Study, design and realization of a MRI compatible electromagnetic actuator
Étude, conception et réalisation d’un actionneur électrique fonctionnant dans un environnement IRM
Résumé
This thesis deals with the development of an MRI-compatible electromagnetic actuator. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a medical imaging technique that enables non-invasive, high-contrast observation of the inside of the human body. MRI uses different induction fields: a static field of high intensity (3T) and variable fields of lower intensity. MRI-compatible actuators enable medical teams to perform medical procedures with live image feedback. MRI-compatible actuator technologies currently exist (pneumatic, piezoelectric) but can be cumbersome or degrade the MRI image. The development of MRI-compatible electromagnetic actuators is just beginning. Our proposed actuator will use the large static field of the MRI to generate motion. To enable easy test of the actuator prototype, we set up a scaled-down MRI environment producing a static field of 0.3T using two NdFeB permanent magnets. To dimension our actuator and study its impact on MRI fields, a number of 2D and 3D magnetic field calculation models were developed. These models were then used to optimize the actuator structure. Once the actuator had been designed, a power supply and control board was developed. The actuator's performance was then tested in our scaled-down environment and in a 2.4T MRI scanner. This test in an MRI scanner enabled us to quantify the distortion of the MRI image caused by our actuator.
Cette thèse traite du développement d'un actionneur électromagnétique compatible IRM. L'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) est une technique d'imagerie médicale permettant d'observer l'intérieur du corps humain avec un contraste élevé de façon non-invasive. L'IRM fonctionne grâce à différent champs magnétiques : un champ statique de haute intensité (3T) et des champs variables de plus faible intensité. Disposer d'actionneur compatible IRM permet aux équipes médicales de réaliser des interventions médicales avec un retour d'image en direct. Des technologies d'actionneurs compatibles IRM existent actuellement (pneumatique, piézoélectrique) mais peuvent être encombrant ou dégrader l'image de l'IRM. Le développement d'actionneurs électromagnétiques compatibles IRM ne fait que commencer. Notre proposition d'actionneur se servira de l'important champ statique de l'IRM pour générer un mouvement. Afin de pouvoir tester facilement le prototype d'actionneur, nous avons réalisé un environnement IRM à échelle réduite produisant un champ statique de 0,3T à l'aide de deux aimants permanents NdFeB. Pour dimensionner notre actionneur et étudier son impact sur les champs de l'IRM, différents modèles de calcul du champ magnétiques en 2D et 3D ont été développés. Ces modèles ont ensuite servi dans une procédure d'optimisation de la structure de l'actionneur. Une fois l'actionneur réalisé, une carte d'alimentation et de commande a été développée. Puis les performances de l'actionneur ont été testées dans notre environnement à échelle réduite puis dans un scanneur IRM 2,4T. Cet essai dans un scanneur IRM a permis de quantifier la distorsion de l'image IRM causée par notre actionneur.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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