Entailing of phosphorus exchanges in most bio-chemicals as a key factor in disease, increases researcher’s interest to develop the technologies capable of detecting this metabolite. Phosphorus magnetic resonance spectroscopy is able to detect key metabolites in a non-invasive manner. Particularly, it offers the ability to measure the dynamic rate of phosphocreatine(PCr) degeneration through the exercise and recovery. This metric as a valid indication of mitochondrial oxidative metabolism in muscle, differentiate between normal and pathological state. To do magnetic resonance imaging and spectroscopy, clinical research tools provide a wide variety of anatomical and functional contrasts, however they are typically restricted to the tissues containing water or hydrogen atoms and they are still blind to the biochemicals of other atoms of interests. Through this project we intended to obtain the phosphorus spectrum in human body – specificadenerativelly in muscle – using 31P spectroscopy. To do so a double loop RF surface coil, tuned to phosphorus frequency, is designed and fabricated using bench work facilities and then validated through in vitro spectroscopy using 3 Tesla Siemens scanner. We acquired in vitro as well as in vivo phosphorus spectrum in a 100 mM potassium phosphate phantom and human calf muscle in rest-exercise-recovery phase in a 3T MR scanner. The spectrum demonstrates the main constituent in high-energy phosphate metabolism. We also observed the dynamic variation of PCr for five young healthy subjects who performed planter flexions using resistance band during exercise and recovery. The took steps in this project pave the way for future application of spectroscopic quantification of phosphate metabolism in patients affected by carotid artery disease as well as in age-matched control subjects. / L’importance des échanges de phosphore liés à l’apparition de troubles et de maladies neurodégénèratives a suscité l’intérêt des chercheurs en ce qui concerne le développement de technologies pouvant détecter ces composés métaboliques. Á l’aide de la spectroscopie en résonance magnétique du phosphore, il est possible de détecter ces métabolites d’une manière non-invasive. Cette technique permet plus particulièrement de mesurer le taux de degénération de la phosphocréatine (PCr) lors de périodes d’exercice et de récupération post-activité. Cette dernière métrique agit en tant qu’indicateur valide du métabolisme oxydatif mitochondrial dans le muscle et permet de différentier un muscle sain d’un muscle pathologique. Pour effectuer l’imagerie ou la spectroscopie par résonance magnétique, de nombreux outils cliniques peuvent être utilisés afin de générer des images comprenant une variété de contrastes anatomiques et fonctionnels. Par contre, ces contrastes ne peuvent être habituellement produits qu’à partir des molécules d’eau ou des atomes d’hydrogène renfermés dans les tissus biologiques et les outils permettant de générer les images correspondantes demeurent, pour la plupart, insensibles à la présence d’autres atomes d’intérêt. Au cours de ce projet, il a été question d’obtenir un spectre du phosphore à partir de l’activité musculaire chez l’humain in vivo en se servant de la technique de spectroscopie de type 31P. Pour ce faire, une antenne radiofréquence à deux canaux, devant être syntonisée à la fréquence de résonance du phosphore, a d’abord été conçue et fabriquée en laboratoire pour ensuite être validée lors d’expériences sur une plateforme IRM 3T de marque Siemens. Les spectres du phosphore furent acquis sur un fantôme, une solution de phosphate de potassium à une concentration de 100 mM, ainsi que sur le mollet d’un sujet humain au cours d’une période de repos, d’exercice et de récupération. Le spectre obtenu à la suite de cette dernière expérience démontre la présence accrue du phosphore lors de procédés métaboliques à haute teneur énergétique impliquant la dégradation de phosphates. Par la suite, il a été question d’observer la variation des niveaux de PCr durant des périodes d’exercice et de récupération chez 5 jeunes adultes effectuant une série iv de flexions plantaires ayant un élément résistif attaché à leurs pieds. La démarche entreprise au cours de ce projet permettra l’utilisation future des techniques quantitatives en spectroscopie pour l’évaluation du métabolisme des phosphates chez des patients souffrant de maladies coronariennes ainsi que chez des sujets contrôles sains provenant du même ensemble démographique.

Magnetic Resonance Imaging (MRI) is a powerful non-invasive reconstruction tool used primarily in the medical community to produce high quality images of the human anatomy. Surface coils are Radio Frequency (RF) systems typically deployed for receiving the MR signals. Multiple surface coils, or an array of coils, are employed to obtain a localized improvement in the signal-to-noise ratio without limiting the field of view. In this research, a novel modeling and design method for decoupling RF surface coils in a phased array is investigated. This method employs an impedance transformation interface circuit along with a high input reflection coefficient preamplifier to decouple the coil. In this research report both the theory and design methodology are discussed in detail.

Le présent mémoire porte sur la conception et le développement de deux antennes RF utilisées en imagerie par résonance magnétique. Ces antennes ont pour but de guider le futur développement d’une plateforme d’imagerie multi-animal qui servira les chercheurs du nouveau CRCHUM. Plus spécifiquement, ces antennes ont été conçues pour l’imagerie du proton à 1.5T. La première utilise une birdcage de type lowpass pour la partie émettrice et utilise 8 éléments de surface pour la partie réceptrice. La seconde antenne est une birdcage de type lowpass polarisée circulairement qui est utilisée à la fois pour l’émission et pour la réception. Cette dernière a présenté de bonnes performances, générant des images avec un SNR élevé et avec une bonne homogénéité, la rendant une bonne candidate pour la future plateforme. La première a présenté quelques problèmes au niveau de la désyntonisation de la birdcage et du couplage entre les éléments. Dans le cas où ces problèmes venaient à être surmontés, cette antenne aurait l’avantage de pouvoir utiliser des techniques d’imagerie parallèle et possiblement d’avoir un SNR plus élevé. / This master thesis focuses on the design and development of two RF coils used in magnetic resonance imaging. These coils are designed to guide the future development of a multi-animal imaging platform that will serve researchers of the new CRCHUM. More specifically, these coils were designed for proton imaging at 1.5T. The first uses a lowpass birdcage as transmitter and uses 8 surface elements for the receiving part. The second coil is a circularly polarized lowpass birdcage which is used both for transmission and for reception. The latter presented good performances, generating images with high SNR and good homogeneity, making it a good candidate for the future platform. The first one presented a few problems at the detuning of the birdcage and the coupling between the elements. In the case where these problems would be overcome, this coil would have the advantage of being able to use parallel imaging techniques and possibly to have a higher SNR.

Le présent mémoire porte sur la conception et le développement de deux antennes RF utilisées en imagerie par résonance magnétique. Ces antennes ont pour but de guider le futur développement d’une plateforme d’imagerie multi-animal qui servira les chercheurs du nouveau CRCHUM. Plus spécifiquement, ces antennes ont été conçues pour l’imagerie du proton à 1.5T. La première utilise une birdcage de type lowpass pour la partie émettrice et utilise 8 éléments de surface pour la partie réceptrice. La seconde antenne est une birdcage de type lowpass polarisée circulairement qui est utilisée à la fois pour l’émission et pour la réception. Cette dernière a présenté de bonnes performances, générant des images avec un SNR élevé et avec une bonne homogénéité, la rendant une bonne candidate pour la future plateforme. La première a présenté quelques problèmes au niveau de la désyntonisation de la birdcage et du couplage entre les éléments. Dans le cas où ces problèmes venaient à être surmontés, cette antenne aurait l’avantage de pouvoir utiliser des techniques d’imagerie parallèle et possiblement d’avoir un SNR plus élevé. / This master thesis focuses on the design and development of two RF coils used in magnetic resonance imaging. These coils are designed to guide the future development of a multi-animal imaging platform that will serve researchers of the new CRCHUM. More specifically, these coils were designed for proton imaging at 1.5T. The first uses a lowpass birdcage as transmitter and uses 8 surface elements for the receiving part. The second coil is a circularly polarized lowpass birdcage which is used both for transmission and for reception. The latter presented good performances, generating images with high SNR and good homogeneity, making it a good candidate for the future platform. The first one presented a few problems at the detuning of the birdcage and the coupling between the elements. In the case where these problems would be overcome, this coil would have the advantage of being able to use parallel imaging techniques and possibly to have a higher SNR.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est un outil d’investigation majeur donnant accès de manière non invasive à des nombreuses informations quantitatives et fonctionnelles. La qualité des images obtenues (rapport-signal-sur-bruit, RSB) est cependant limitée dans certaines applications nécessitant des résolutions spatiales et/ou temporelles poussées. Afin d’améliorer la sensibilité de détection des équipements d’IRM, diverses orientations peuvent être suivies telles qu’augmenter l’intensité du champ magnétique des imageurs, améliorer les performances des systèmes de détection radiofréquence (RF), ou encore développer des séquences d’acquisition et des techniques de reconstruction d’images plus efficaces. La thématique globale dans laquelle s’inscrit cette thèse concerne le développement des systèmes de détection RF à haute sensibilité pour l’IRM à haut champ chez l’homme. En particulier, des antennes auto-résonantes basées sur le principe des lignes de transmission sont utilisées parce qu’elles peuvent être réalisée sur substrat souple. Cette adaptabilité géométrique du résonateur permet d’ajuster précisément sa forme aux spécificités morphologiques de la zone anatomique observée, et ainsi d’augmenter le RSB. La première visée technologique de ce projet concerne le développement, de la conception jusqu’à la mise en œuvre dans un appareil 7 T corps entier, d’un système de détection RF flexible à haute sensibilité, utilisant des antennes miniatures associées en réseau. L’utilisation d’un réseau d’antennes miniatures permet d’obtenir des images sur un champ de vue élargi tout en conservant la haute sensibilité inhérente à chaque antenne miniature. De plus, la technologie de l’imagerie parallèle devient accessible, ce qui permet d’accélérer l’acquisition des images. De surcroît, un nouveau schéma de résonateur de ligne transmission avec un degré de liberté supplémentaire est introduit, ce qui permet de réaliser de grands résonateurs multi-tours pour l’IRM à haut champ. Cette thèse décrit le développement, la mise en œuvre et l’évaluation des nouveaux systèmes de détection RF au moyen de simulations analytiques et numériques, et des études expérimentales. / Magnetic resonance imaging (MRI), among other imaging techniques, has become a major backbone of modern medical diagnostics. MRI enables the non-invasive combined, identification of anatomical structures, functional and chemical properties, especially in soft tissues. Nonetheless, applications requiring very high spatial and/or temporal resolution are often limited by the available signal-to-noise ratio (SNR) in MR experiments. Since first clinical applications, image quality in MRI has been constantly improved by applying one or several of the following strategies: increasing the static magnetic field strength, improvement of the radiofrequency (RF) detection system, development of specialized acquisition sequences and optimization of image reconstruction techniques. This work is concerned with the development of highly sensitive RF detection systems for biomedical ultra-high field MRI. In particular, auto-resonant RF coils based on transmission line technology are investigated. These resonators may be fabricated on flexible substrate which enables form-fitting of the RF detector to the target anatomy, leading to a significant SNR gain. The main objective of this work is the development of a flexible RF coil array for high-resolution MRI on a human whole-body 7 T MR scanner. With coil arrays, the intrinsically high SNR of small surface coils may be exploited for an extended field of view. Further, parallel imaging techniques are accessible with RF array technology, allowing acceleration of the image acquisition. Secondly, in this PhD project a novel design for transmission line resonators is developed, that brings an additional degree of freedom in geometric design and enables the fabrication of large multi-turn resonators for high field MR applications. This thesis describes the development, successful implementation and evaluation of novel, mechanically flexible RF devices by analytical and 3D electromagnetic simulations, in bench measurements and in MRI experiments.

Orbitale Erkrankungen stellen für mehrere klinische Fachdisziplinen in Bezug auf Diagnostik und Therapie ein großes Problem dar. Die hochauflösende MRT (HR-MRT) ist in der Lage, eine detailierte Übersicht für die Orbitaanatomie und deren Abnormalitäten zu liefern. Aus diesem Grunde ist diese Studie durchgeführt worden, in der hochauflösenden MRT-Charakteristika von 224 Patienten mit orbitalen Erkrankungen beurteilt worden ist. Die Kriterien der Beurteilung sind: Lokalisation, Größe, Form, Rand, Ausdehnung und Veränderung der Nachbarstrukturen sowie die Signalintensitäten der Erkrankungen. Die Lokalisationskriterien sind sehr nützlich für die Differentialdiagnose orbitaler Erkrankungen der Augenmuskeln, dem extrakonalen und subperiostalen Kompartiment mittels der HR-MRT mit Oberflächenspule. Durch die Zuordnung zu einem Kompartiment kann die Differentialdiagnose grob eingeengt werden. Das subperiostale Kompartiment kann in Sinus, Meningen, orbitalen Knochen und subperiostalen Spaltraum weiter unterteilt werden. Mukozelen und Nasennebenhöhlentumoren sind nur in den Sinus zu finden, sämtliche Keilbeinmeningeome weisen einen Befall der Meningen auf. 83,3% Epidermoide und Dermoide liegen im orbitalen subperiostalen Raum mit einer engen Nachbarschaft zu einer Sutur. Die meisten Muskelbefälle der endokrinen Orbitopathie betreffen den inferioren und medialen geraden Muskel, die Verdickung des Muskelbefalls ist typischerweise nur im Muskelbauch ohne Muskelsehnebefall. Myositiden haben häufiger einen Muskelsehnebefall. Wenn eine Verdickung eines einzelnen Muskels den M. rectus lateralis betrifft, ist die Diagnose einer endokrinen Orbitopathie nicht wahrscheinlich. Rhabdomyosarkome liegen häufig im oberen inneren Quadranten der Orbita. Lymphome liegen meistens im frontalen Anteil des extrakonalen Kompartiment in Nachbarschaft zum Septum orbitale. Für eine weitere Differentialdiagnose sollen die morphologischen Kriterien verwendet werden. Auch die Große, Form und der Rand der orbitalen Erkrankungen können den wichtigen Hinweis zur Differentialdiagnose liefern. Ein reduziertes Muskelvolumen ist bei der Muskelatrophie und dem Trauma mit Muskel Einklemmung gesehen worden. Bei 11 von 128 endokrinen Orbitopathien ist das Volumen normal. Die meiste Erkrankungen gehen mit einer Volumenzunahme einher. Keilbeinmeningeome, Karziome der Nasennebenhöhlen, Rhabdomyosarkome und Lymphome haben große Volumina. Myositis und endokrine Orbitopathie mit Muskelbefall haben meist geringe oder mittlere Volumenzunahmen. Mukozelen, Epidermoid, Dermoid, Metastasen und Hämangiom können in allen Größenstufen gefunden werden. Epidermoide, Dermoide, Mukozelen, Hämangioperizytome, Hämangiome, Rhabdomyosarkome und Metastasen haben meist runde oder elliptische Formen, eine längliche Form wird bei orbitaler Myositis und endokriner Orbitopathie mit Muskelbefall beobachtet. Karzinome der Nasennebenhöhlen, Keilbeinmeningeome, Lymphome, endokrine Orbitopathie mit Fettbefall, Pseudotumoren und Phlegmone zeigen sich unregelmäßige Formen. Epidermoide, Dermoide, Mukozelen, Myositis, endokrine Orbitopathie, Hämangiome und Hämangioperizytome haben meistens einen scharfen Rand. Dagegen weisen Karziome der Nasennebenhöhlen, Lymphome, Keilbeinmeningeome, Rhabdomyosarkome, Metastasen, Pseudotumoren und Phlegmonen undeutliche Ränder auf.Die Verwendung der MRT-Signalintensit?ten zur Diffenrenzierung ist eingeschränkt, weil die meisten Läsionen sehr ähnliche Signalintensitäten zeigen. Es gibt aber einige Läsionen, die aufgrund ihrer Zusammensetzung besondere Signalintensitäten aufweisen, z.B. Blutungen, Melanin (paramagnetisch), Fett, Proteine, Wasser und Nekrosen. Mit einer Kontrastmittelgabe und dem Verhalten des Enhancements kann eine weitere Charakterisierung erfolgen. Bei den Veränderungen der Nachbarstrukturen sind vor allem die Knochenveränderungen am aussagekräftigsten. Epidermoide, Dermoide und Mukozelen sind meist mit Knochendefekten oder Kompressionsveränderungen verbunden, Keilbeinmeningeome stehen eng in Zusammenhang mit Knochenhyperplasien, Nasennebenhöhlenkarzinome sind immer mit Knochendestruktionen verbunden und Frakturen werden nur bei Traumata gesehen. Die raumfordernde Wirkung von Lymphomen ist nicht sichtbar, denn hier zeigt sich eine Diskrepanz zwischen einer oft charakteristischen, ausgedehnten Infiltration und nur einer geringen Verlagerung anderer Orbitastrukturen. Die klinische Krankengeschichte ist auch wesentlich zur Findung der Differentialdiagnose. Alle hier untersuchten Patienten mit Phlegmone und Trauma haben besondere Krankengeschichten. 70% Patienten mit Metastasen haben einen gesicherten Primärtumor in der Krankengeschichte. Alle Patienten mit endokriner Orbitopathie haben in der Anamnese eine Schilddrüsenerkrankung. Von diesen Patienten sind etwa 80% weiblich und 73% zwischen 30 und 60 Jahre alt. Rhabdomyosarkome treten hauptsächlich in der Kindheit auf. Pseudotumoren sprechen schnell und außerordentlich gut auf Steroidtherapien an. Somit kann eine Verbindung von Anamnese und MRT-Bildgebung wertvolle Informationen zur Differentialdiagnose liefern.Zur Differenzierung endokriner Orbitopathie und Myositis ist es nützlich die Lokation des Muskelbefalls (unilateral oder bilateral, Muskelsehne- oder Muskelbauchbefall, Einzelbefall oder Befall mehrerer Muskeln und Bevorzugung bestimmter Muskeln), die Ausdehnung (mit oder ohne Fettbefall), die Verlagerung des Augapfels, MRT-Signalintensitäten und die zeitliche Anamnese zu berücksichtigen. Zur Differenzierung Rhabdomyosarkom und Lymphome sollen das Alter, die Form der Läsionen und der Muskelbefall berücksichtigt werden. Zur Differenzierung zwischen Metastasen und Hämangiome können ihre klinische Krankengeschichte (mit oder ohne frühere Tumoren), der Rand der Läsionen, Muskelbefall und ihr MRT-Signal und das Ausmaß des Enhancements wertvolle Informationen liefern. Die einzige Differenzierungsmöglichkeit zwischen Epidermoid und Dermoid ist die MRT-Signalintensität (fettiger oder wässriger Inhalt der Läsion). Die Lokation ist am wichtigsten für die Differenzierung zwischen Epidermiod und Mukozelen. Für eine Differenzierung zwischen Keilbeinmeningeomen und Masennebenhöhlenkarzinome können ihre Lokationen, ihre Signalintensität, das Kontrasmittelverhalten und Veränderungen der Nachbarstrukturen den wichtigen Hinweis liefern. / The clinical diagnosis of orbital diseases is especially difficult because of the variety of tissues that built up the orbit and present with similar clinical presentation. High-resolution MRI (HR-MRI) has become an important modality for evaluation of the orbital diseases, due to its superb soft tissue resolution, direct multiplanar capability and lack of ionizing radiation. In this study, 224 patients with pathologically identified orbital diseases were evaluated retrospectively. The imaging characteristics of the orbital diseases on HR-MRI with surface coil were assessed. The analyzed criteria were: location, size, shape, margins, extension, adjacent structure, and signal intensity. Locazilation criteria in muscles, extraconal and subperiosteal compartments are very useful in the differential diagnosis of orbital tumors and other disease. If their locations are subdivided into greater detail, the differential diagnosis will be narrowed considerably. For example, the subperiosteal compartment can be subdivided into sinus, meninges, bone and subperiosteal space. Mucocele and carcinoma of nasal sinuses always occur in the nasal sinuses. Sphenoidal meningiomas occur in the meninges, and epidermoid and dermoid are found to 83.3% in the orbital subperiosteal space near the bone sutures and show bony defects or thinning and sclerosis. The most frequently involved muscles in thyroid orbitopathy are the inferior rectus and the medial rectus muscles. Typically, the muscle enlargement involves the muscle belly and spares its tendinous portion. While orbital myositis most frequently involves the lateral rectus muscles in particular the muscles' tendon. When isolated lateral rectus muscle enlargement is present, another etiology rather than thyroid orbitopathy should be considered. Within the extraconal compartment the upper inner quadrant is the most common site of rhabdomyosarcoma. While lymphomas mostly occur in the anterior orbit, posterior to the orbital septum. For further differentiation, morphological criteria can be employed, such as the size, shape, and margin help to make the differential diagnosis. Reduced muscle volume is characteristic in the atrophic muscle. The shortened muscle length occurs in traumas connected with muscle incarcerations. Disease without volume changes may happen in thyroid orbitopathy with the involvement of the muscle or the fat tissue. All the other diseases have a enlarged volume of lesion. The size of Sphenoidal meningioma, carcinoma of nasal sinuses, lymphoma and rhabdomyosarcoma is greatly enlarged. While the size-distribution of mucoceles, epidermoids and dermoids show no difference. But orbital myositis and thyroid orbitopathy have slight to moderate enlarged volume of involved muscles. Concerning the pathology shape mucoceles, dermoids, epidermoids, haemangiomas, and metastases are round or elliptical. The orbital myositis and thyroid orbitopathy with muscle involvement show long shapes. Lymphomas and the thyroid orbitopathy with fat tissue involvement have mostly irregular shapes. The poor-defined margin is often seen in malignant lesions, infections or inflammations, such as a paranasal carcinomas, lymphomas, rhabdomyosarcomas, pseudotumors and phlegmon. While the sharp delineation suggests a benign process, such as a mucocele, dermoid, epidermoid, haemangioma, thyroid orbitopathy and myositis. The use of MRI signal intensity for a differential criterion may be limited, because most diseases have the same signal intensity on MR imaging. Thus it seems to be that signal intensity patterns are usually not specific for the differentiating of diagnose. However, MRI may have some specificity for certain lesions based on signal intensity patterns, especially in those containing hemorrhage, paramagnetic melamin, fat, protein, water, enlarged vessels, and necrosis. With contrast enhancement MRI further contributes to the characterization of various types of lesions within the orbit. It can be made a definitive diagnosis for the dermoid (contains fat), cholesterolcyste, meningioma, lymphangioma (contain hemorrhage), haemangioma, metastasis of melanoma, thyroid orbitopathy with active edema and chronic fibrosis, hematoma and emphysema due to a trauma. Another criterium is the adjacent structure changes. Out of them, the bone changes are very important. Epidermoid, dermoid, and mucocele are often accompanied by bone defects or pressure changes. The sphenoidal meningioma is frequently accompanied by bone hyperplasia. Bone fractures are seen in traumas. Malignant tumors are almost associated with bone destruction when they involve the orbit, e.g., the carcinoma of the nasal sinuses. The effect of occupying space in lymphomas causes mismatch with the size, which often has greater volume. It mostly infiltrates tissue, but it seldom produces mechanical shift to adjacent structures. Clinical history is essential and occasionally it provides a clue that alters the boundary of differential diagnoses and redirects the investigation toward possibilities that had not been previously entertained. Patients with metastases have a definite primary tumor history to 70%. The knowledge of previous malignancy is important for the diagnoses of orbital metastasis. All the patients with thyroid orbitopathy, phlegmon, pseudotumor and trauma have also special clinical histories or symptoms. The rhabdomyosarcoma and capillary hemangioma are the most common orbital tumors in children, while the cavernous hemangioma is the most common orbital vascular tumor in adults. Thyroid orbitopathy occurs with highest prevalence in females with middle age. Orbital pseudotumors usually show a dramatic resolution under steroid therapy. In fact, its final diagnosis is often based on response to steroids. When combined with clinical history and examination, radiologic imaging can provide valuable information regarding the diagnosis and differential diagnoses. For the differentiation of the thyroid orbitopathy and myositis it is useful to take their locations (unilateral or bilateral, tendon involvement or not, single or multiple muscles involvement, and which muscles involvement), sizes, extensions (with or without fat-infiltration), and MRI signal intensities into account; For the differentiation of rhabdomyosarcomas and lymphomas clinical history (ages), the shape of the lesions, and the adjacent structure changes (muscles infiltration) are of diagnostic interest. Clinical history (with or without previous malignancy), the margin of the lesion, their adjacent structure changes (muscles infiltration), and MRI signal intensities help to discriminate between metastases and hemangiomas. The only difference between epidermoid and dermoid is their MRI signal intensities (with or without fat). Location is important to differentiate the epidermiod and mucocele. Locations, adjacent structure changes and MRI signal intensities can provide valuable information to distinguish between sphenoidal meningioma and carcinoma of nasal sinuses. The different shape, margin, adjacent structure change, and MRI signal intensity between the carcinoma of nasal sinuses and mucocele are of diagnostic help.

L’objectif de la présente thèse est d’évaluer les performances des micro-antennes, en cas d’emploi en spectroscopie in vivo et de prévoir les éventuelles améliorations, tout en respectant les contraintes en termes d’encombrement et de biocompatibilité imposées par des applications cérébrales sur modèle animal. Par conséquent, dans ce travail, il fallait également évaluer la sensibilité tout en comprenant le fonctionnement particulier de ces micro-capteurs, points qui n’avaient pas encore été explorés. Ce document est organisé en cinq chapitres, le Premier est un aperçu sur la situation du sujet par rapport à l’existant et un rappel technique sur les travaux déjà effectués en matière de réalisation et en rapport avec les différents métabolites «cibles». Le Chapitre II présente les développements instrumentaux entrepris en vue de l’amélioration des conditions de détection: optimisation de l’adaptation en puissance et de l’adaptation en bruit à l’entrée du spectromètre prise aussi en considération. La difficulté du maintien du modèle dans un espace restreint est solutionnée en proposant différents montages de réglages déportés. L’introduction d’un préamplificateur à faible bruit est également étudiée et réalisée sur la micro-antenne et une antenne de surface fait maison. La question importante de la limite de détection est abordée sous un angle théorique et expérimental dans le Chapitre III. L’intérêt de cette analyse est l’évaluation des performances de la micro-antenne, on verra que cette nouvelle notion permet également de qualifier une installation de spectroscopie (capteur associé à un spectromètre pour une expérience donnée). Une étude d’amélioration apportée sur la limite de détection (LOD) par la technique de pondération sera traitée et validée sur des acquisitions spectroscopiques. Le Chapitre IV est destinée dans un première partie, à travers les modélisations, à discuter les variations de la limite de détection pour certains changements structurels (la dimension et le positionnement de la micro-bobine). Dans la deuxième partie, une mise en application de la limite de détection, à travers les expériences spectroscopiques sera présentée dans le but de comparer les performances de capteurs existants: principalement une antenne commerciale, la micro-antenne et une antenne fait maison. La question de la biocompatibilité de ces microantennes implantables est traitée dans le Chapitre V. La réalisation de cette étude a été effectuée en amont des travaux théoriques et instrumentaux et a permis leurs développements avec une démarche plus pragmatique / The objective of this thesis is to evaluate the micro-coil performance, in spectroscopy in vivo and provide any improvements, while respecting the constraints in terms of obstruction and biocompatibility imposed by applications on brain of animal models. Therefore, this work had also to assess the sensitivity understanding of these particular micro-sensors, a notion that has not yet been explored. This document is organized into five chapters: the first one is an "overview" of state of art techniques and a reminder of the work already done in terms of production and in relation to different metabolite "targets". Chapter II presents the instrumental developments undertaken to improve the detection: optimization of adaptation in power and noise matching at the spectrometer input, were also taken into account. The difficulty of maintaining the animal model in a reduced space is solved by providing different configurations of remote settings. The introduction of a low-noise preamplifier is also studied and implemented. The important question of the limit of detection is approached from a theoretical point of view in Chapter III. The interest of this analysis is to assess the performance of micro-coil, we will point out that this new concept enables to describe a spectroscopy facility (sensor associated with a spectrometer for a given experiment). A study of enhancement of the limit of detection by the apodization technique will be addressed and validated on spectroscopy acquisitions. Chapter IV is an implementation in the first part, through modelling, to discuss changes in the limit of detection for some structural changes (size and positioning of the micro-coil). In the second part, an implementation of the limit of detection through spectroscopic experiments will be presented in order to compare the performance of existing coils: a commercial coil and a micro-coil. The biocompatibility of implantable micro-coil treated in Chapter V. The completion of this study was carried out upstream of the theoretical and instrumental aspects in chapter III and IV and that helped their development with a more pragmatic approach