Quantitative magnetization transfer evaluation of the knee joint in magnetic resonance imaging

Quantitative magnetization transfer (QMT) imaging is a quantitative magnetic resonance imaging technique that can probe the macromolecular content of tissues. It does so by providing estimates of model parameters that describe the process of magnetization transfer between the semi-solid pool of protons in macromolecules and free protons in water, as well as the characteristics of these proton populations. QMT has been useful in the study of neurodegenerative disease, as it can detect macromolecular degeneration. Because QMT can detect changes in the macromolecular content of tissues, QMT is a promising potential biomarker of early knee osteoarthritis (OA), as macromolecular degeneration is the hallmark of early OA. This thesis presents an adaptation of the QMT framework to cartilage tissues, and a QMT analysis in 4 knee cadaver specimens. We report the first QMT analysis of knee meniscus, and demonstrate that the excision of menisci and immersion before re-scanning has a significant impact on the restricted pool fraction and T1 relaxation time of the free pool. The QMT analysis of articular cartilage provided QMT parameters similar to previously published studies. A methodology to optimize sequence parameters in MT acquisitions for future studies is also presented.L'imagerie par transfert de magnétisation quantitatif (TMQ) est une méthode quantitative d'imagerie par résonance magnétique qui peut sonder le contenu macromoléculaire des tissus. Ceci est accompli en fournissant des estimés de paramètres d'un modèle qui décrit le processus du transfert de magnétisation entre le réservoir semi-solide de protons dans les macromolécules avec les protons libres dans l'eau, en plus des caractéristiques de ces populations de protons. Le TMQ a été utile pour l'étude des maladies neurodégénératives considérant qu'il peut détecter la dégénérescence macromoléculaire. Étant donné que le TMQ peut détecter des changements dans le contenu macromoléculaire des tissus, celui-ci est un biomarqueur potentiel prometteur pour l'ostéoarthrose (OA) précoce des genoux, puisque la dégénérescence macromoléculaire est une caractéristique principale de l'OA précoce. Ce mémoire présente une adaptation du cadre de TMQ pour des tissus cartilagineux, ainsi qu'une analyse de TMQ dans 4 genoux de cadavres. Nous rapportons la première analyse de TMQ des ménisques des genoux et démontrons que l'excision des ménisques ainsi que l'immersion avant l'imagerie produit un impact significatif sur la fraction macromoléculaire et le temps de relaxation T1 du réservoir de protons libres. L'analyse TMQ du cartilage articulaire a fourni des paramètres de TMQ similaires aux études antérieures publiées sur le sujet. Une méthodologie pour l'optimisation des paramètres de la séquence d'IRM pour les acquisitions de données en TM pour de futures études est également présentée