofréquence standard (6) sont localisées à l'intérieur d'un champ magnétique généré par un aimant associé à l'imageur. 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'un circuit électronique de contrôle (18) est relié aux moyens d'accord et d'adaptation (16) et/ou aux moyens de découplage (17). 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que deux bobines de réception radiofréquence indépendantes (14) disposées en quadrature sont reliées à deux boucles de couplage de réception (20) assurant un couplage magnétique avec deux bobines de réception radiofréquence standards (6) de l'imageur (1). 10-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que deux bobines de réception radiofréquence indépendantes (14) disposées en quadrature, sont reliées aux entrées d'un dispositif additionneur comprenant au moins deux entrées et une sortie, ladite sortie étant reliée à la boucle de couplage de réception (20). 11-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle de surveillance (19), assurant un couplage magnétique avec la bobine d'émission radiofréquence (2), et reliée à l'électronique de commande (18). 12-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bobine d'émission radiofréquence indépendante (30), reliée à au moins une boucle de couplage d'émission (31) assurant un couplage magnétique avec la bobine d'émission radiofréquence (5), et en ce qu'un synthétiseur de fréquence (32) est interposé en sortie de la boucle de couplage d'émission (31) et en entrée de la boucle de couplage de réception (20), afin d'émettre une onde électromagnétique ayant une fréquence spécifique, et d'adapter la fréquence du signal électrique issu de la bobine de réception radiofréquence indépendante (14) à une fréquence propre de l'imageur (1). 13-Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la bobine d'émission radiofréquence indépendante (30) est alimentée par l'intermédiaire d'un amplificateur (35) qui s'interpose entre la boucle de couplage d'émission (31) et ladite bobine d'émission radiofréquence indépendante (30). 14-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la bobine d'émission radiofréquence indépendante (30) comprend des moyens d'accord et d'adaptation.