Comparaison entre mesures et simulations numériques des vibrations induites par les gradients sur des matériaux conducteurs en IRM

L’objectif de cette étude est de comparer les vibrations induites par les gradients du champ magnétique, mesurées expérimentalement à l’intérieur d’un scanner IRM, avec les résultats calculés par des simulations multiphysiques par éléments finis. Les vibrations induites par les gradients du champ magnétique dans un scanner IRM 3 T ont été quantifiées sur des plaques en Ti6Al4V et en polyétheréthercétone (PEEK) conformément à la méthodologie ISO/TS 10974:2018. Des séquences sinusoïdales et EPI (echo-planar imaging) ont été utilisées. Les vibrations ont été mesurées par vibrométrie laser Doppler. Le faisceau laser était redirigé à l’aide d’un prisme monté sur un banc de mesure non conducteur spécifiquement développé pour cette expérimentation. Ce dispositif permettait de mesurer les vibrations perpendiculaires au champ magnétique statique. Les valeurs efficaces de dB/dt et l’intensité du champ magnétique statique ont été mesurées et utilisées comme données d’entrée pour les simulations numériques. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des simulations réalisées via une approche multiphysique faiblement couplée impliquant la résolution des équations électromagnétiques et d’élasticité linéaire par la méthode des éléments finis. Les approches expérimentale et numérique ont toutes deux permis d’obtenir la distribution des amplitudes des vibrations sur les plaques testées. La différence relative moyenne entre les déplacements mesurés et simulés était de ± 10,1 % pour l’ensemble des fréquences et des types de séquences testés. Les vibrations transmises par le scanner IRM contribuaient à moins de 1 % de la différence observée sur les déplacements. Les localisations des amplitudes maximales de vibration étaient cohérentes entre les résultats expérimentaux et numériques. Les vibrations induites par les gradients du champ magnétique ont été évaluées expérimentalement et numériquement avec un bon niveau de concordance. Les différences observées ont permis d’évaluer les limitations du dispositif expérimental et les incertitudes inhérentes. Sur la base de ces résultats, l’approche computationnelle proposée peut être utilisée avec un bon niveau de confiance pour évaluer et prédire les vibrations induites par les gradients du champ magnétique dans les dispositifs médicaux implantables.