Detection and positioning of anatomical landmarks, also called points of interest(POI), is often a concept of interest in medical image processing. Different measures or automatic image analyzes are often directly based upon positions of such points, e.g. in organ segmentation or tissue quantification. Manual positioning of these landmarks is a time consuming and resource demanding process. In this thesis, a general method for positioning of anatomical landmarks is outlined, implemented and evaluated. The evaluation of the method is limited to three different POI; left femur head, right femur head and vertebra T9. These POI are used to define the range of the abdomen in order to measure the amount of abdominal fat in 3D data acquired with quantitative magnetic resonance imaging (MRI). By getting more detailed information about the abdominal body fat composition, medical diagnoses can be issued with higher confidence. Examples of applications could be identifying patients with high risk of developing metabolic or catabolic disease and characterizing the effects of different interventions, i.e. training, bariatric surgery and medications. The proposed method is shown to be highly robust and accurate for positioning of left and right femur head. Due to insufficient performance regarding T9 detection, a modified method is proposed for T9 positioning. The modified method shows promises of accurate and repeatable results but has to be evaluated more extensively in order to draw further conclusions.

Pour répondre à des questions biologiques émergentes, l’IRM 3D in vivo est une approche de choix, mais elle souffre principalement d’une faible résolution temporelle en raison d’une faible sensibilité. Par ailleurs, l’IRM gagnerait à une meilleure sensibilité aux agents de contrastes exogènes. Il est proposé ici des développements en IRM du petit animal permettant de réduire considérablement la durée d’acquisition des images à trois dimensions chez la souris, ou la détection de très faibles quantités d’agents de contraste. Ces développements reposent sur la manipulation de l’espace-k (espace des données acquises). La première partie de ce travail a reposé sur la mise en place d’une méthode d’acquisition rapide de l’imagerie 3D permettant de conserver la qualité de l’image. Le «keyhole» 3D a été la technique choisie pour accéder à une résolution temporelle très élevée. Ainsi, le temps d’acquisition en imagerie ciné 3D cardiaque, chez la souris, a été réduit par un facteur 4 tout en conservant la qualité de l’image (SSB) et les informations extraites. Le «keyhole» 3D est aussi une méthode favorable à la mesure de prise de contraste. La biodistribution d’agent de contraste, peut être suivie en imagerie 3D à contrastes T1 et T2* dans le corps entier de la souris en quasi temps réel. La manipulation de l’espace-k permet aussi d’améliorer la qualité de l’image en réalisant une imagerie très sensible au contraste T2*. Pour cela, la correction de mouvements intrinsèques, comme ceux issus de la respiration au niveau de l’abdomen, générant un effet de perte de résolution spatiale, est indispensable. L’utilisation d’un écho navigateur permettant de détecter et de supprimer tous les signaux indésirables apporte une amélioration nette de la qualité d’image. Le seuil de détection de l’agent de contraste testé est d’ailleurs inférieur à 100 picomole de fer par kilogramme dans l’abdomen de souris. L’utilisation des propriétés de l’espace-k montre à quel point la qualité de l’image peut être améliorée et adaptée à l’information souhaitée. C’est un moyen peu couteux et efficace pour rendre l’imagerie par résonance magnétique encore plus performante en terme de résolution spatiale et de résolution temporelle. / In vivo 3D MRI is a powerful method which can be used to answer emerging biological issues. However, low temporal resolution due to intrinsic low sensitivity is one of its main drawbacks. Similarly, breakthroughs are needed to detect by MRI low-concentrated contrast agents used for molecular imaging. In this work, several methodology developments in small animals are proposed to greatly reduce acquisition times of 3D MRI and to increase contrast sensitivity to T2* agents. Both achievements were performed through the manipulation of the k-space, i.e the acquired data space in a retrospective approach. To achieve very high temporal resolution a 3D keyhole technique was chosen. This allowed the acquisition time in cardiac 3D-cine imaging in mice to be reduced by a factor 4. Image quality (signal-to-noise ratio) and the extracted functional data were preserved. Interestingly, 3D keyhole imaging also allowed the evaluation of T1 and T2* contrast enhancement and biodistribution in real time in the whole mouse body. In the last part of the work, the goal was to generate highly T2*-sensitive 3D images in mouse abdomen to detect diluted iron-oxide-based contrast agents. The use of a navigator echo enabled efficient motion correction and detection threshold of less than 100 picomol iron per kilogram. The results are discussed in a general frame of future applications and development of fast and highly-resolved 3D imaging.