FR3134709A1 - Dispositif de réception à antenne de réception intracardiaque pour l’imagerie ou la spectroscopie par résonance magnétique - Google Patents
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Abstract
Titre : Dispositif de réception à antenne de réception intracardiaque pour imagerie ou la spectroscopie par résonance magnétique Dispositif de réception (DREC2) de signaux radiofréquence pour système d’imagerie/de spectroscopie par résonance magnétique comprenant une boucle résonante de réception (B_REC) intracardiaque et un interrupteur (INT) apte à être alternativement dans un état ouvert de sorte que l’antenne de réception (B_REC) soit accordée en fréquence à une fréquence de fonctionnement du système d’imagerie par résonance magnétique et dans état fermé de sorte que la boucle résonante de réception soit désaccordée en fréquence, le dispositif de réception comprenant une première ligne de transmission (LTR) ayant un conducteur ayant une extrémité distale reliée électriquement à la boucle résonante de réception (B_REC) et une extrémité proximale reliée électriquement à l’interrupteur (INT) de sorte que l’interrupteur est destiné à être situé à l’extérieur du corps humain lorsque la boucle résonante de réception (B_REC) est située à l’intérieur du cœur d’un patient. Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
L’invention concerne le domaine de l’imagerie/spectroscopie par résonance magnétique (IRM/SRM) intracavitaire, en particulier, intracardiaque.
Les systèmes IRM/SRM comprennent classiquement un aimant principal destiné à générer un champ magnétique permanent uniforme B0, trois bobines de gradient, une antenne externe d’émission destinée à générer des signaux radiofréquence (RF) d’excitation pour faire basculer une aimantation des tissus du patient de façon uniforme dans l’espace.
Dans le contexte de l’IRM intracavitaire, une antenne de réception des signaux RF résultant de l’excitation d’un organe d’intérêt par les signaux d’excitation RF est destinée à être amenée au contact avec l’organe d’intérêt, le cœur pour l’imagerie intracardiaque, par voie vasculaire via un orifice naturel ou par voie percutanée. L’intérêt de l’antenne intracavitaire est de permettre d’obtenir une sélectivité spatiale optimale liée à la géométrie de l’antenne de réception (forme, dimension) et à sa localisation ainsi qu’une sensibilité améliorée par rapport aux antennes extracorporelles et par conséquent d’augmenter le rapport signal sur bruit. La sélectivité spatiale permet de limiter le champ de vue des images à acquérir et de réduire leur durée d'acquisition. Le gain en rapport signal sur bruit permet de générer des images de bonne qualité et/ou avec une meilleure résolution spatiale par rapport aux antennes extracorporelles ce qui est fondamental pour l’imagerie des parois du cœur, notamment des oreillettes dont l’épaisseur est comprise entre 2 mm et 5 mm.
L’antenne de réception comprend une boucle de réception, c’est-à-dire une bobine de réception, et des condensateurs d’accord en fréquence et d’adaptation à l’impédance caractéristique de la ligne de transmission (typiquement 50 Ohms). L’antenne de réception est reliée à un récepteur du dispositif IRM par une ligne de transmission intégrée dans une gaine et destinée à véhiculer les signaux radiofréquence reçus par l’antenne jusqu’au récepteur pour que ce dernier enregistre ces signaux.
L’antenne de réception est un circuit résonant de type R, L, C dont la fréquence de résonance fR doit être égale à la fréquence de Larmor du système IRM f0dont la valeur dépend de l’induction magnétique B0de l’IRM (f0= γB0/ 2π). γ est le rapport gyromagnétique du noyau d'intérêt, qui est très fréquemment l’hydrogène, 1H. À titre d’exemple, pour hydrogène γ= 42.57 MHz/Tesla, ce qui donne une fréquence de résonance d’environ 64 MHz pour un champ magnétique de 1,5 Teslas.
Comme les antennes émettrice et réceptrice opèrent à la même fréquence f0, il est essentiel que l’antenne de réception soit accordée à la fréquence f0lors de la phase de réception des signaux RF émis par l’organe d’intérêt et qu’elle soit désaccordée en fréquence lors de la phase d’émission. Si tel n’est pas le cas, un courant de forte intensité peut-être induit dans l’antenne de réception, lors de la phase d’émission ce qui conduit aux effets suivants :
- création de points d'échauffements pouvant brûler le patient, ou pouvant induire des nécroses de coagulation des tissus au contact de l’antenne de réception ce qui cause des problèmes d’insécurité pour le patient,
- création d’une inhomogénéité du champ magnétique B1généré par l’antenne d’émission à proximité de l’antenne de réception modifiant les caractéristiques de la technique d’acquisition (modification des contrastes) et détériorant la qualité des images IRM,
- détérioration potentielle du dispositif de détection IRM (casse matérielle).
Ce système de commutation doit permettre de basculer rapidement et dynamiquement entre les deux états pendant toute la durée d’acquisition de la séquence IRM. Pour cela, un équipement de découplage actif doit être utilisé et garantir une isolation électrique (différence d’atténuation entre l’état couplé et découplé) suffisante à la fréquence f0pour éviter les problèmes mentionnés précédemment.
La commutation entre l’état accordé et l’état désaccordé de l’antenne de réception est réalisée dynamiquement par un équipement de découplage actif qui est apte à modifier temporairement la réponse en fréquence de l’antenne de réception.
Les équipements de découplage actifs comprennent classiquement une diode PIN qui est alimentée en courant continu lors de la phase d’émission de sorte que la diode PIN est passante et que l’antenne de réception soit désaccordée en fréquence. La diode PIN n’est plus alimentée en courant continu lors de la phase de réception de sorte que l’antenne de réception est accordée en fréquence.
L’article“Intracardiac MR imaging (ICMRI) guiding-sheath w ith amplified expandable-tip imaging and MR tracking for navigation and arrythmia ablation monitoring: Swine testing at 1.5 and 3T ”; Schmidt et al, Magnetic Resonance in Medicine, divulgue un dispositif de réception comprenant un équipement de découplage intracavitaire.
Cependant, il peut s’avérer dangereux pour le patient d’alimenter électriquement un équipement intracavitaire, en particulier intracardiaque, par un courant continu de plusieurs centaines de milliampères. En effet, un tel courant continu est susceptible de provoquer un arrêt cardiaque en cas de contact entre les composants de l'antenne de réception et le myocarde. Par ailleurs, cette solution pose des problèmes d’encombrement.
Un but de l’invention est de limiter au moins un des inconvénients précités.
A cet effet l’invention a pour objet un dispositif de réception de signaux radiofréquence pour système d’imagerie par résonance magnétique comprenant une antenne de réception résonante intracardiaque et un interrupteur apte à être alternativement dans un état ouvert lorsqu’il est alimenté par un courant continu présentant une première intensité de sorte que l’antenne de réception soit accordée à une fréquence de fonctionnement du système d’imagerie par résonance magnétique et dans état fermé lorsqu’il est alimenté par un courant continu présentant une deuxième intensité de sorte que l’antenne de réception soit désaccordée en fréquence, l’antenne de réception étant en outre destinée à être reliée à un récepteur destiné à recevoir les signaux radiofréquence reçus par la boucle résonante de réception lorsque l’interrupteur est à l’état ouvert, le dispositif de réception comprenant une première ligne de transmission ayant un conducteur ayant une extrémité distale reliée électriquement à l’antenne de réception résonante et une extrémité proximale reliée électriquement à l’interrupteur de sorte que l’interrupteur est destiné à être situé à l’extérieur du corps humain lorsque l'antenne de réception est située à l’intérieur du cœur d’un patient.
Dans un mode de réalisation, le dispositif comprend, outre la première ligne de transmission, une deuxième ligne de transmission ayant un conducteur comprenant une extrémité distale reliée électriquement à l’antenne de réception et une extrémité proximale destinée à être reliée électriquement au récepteur et destinée à être reliée au récepteur pour lui transmettre les signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception.
Avantageusement, l’antenne de réception comprend un condensateur d’accord et un condensateur d’adaptation montés en série et reliés par un point de masse, le condensateur d’accord reliant électriquement le conducteur de la deuxième ligne de transmission au point de masse.
Dans un autre mode de réalisation, l’extrémité proximale du conducteur de la première ligne de transmission est destinée à être reliée au récepteur pour lui transmettre les signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception.
Avantageusement, le dispositif de réception comprend circuit électrique présentant une résistance négative monté en série avec l’interrupteur.
Avantageusement, le condensateur d’adaptation relie électriquement le point de masse au conducteur de la première ligne de transmission.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de réception comprend une gaine recevant la première ligne de transmission, la gaine comprenant une extrémité proximale reliée mécaniquement à l’interrupteur et une extrémité distale apte à recevoir la boucle résonante de réception.
Avantageusement, la gaine présente un diamètre inférieur ou égal à 2 mm.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent :
L’invention se rapporte à un dispositif de réception d’un système d’imagerie/spectroscopie par résonance magnétique ou IRM/SRM destiné à fonctionner à une fréquence de fonctionnement f0.
Un système IRM/SRM comprenant un dispositif de réception DREC1 dont un premier mode de réalisation de l’invention est représenté en .
Le système IRM/SRM comprend un dispositif IRM/SRM, A, comprenant un aimant principal GENST destiné à générer un champ magnétique statique B0, un générateur de gradient GENGR comprenant des bobines de gradient, une antenne d’émission TRANS_RF destinée à émettre des signaux radiofréquence (RF). Le système IRM/SRM, A, comprend un dispositif de réception DREC1 comprenant une antenne de réception B_REC destinée à recevoir des signaux radiofréquence résultant de l’excitation d’une zone d’intérêt d’un patient par l’antenne d’émission TRANS_RF. Le dispositif IRM/SRM, A, comprend un récepteur REC destiné à recevoir les signaux reçus par le dispositif de réception DREC1 et à les traiter pour générer des images/spectres.
Le dispositif de réception DREC1 est relié électriquement au dispositif IRM, A, par une interface INT_FC du dispositif IRM/SRM comprenant des connecteurs COD et COT.
La fréquence de fonctionnement ou fréquence de Larmor f0est proportionnelle au champ magnétique statique B0comme précisé précédemment.
Les champs magnétiques B0les plus fréquents dans IRM/SRM cliniques sont de 1.5 Tesla, 3.0 Teslas ou 7.0 Teslas mais l’invention s’applique à d’autres champs magnétiques B0, par exemple, compris entre 0,1 Tesla et 11 Teslas.
L’antenne de réception B_REC est une antenne résonante intracardiaque.
Par antenne de réception résonante intracardiaque B_REC, on entend une antenne de réception de type circuit RLC destinée à être insérée dans une cavité du cœur d’un patient dont le corps est délimité en traits pointillés sur la de sorte à imager une zone du cœur par résonance magnétique.
Le dispositif de réception DREC1 comprend un équipement de découplage actif ED1 relié électriquement à l’antenne de réception intracardiaque B_REC. L’équipement de découplage ED1 comprend un interrupteur de découplage INT, qui sera décrit plus précisément dans la suite, apte à être alternativement dans un état ouvert lorsqu’il est alimenté par un courant continu d’une première intensité de sorte que l’antenne de réception résonne à la fréquence f0et dans état fermé lorsqu’il est alimenté par un courant continu d’une deuxième intensité de sorte que l’antenne ne résonne plus à la fréquence f0. Par exemple, l’interrupteur de découplage est apte à l’état ouvert lorsqu’il n’est pas alimenté en courant et à l’état fermé lorsqu’il est alimenté par un deuxième courant continu.
Le premier courant est, par exemple, nul et le deuxième courant continu est non nul.
On dit que lorsque l’interrupteur de découplage est à l’état ouvert, l’antenne de réception est accordée à la fréquence f0et lorsque l’interrupteur est à l’état fermé, l’antenne est désaccordée en fréquence et n’est plus adaptée en impédance avec la ligne de transmission à la fréquence f0.
Le dispositif IRM/SRM, A, comprend un dispositif de commande COM apte à commander électriquement l’interrupteur en l’alimentant au moyen d’une première intensité d’un courant continu et d’une deuxième intensité du courant continu de façon à le faire passer de l’état ouvert à l’état fermé et inversement et de le maintenir dans l’état souhaité pendant une durée souhaitée. Le dispositif de commande COM comprend avantageusement un générateur de courant GENC apte à délivrer le deuxième courant et relié électriquement à l’interrupteur INT de l’équipement de découplage ED1 via un conducteur ou ligne de transmission LC connectée à l’interface INT_FC via le premier connecteur COD, et un interrupteur de commande INTC commandé par un organe de commande OC du dispositif de commande COM pour qu’alternativement le générateur de courant alimente l’interrupteur INT de l’équipement de découplage ED1 au moyen du deuxième courant et qu’il n’alimente plus l’interrupteur INT de l’équipement de découplage ED1 en courant.
Avantageusement, le dispositif de commande COM, notamment l’organe de commande OC, est apte à commander l’antenne d’émission RF TRANS_RF et l’interrupteur INT de l’équipement de découplage ED1 de façon synchronisée de sorte que l’antenne de réception B_REC soit désaccordée en fréquence, en phase d’émission, lorsque l’antenne d’émission TRANS_RF émet de signaux RF et accordée à la fréquence f0, en phase de réception, lorsque l’antenne d’émission TRANS_RF n’émet pas de signaux RF.
L’antenne de réception B_REC est destinée à être reliée électriquement au récepteur REC du système IRM/SRM de sorte que le récepteur REC reçoive les signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception B_REC lors de la phase de réception.
A cet effet, le dispositif de réception DREC1 comprend une ligne de transmission, dite de réception, LTR dont un premier conducteur comprend une première extrémité reliée à l’antenne de réception B_REC et une deuxième extrémité reliée à un connecteur de transmission COT de l’interface INT_FC reliée électriquement au récepteur REC du système IRM de sorte que la ligne de transmission de réception LTR transmette, au récepteur REC, les signaux RF reçus par l’antenne de réception B_REC lorsque l’interrupteur INT est ouvert, c’est-à-dire lors de la phase de réception.
La ligne de transmission LTR est par exemple un câble coaxial, une ligne bifilaire ou une paire torsadée.
Dans une réalisation non limitative, le premier conducteur de la ligne de transmission de réception LTR est monté en série avec l’interrupteur INT comme nous le verrons par la suite.
Selon l’invention, l’interrupteur INT de l’équipement de découplage ED, est destiné à être situé à l’extérieur du corps du patient (délimité en traits pointillés sur la ) alors que l’antenne de réception est située à l’intérieur du cœur du patient.
Cette solution permet d’éviter les risques liés à la disposition de l’interrupteur dans le corps humain. Elle permet, en particulier, d’éviter d’avoir à véhiculer un courant continu dans le corps humain pour commander le passage de l’interrupteur INT de l’état ouvert à l’état fermé ce qui limite les risques pour la santé du patient. Par ailleurs, cette solution permet de limiter l’encombrement de la partie du dispositif de réception DREC1 destinée à être insérée dans le corps humain ce qui est fondamental pour l’imagerie intracardiaque nécessitant le passage de cette partie dans des vaisseaux dont le diamètre est de l’ordre de 2 mm pour atteindre la partie du cœur à imager. Par ailleurs, cette solution est simple à mettre en œuvre et est économique (elle ne nécessite pas d’utiliser, pour réaliser l’équipement de découplage, des composants actifs miniatures et amagnétiques).
La représente le schéma électrique du dispositif de réception DREC1 de la relié électriquement au récepteur REC.
Le schéma électrique équivalent de l’antenne de réception résonante B_REC est un circuit électrique en boucle comprenant une bobine de réception BRconnectée en série avec un condensateur d’adaptation CMet avec un condensateur d’accord CT. Le condensateur d’accord CTet le condensateur d’adaptation CMsont reliés l’une à l’autre par un point de masse PM reliée électriquement au deuxième conducteur c2 de la ligne de transmission qui est relié électriquement à la masse. Le condensateur d’accord CTrelie électriquement le point de masse PMà la bobine de réception B_REC.
Le condensateur d’adaptation CMrelie électriquement l’extrémité distale du premier conducteur c1 de la ligne de transmission de réception LTR au point de masse PM. Le premier conducteur c1 est, par exemple, une âme d’un câble coaxial.
Un deuxième conducteur c2 de la ligne de transmission de réception LTR est relié électriquement à la masse. Le deuxième conducteur c2 est, par exemple, le blindage ou « tresse » du câble coaxial.
L’extrémité proximale de la ligne transmission de réception LTR est reliée électriquement au récepteur REC et à l’équipement de découplage ED1. La ligne de transmission de réception LTR a donc une fonction de transmission des signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception B_REC au récepteur REC et une fonction de ligne de transmission de découplage.
L’équipement de découplage ED1 comprend l’interrupteur INT qui est une diode PIN dans l’exemple non limitatif de la . En variante, l’interrupteur est un autre type d’interrupteur commandable, par exemple un interrupteur mécanique ou un relais, par exemple, un interrupteur reed.
L’équipement de découplage ED1 comprend également un condensateur de blocage de courant continu CBmonté en série avec l’interrupteur INT et avec la ligne de transmission de réception LTR, plus particulièrement avec le premier conducteur c1 de la ligne de transmission de réception LTR.
Le condensateur de blocage CBest configuré pour bloquer la composante continue du courant. Il empêche donc le courant continu de commande de l’interrupteur INT d’atteindre l’antenne de réception B_REC et donc de la détériorer et d’éviter les effets délétères sur le patient mentionnés ci-avant dans le document. Le condensateur de blocage CBdoit avoir une capacité suffisamment élevée et avoir une impédance suffisamment faible pour ne pas empêcher la transmission du signal RF. A 64 MHz par exemple une valeur supérieure ou égale à 1nF.
L’extrémité distale du premier conducteur c1 de la ligne de transmission de réception LTR est reliée à l’antenne de réception B_REC en une première borne du condensateur d’adaptation CM, la deuxième borne du condensateur d’adaptation CMétant connectée au point de masse PM.
La capacité du condensateur d’adaptation CMest définie de façon que l’impédance équivalente de l’antenne de réception B_REC soit vue, par la ligne de transmission, comme une impédance égale à l’impédance caractéristique de la ligne de transmission. Le condensateur d’adaptation CMa alors une fonction d’adaptation d’impédance entre l’antenne de réception B_REC et la ligne de transmission LTR.
Avantageusement, la capacité du condensateur d’adaptation CMest définie de façon que l’antenne de réception soit vue comme une impédance de 50 Ohms par la ligne de transmission. Cela permet d’utiliser une ligne de transmission, par exemple, un câble coaxial de 50 Ohms.
Le condensateur d’adaptation CM, la ligne de transmission de réception LTR et l’équipement de découplage ED1 (condensateur de blocage CBet interrupteur INT) forment un circuit de découplage résonant entouré d’un cadre en trait plein sur la , ayant pour fonction d’assurer le couplage entre l’antenne de réception B_REC et le dispositif IRM A en phase de réception et de découpler l’antenne de réception B_REC et le dispositif IRM A en phase d’émission.
Le circuit de découplage est configuré pour résonner à la fréquence f0. La fréquence de résonance dépend des valeurs des éléments (capacité, inductance dépendant de la longueur de la ligne de transmission LTR ou LTD) des éléments formant ce circuit.
La ligne de transmission de réception LTR a donc une double fonction de transmission des signaux radiofréquence pendant la phase de réception et de ligne de transmission équivalente à une inductance pendant la phase d’émission.
Lorsque l’interrupteur INT est fermé (phase d’émission), c’est à dire lorsqu’il est alimenté en courant, l’interrupteur INT relie le condensateur de blocage à la masse. Le schéma équivalent du circuit de découplage est le condensateur d’adaptation CMen série avec la ligne de transmission de réception LTR en série avec le condensateur de blocage CB et avec l’interrupteur INT.
Pour présenter la fonction de découplage, la ligne de transmission de réception LTR a une fonction d’inductance. La longueur de la ligne de transmission de réception LTR est définie de façon que la fréquence de résonance du circuit de découplage CD1 soit égale à la fréquence f0. Cette longueur est calculée approximativement, et la longueur précise est ensuite déterminée expérimentalement de façon à obtenir la fréquence de résonance souhaitée.
La longueur de la ligne de transmission de réception LTR est également définie de sorte que l’équipement de découplage et plus particulièrement l’interrupteur INT soit situé à l’extérieur du corps humain lorsque l’antenne de réception B_REC est située dans le cœur.
Elle est typiquement supérieure ou égale à 30 cm ou 40 cm lorsque l’antenne de réception est destinée à être insérée dans le corps par un accès jugulaire et supérieure ou égale à 80 cm lorsque l’antenne de réception est destinée à être insérée dans le corps par un accès via l’aine.
En émission, le circuit de découplage CD1 présente une forte impédance à la fréquence de résonance f0ce qui signifie qu’il se comporte comme un circuit ouvert. L’antenne de réception B_REC est alors assimilable à la bobine de réception BRmontée en série avec le condensateur d’accord CT. Ce dernier circuit est désaccordé en fréquence (c’est-à-dire qu’elle ne résonne plus à la fréquence f0). Elle résonne, par exemple, à deux fréquences différentes de la fréquence f0. L’antenne de réception est bien découplée du dispositif IRM, A.
En réception, lorsque l’interrupteur INT est ouvert, c’est-à-dire lorsqu’il n’est plus alimenté en courant, l’antenne de réception B_REC se comporte comme un circuit comprenant le condensateur d’adaptation CMen série avec la bobine de réception BRmontée en série avec le condensateur d’accord CT, c’est-à-dire comme un circuit LC résonant à la fréquence f0. La ligne de transmission de réception LTR se comporte comme une ligne de transmission adaptée en impédance avec l’antenne de réception B_REC. L’antenne de réception B_REC est alors couplée avec le dispositif IRM, A. Elle reçoit et transmet au récepteur les signaux RF issus de l’excitation de la zone à imager.
Le mode de réalisation de la comprend une unique ligne de transmission LTR pour réaliser la fonction de transmission des signaux RF et le découplage. Il est particulièrement compact et présente un bon rapport signal sur bruit.
Un inconvénient de ce mode de réalisation réside dans l’efficacité limitée, potentiellement insuffisante, du découplage, ce qui se traduit par des artefacts sur les images, et par des variations spatiales de l’angle de bascule effectif de la séquence IRM utilisée et donc par une modification non désirée des contrastes et une dégradation associée du diagnostic. Le facteur de qualité du circuit de découplage CD1 est inversement proportionnel à la résistance du circuit de découplage CD1. La résistance du circuit de découplage CD1 est égale à la somme de la résistance du condensateur d’adaptation CM, de la résistance de la ligne de transmission de réception LTR, de la résistance du condensateur de blocage CB, de résistance de l’interrupteur INT. Un inconvénient du découplage limité est la possibilité d’induire des points chauds locaux autour de l’antenne de réception B_REC à cause de la circulation de courants électriques non négligeables dans l’antenne de réception pendant la phase d’émission.
La représente un schéma électrique d’un dispositif de réception DREC2 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Ce deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que l’équipement de découplage ED2 du circuit de découplage CD2 comprend un circuit électrique RNprésentant une résistance négative monté en série avec l’interrupteur INT, c’est-à-dire avec le premier conducteur c1 de la ligne de transmission de réception LTR. Par circuit électrique RN présentant une résistance négative, on entend un circuit électrique présentant une résistance, dont le rapport entre la tension aux bornes du circuit RNet le courant circulant dans le circuit RNet négatif. Il se comporte comme un composant présentant une résistance de valeur inférieure à zéro Ohms.
Un avantage de cette solution est de présenter un découplage plus efficace que le mode de réalisation de la , car le circuit de découplage CD2 présente ainsi un facteur de qualité du circuit de découplage supérieur à celui du circuit de découplage CD1 de la . En effet, le facteur de qualité du circuit de découplage CD2 est inversement proportionnel à la résistance du circuit de découplage CD2.Cela permet de limiter les artefacts sur les images générées. Par ailleurs, cette solution demeure compacte puisqu’aucun composant supplémentaire n’est rajouté dans la partie insérée dans le corps humain.
En phase d’émission, la résistance du circuit de découplage CD2 est égale à la somme de la résistance du condensateur d’adaptation CM, de la résistance de la ligne de transmission de réception LTR, de la résistance du condensateur de blocage CB, de résistance de l’interrupteur INT et de la résistance du circuit à résistance négative RN. Le circuit à résistance négative permet donc d’augmenter le facteur de qualité du circuit de découplage en réduisant la résistance totale du circuit de découplage.
Cette solution est particulièrement avantageuse pour les applications intracardiaques pour lesquelles les contraintes sur le diamètre maximal du câble sont élevées. Or, plus le diamètre de la ligne de transmission est faible, plus sa résistance est élevée, ce qui a pour effet de générer des pertes dans la ligne de transmission de réception LTR.
Avantageusement, le circuit à résistance négative RNest configuré pour que la résistance du circuit de découplage CD2 soit sensiblement nulle.
Dans l’exemple non limitatif de la , l’interrupteur INT est relié à la masse par le circuit à résistance négative RNmonté en série avec l’interrupteur INT. En variante, la résistance négative RN relie la ligne de transmission au condensateur de blocage CBou le condensateur de blocage à l’interrupteur IN.
De façon connue en soi, le circuit à résistance négative RNpeut être réalisé de différentes façons. Il peut comprendre deux transistors à effet de champ à semi-conducteur en oxyde de métal aussi appelés MOSFETs couplés de façon croisée. En variante, le circuit RN peut être réalisé à base d’un amplificateur opérationnel, d’une diode à effet tunnel, d’un transistor unijonction programmable aussi appelé PUT (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Programmable unijunction transistor ») ou d’une diode Gunn.
Le circuit électrique à résistance négative RNnécessite sa propre alimentation qui n’est pas représentée en . Cette alimentation est avantageusement reliée au circuit à résistance négative par un câble d’alimentation de sorte que l’alimentation est située à l’extérieur du corps humain lorsque l’antenne de réception est située dans le cœur.
La représente un schéma électrique d’un dispositif de réception DREC3 selon un troisième mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif de réception DREC3 selon le troisième mode de réalisation diffère de celui du premier mode de réalisation en ce qu’il comprend une ligne de transmission, dite de découplage, LTD en plus de la ligne de transmission de réception LTR.
La ligne de transmission de découplage LTD, tout comme la ligne de transmission de réception LTR peut être réalisée sous forme d’un câble coaxial, d’une ligne bifilaire ou d’une paire torsadée.
La ligne de transmission de découplage LTD comprend un premier conducteur c1a comprenant une extrémité proximale destinée à être reliée électriquement à l’équipement de découplage ED1 et une extrémité distale reliée électriquement à l’antenne de réception B_REC.
La ligne de transmission de découplage LTD comprend un deuxième conducteur c2a relié électriquement à la masse.
L’efficacité du découplage de ce mode de réalisation peut être plus élevée que celle du premier mode de réalisation ce qui permet de limiter les artefacts sur les images. Cela en fait une bonne solution lorsque les contraintes d’encombrement peuvent s'accommoder de la présence de deux câbles. Cette solution est simple à implémenter du fait qu’elle implique des contraintes limitées sur la géométrie et la configuration de la ligne de transmission de réception LTR, seule la ligne de transmission de découplage LTD participant au découplage.
Dans la réalisation particulière de la , l’extrémité distale du premier conducteur c1a de la ligne de transmission de découplage LTD est reliée électriquement à l’antenne de réception B_REC au niveau de la première borne du condensateur d’accord CT, la deuxième borne du condensateur d’accord CTétant reliée au point de masse PM. Le récepteur REC est destiné à être relié électriquement à la ligne de transmission de réception LTR sans être relié à la ligne de transmission de découplage LTD de sorte à recevoir des signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception B_REC via la ligne de transmission de réception LTR sans passer par la ligne de transmission de découplage LTD.
Ainsi, le circuit de découplage CD3, entouré par un cadre en trait plein sur la , diffère de celui du premier mode de réalisation en ce qu’il comprend la ligne de transmission de découplage LTD, le condensateur d’accord CT et l’équipement de découplage ED1.
Pour présenter la fonction de découplage, la ligne de transmission de découplage LTD a une fonction d’inductance. La longueur de la ligne de transmission de découplage LTD est définie de façon que la fréquence de résonance du circuit de découplage CD3 soit égale à la fréquence f0. Cette longueur est calculée approximativement, et la longueur précise est ensuite déterminée expérimentalement de façon à obtenir la fréquence de résonance souhaitée. Cette contrainte de longueur ne s’applique pas à la ligne de transmission de réception LTR dans ce mode de réalisation.
La longueur de la ligne de transmission de découplage LTD est définie de sorte que l’équipement de découplage et plus particulièrement l’interrupteur INT soit situé à l’extérieur du corps humain lorsque l’antenne de réception B_REC est située dans le cœur.
Elle est typiquement supérieure ou égale à 30 cm ou 40 cm lorsque l’antenne de réception est destinée à être insérée dans le corps par un accès jugulaire et supérieure ou égale à 80 cm lorsque l’antenne de réception est destinée à être insérée dans le corps par un accès via l’aine.
La représente une variante du troisième mode de réalisation qui diffère de celle de la en ce que l’antenne de réception B_REC4 du dispositif de réception DREC4 comprend, un condensateur d’accord supplémentaire CTA connecté en série avec les condensateurs CMet CT. Le condensateur d’accord supplémentaire CTAest connecté au condensateur d’accord CTau niveau de la première borne du condensateur d’accord CT. Cette caractéristique permet de choisir une autre valeur pour la longueur de la ligne de transmission de découplage LTD si cela c’est nécessaire, ou d’avoir une autre valeur pour la capacité du condensateur d’accord CTsi jamais il y a des contraintes pour utiliser certaines valeurs.
Il est à noter que, dans le troisième mode de réalisation, l’équipement de découplage du circuit de découplage peut comprendre un circuit électrique RNprésentant une résistance négative monté en série avec l’interrupteur INT, c’est-à-dire avec le premier conducteur c1 de la ligne de transmission de découplage LTD, comme dans le deuxième mode de réalisation.
Pour empêcher l’échauffement des câbles (lignes de transmission) insérés dans la gaine, il est possible de répartir des circuits LC aussi appelés traps le long d’au moins une des lignes de transmission (LTR et/ou LTD) pour empêcher la circulation de courants parasites comme décrit dans l’article précité.
Dans les réalisations des figures, le condensateur d’adaptation est monté en série avec le(s) condensateur(s) d’accord. En variante, l’antenne de réception comprend en lieu et place de ce condensateur d’adaptation et/ou en sus, un condensateur d’adaptation ou un réseau de condensateur d’adaptation monté en série avec la ligne de transmission montée en série avec l’équipement de découplage.
Avantageusement, le dispositif de réception comprend une gaine tubulaire en matériau électriquement isolant.
La gaine est souple de sorte à être potentiellement défléchie mécaniquement.
La gaine se présente avantageusement sous forme d’un tube allongé selon un axe de la gaine apte à présenter un diamètre maximal (externe) sensiblement constant sur toute sa longueur ou sur toute la longueur de sa partie destinée à être introduite dans le corps humain.
Ce diamètre externe est compatible avec les dimensions maximales des vaisseaux dans laquelle elle doit être introduite.
Avantageusement, ce diamètre est inférieur à 2 mm.
La gaine tubulaire délimite une lumière intérieure allongée selon l’axe x et recevant la ligne de commande LC, la ligne de transmission de réception LTR et l’éventuelle ligne de transmission de découplage LTD.
La gaine comprend une extrémité proximale et est reliée mécaniquement à l’interrupteur INT ou, plus généralement, à l’équipement de découplage et une extrémité distale et apte à recevoir l’antenne de réception résonante B_REC ou B_REC4.
L’extrémité distale de la gaine est destinée à être introduite dans le corps humain et plus particulièrement dans un vaisseau connecté au cœur et l’extrémité proximale de la gaine est destinée à rester en dehors du corps humain.
Avantageusement, l’antenne de réception est apte à être dans un état déployé dans lequel elle présente un diamètre supérieur à celui de la gaine dans l’axe de la gaine. L’antenne de réception est alors reçue dans la gaine lorsqu’elle est dans un état replié.
L’antenne de réception peut, par exemple, être intégrée à un ballonnet gonflable/dégonflable à l’intérieur de la cavité cardiaque, ou comporter un système mécanique permettant de la déployer au contact de la zone à imager et de la replier pour la manœuvrer dans les vaisseaux sanguins connectés au cœur, ou de tout autre système permettant de modifier sa géométrie entre la phase d’insertion/retrait de la gaine du corps humain et la phase d’imagerie.
Claims (8)
- Dispositif de réception (DREC1, DREC2, DREC3, DREC4) de signaux radiofréquence pour système d’imagerie ou de spectroscopie par résonance magnétique comprenant une antenne de réception résonante (B_REC) intracardiaque et un interrupteur (INT) apte à être alternativement dans un état ouvert lorsqu’il est alimenté par un courant continu présentant une première intensité de sorte que l’antenne de réception (B_REC) soit accordée à une fréquence de fonctionnement (f0) du système d’imagerie par résonance magnétique et dans état fermé lorsqu’il est alimenté par un courant continu présentant une deuxième intensité de sorte que l’antenne de réception soit désaccordée en fréquence, l’antenne de réception (B_REC) étant en outre destinée à être reliée à un récepteur (REC) destiné à recevoir les signaux radiofréquence reçus par la boucle résonante de réception (B_REC) lorsque l’interrupteur (INT) est à l’état ouvert, le dispositif de réception comprenant une première ligne de transmission (LTR, LTD) ayant un conducteur ayant une extrémité distale reliée électriquement à l’antenne de réception résonante (B_REC) et une extrémité proximale reliée électriquement à l’interrupteur (INT) de sorte que l’interrupteur est destiné à être situé à l’extérieur du corps humain lorsque l'antenne de réception (B_REC) est située à l’intérieur du cœur d’un patient.
- Dispositif de réception (DREC3, DREC4) selon la revendication 1, comprenant, outre la première ligne de transmission (LTD), une deuxième ligne de transmission (LTR) ayant un conducteur comprenant une extrémité distale reliée électriquement à l’antenne de réception (B_REC, B_REC2) et une extrémité proximale destinée à être reliée électriquement au récepteur (REC) pour lui transmettre les signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception (B_REC, B_REC2).
- Dispositif de réception (DREC3, DREC4) selon la revendication précédente, dans lequel l’antenne de réception comprend un condensateur d’accord et un condensateur d’adaptation montés en série et reliés par un point de masse, le condensateur d’accord (CT) reliant électriquement le conducteur de la deuxième ligne de transmission (LTR) au point de masse (PM).
- Dispositif de réception (DREC1, DREC2) selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité proximale du conducteur de la première ligne de transmission (LTR) est destinée à être reliée au récepteur (REC) pour lui transmettre les signaux radiofréquence reçus par l’antenne de réception (B_REC).
- Dispositif de réception (DREC1, DREC2) selon la revendication 4, dans lequel l’antenne de réception comprend un condensateur d’adaptation (CM) reliant électriquement un point de masse (PM) au conducteur de la première ligne de transmission.
- Dispositif de réception (DREC2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un circuit électrique (RN) présentant une résistance négative monté en série avec l’interrupteur (INT).
- Dispositif de réception (DREC1, DREC2, DREC3, DREC4) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une gaine recevant la première ligne de transmission, la gaine comprenant une extrémité proximale reliée mécaniquement à l’interrupteur (INT) et une extrémité distale apte à recevoir la boucle résonante de réception (B_REC).
- Dispositif de réception (DREC1, DREC2, DREC3, DREC4) selon la revendication précédente, dans lequel la gaine présente un diamètre inférieur ou égal à 2 mm.
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2022
- 2022-04-22 FR FR2203778A patent/FR3134709A1/fr active Pending
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2023
- 2023-04-21 WO PCT/EP2023/060483 patent/WO2023203218A1/fr unknown
Patent Citations (2)
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Also Published As
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| WO2023203218A1 (fr) | 2023-10-26 |
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