EXPÉRIENCES FAITES AVEC UNE CAGE DE FARADAY

Les critères pour la construction d’un capteur ECG qui fonctionne dans le tunnel IRM ont été utilisés pour améliorer le circuit imprimé et sa construction. Dans le cas de la cage de Faraday, des tests ont été faits en IRM pour vérifier si le modèle physique était correct.

Cage de Faraday

Pour la construction de la cage de Faraday, on a comparé les solutions avec celle de la cage de Faraday du capteur ECG Type II. Entre autres, on a essayé des boîtiers cuivrés à l’intérieur, différentes formes de construction, des fentes dans les plaques de cuivre et des plaques en époxy avec des couches fines de cuivre sur l’une ou sur les deux faces (Fig. 26).

Les tests suivants ont été faits : (1) mesure de la force sur la cage de Faraday si l’on tourne ou laisse

tomber la cage dans le champ magnétique statique B0 (mesure de l’intensité des courants de

Foucault), (2) les artefacts sur l’image IRM et (3) la suppression des ondes radiofréquences d’un perturbateur mis dans la cage de Faraday [141]. Les résultats globaux sont donnés dans le tableau Tab. 3. On constate que la cage de Faraday ne doit pas avoir de trous ni de fentes, autrement la protection contre l’émission et la réception des ondes radiofréquences n’est plus suffisante. D’autre part, on voit clairement que l’épaisseur de la couche de cuivre des objets testés n’a aucune influence sur la protection contre les ondes radiofréquences si l’on relie les surfaces électriquement. Ce résultat était attendu. Et finalement, on a vérifié le raisonnement que l’épaisseur de la feuille de cuivre doit être minimale pour réduire les courants de Foucault et les artefacts sur l’image IRM. Les artefacts d’images IRM ainsi que la force mesurée sur la cage sont plus petits si la couche de cuivre est moins épaisse.

Fig. 26 Différentes possibilités de construction de cages de Faraday ont été testées. Du cuivre épais, un boîtier muni d’une mince couche de cuivre, une cage cubique en cuivre, une cage en cuivre de forme rectangulaire avec des fentes, une couche de cuivre sur époxy avec des fentes

et des condensateurs, une couche de cuivre sur époxy avec plaques reliées, ainsi que des plaques bicouches reliées (de gauche à droite et de haut en bas).

5.7

Les indications données dans ce chapitre ont permis d’améliorer le successeur du capteur ECG Type II pour le cas des interférences de l’IRM vers l’ECG et vice versa. Les modèles ont pu être vérifiés (l’exemple pour la cage de Faraday a été donné). Les détails de construction du capteur ECG Type III [136-142] sont soumis à une protection industrielle et ne vont pas être discutés dans le cadre de cette thèse. De plus, le capteur ECG Type III a été, est, et sera testé chez les fabricants d’IRM qui ont des tests prédéfinis.

Mêmes si les indications de construction d’un capteur ECG données dans ce chapitre ont l’air assez évidentes, logiques et simples, leur impact sur la compatibilité IRM n’est pas à négliger. Il reste à étudier le câble ECG du patient pour lequel une recherche approfondie est nécessaire pour mieux comprendre l’effet d’antenne et les risques de brûlures. Globalement, on peut dire que le capteur ECG Type III est mieux adapté à l’environnement IRM que son prédécesseur (capteur ECG Type II).

Cage de Faraday

Force sur la cage de Faraday

Artefacts sur

image IRM ^{Suppression des ondes} radiofréquences

Cuivre épais très forte référence > 40 dB

Boîtier muni d’une fine couche

de cuivre ^{très faible plus petits > 40 dB}

Cage cubique en cuivre moyenne petits > 40 dB

Cage en cuivre de forme

rectangulaire ^{forte plus petits > 40 dB}

Cage en cuivre de forme

rectangulaire avec des fentes ^forte plus petits ^{beaucoup > 40 dB}

Couche de cuivre sur époxy

avec fentes ^{très faible}

beaucoup plus petits 8 dB (avec condensateurs 10pF) 15 dB (avec condensateurs 4.7nF)

Couche de cuivre sur époxy très faible _{plus petits} ^{beaucoup 5 dB (couches isolées)}

> 40 dB (couches reliées) Doubles couches de cuivre sur

époxy ^faible plus petits ^beaucoup

12 dB (couches isolées) > 40 dB (couches reliées)

Tab. 3 Tableau résumant les résultats des tests des différentes constructions d’une cage de Faraday.

II MÉTHODES DE SUPPRESSION EN TEMPS DIFFÉRÉ

DES ARTEFACTS SUR L’ECG

Même si le signal ECG est utilisable cliniquement dans la plupart des cas, il reste un nombre important de situations où des artefacts se superposent à l’ECG. Dans ces situations, l’ECG ne peut pas être interprété ni pour une analyse des battements du cœur (synchronisation de l’IRM et monitorage des patients) ni pour faire un diagnostic. Les artefacts qui se superposent sont dus aux gradients de champ magnétique et à l’effet magnétohémodynamique. La plus grande partie de ces artefacts est générée dans les tissus humains et pas dans le système d’acquisition (p.e. le capteur ECG). La seule possibilité de supprimer ces artefacts est donc la restauration. La restauration à posteriori (mode "offline") est traitée avant la restauration en temps réel (dans la partie III de cette thèse).

Le chapitre 6 présente des modèles de la génération de ces artefacts. Si l’on savait modéliser en détail ces effets, on pourrait trouver une méthode de restauration correspondante.

Le chapitre 7 décrit la technique du signal moyenné. Cette méthode est utilisée entre autres en ECG pour procéder à l’analyse au repos. Le but de cette technique est d’augmenter le rapport signal sur bruit en utilisant plusieurs cycles de mesures. Dans cette thèse, cette technique est utilisée pour extraire les artefacts générés par les gradients de champ magnétique se superposant au signal ECG. Le chapitre 8 vérifie l’hypothèse d’un système linéaire et invariant dans le temps (LTI) pour la génération des artefacts dus aux gradients de champ magnétique au cours d’une séquence IRM. Dans le chapitre 9, les méthodes FFT, spectre de puissance croisé, moindres carrés et le filtrage de Wiener pour la suppression des artefacts dus aux gradients de champ magnétique sont discutées.