Les nouvelles IRM à très haut champ fournissent des images cérébrales avec des résolutions spatiales jusque-là inégalées, mais au prix de temps d'acquisition très allongés.

Pour pallier cette contrainte, des chercheurs de NeuroSpin ont développé une méthode mathématique d'« acquisition comprimée » (compressed sensing) en collaboration avec des astrophysiciens de l'Irfu (CEA-Irfu) dans le cadre du projet COSMIC. SPARKLING, c'est son nom, a montré tout son potentiel sur l'imagerie à deux dimensions (IRM à haute résolution : comment ne pas y passer des heures ?).

Les scientifiques ont, cette fois, étendu leur méthode à l'imagerie 3D, encore peu usitée en clinique, mais très attendue pour l'imagerie du sodium à 7 teslas notamment.

Jusqu'à présent, SPARKLING procédait à un sous-échantillonnage en deux dimensions, plan à plan, et empilait ensuite les plans. Le nouvel algorithme, SPARKLING 3D, procède à un véritable sous-échantillonnage en 3D de l'espace de Fourier, grâce à des « méthodes multipolaires rapides » (Fast Multipolar Method), développées en astronomie pour accélérer le calcul des forces de longue portées dans les « problèmes à N corps ».

Grâce à ces techniques, la génération des trajectoires du schéma de sous-échantillonnage ne prend plus que 6 à 10 heures, selon la résolution cible des images, au lieu de plusieurs semaines.

SPARKLING 3D permet de réduire de 2,5 à 3,75 fois le temps d'acquisition des données d'IRM à 3 teslas, sans compromettre la qualité de l'image, par rapport à une imagerie parallèle déjà accélérée d'un facteur 4 comparativement à une acquisition complète de l'espace de Fourier. Les prémices démontrées à 7 teslas, notamment en imagerie du sodium, laissent entrevoir des accélérations jusqu'à un facteur 64. Affaire à suivre...

Ce travail a bénéficié du programme européen NUMERICS pour le financement d'une thèse en simulation numérique.