Principes physiques de l'IRM

Résumé du document

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On étudie le déphasage donc la relaxation transversale T2. Le vecteur M tourne toujours autour de B0 dans le plan xOy. Cette rotation induit une onde de radiofréquence, recueillie par l'antenne de réception placée dans le plan xOy. Elle le transforme en signal électrique. On obtient une sinusoïde.

Si le champ B0 était homogène, le signal serait une exponentielle décroissante en T2. B0 n'est pas tout à fait homogène, le déphasage est encore plus rapide. On obtient un signal T2*. Ce qui nous intéresse est pourtant le signal T2 pur. On peut ne pas tenir compte des inhomogénéités en appliquant des impulsions de 180°.

La séquence spin-écho commence par une impulsion à 90° qui met en phase les protons. Lorsqu'on arrête l'impulsion, les protons se déphasent rapidement à cause des inhomogénéités moléculaires et celles de B0.
Au bout d'un demi-temps d'écho (TE/2), on applique une impulsion de 180°, les protons qui tournaient les plus vite se retrouvent derrière les plus lents. Les vitesses de rotation restent identiques donc au bout de TE, les spins sont de nouveaux en phase. On mesure le signal, on recueille un écho du signal. Le TE est donc l'intervalle de temps entre la bascule à 90° et le recueil de l'écho. On peut répéter cette impulsion à 180° pour avoir plusieurs échos.
Cet enchainement d'une impulsion de 90° et d'autres à 180° ne permet d'obtenir qu'une ligne de la matrice. Pour obtenir les lignes suivantes, il faut répéter ce schéma. Le TR est l'intervalle de temps entre deux ondes de 90°.

L'aimantation longitudinale commence à repousser pendant TE/2. Elle est affectée par l'impulsion à 180° et s'inverse dans l'axe Oz. La repousse de l'aimantation est encore faible est donc négligeable.

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Elle comporte une impulsion initiale de 180° qui inverse l'aimantation longitudinale (-Mzo). Il n'y a pas d'aimantation transversale. On laisse repousser l'aimantation longitudinale de - Mzo vers Mzo.

Pour mesurer l'aimantation, on applique une impulsion de 90° au temps d'inversion TI pour obtenir une aimantation transversale (protons qui sont remontés à l'équilibre). Le signal est mesuré au temps TE. D'autres impulsions à 90° permettent de basculer ces protons et d'autres qui ont mis 2T à remonter à l'équilibre. Au bout du temps TR, le cycle recommence par une impulsion de 180° (...)

Extraits

[...] L'imagerie par résonnance magnétique (IRM) I. Le magnétisme nucléaire Le noyau est composé de protons et neutrons faisant une rotation sur eux- mêmes : le spin. Or une charge qui tourne induit un champ magnétique appelé moment magnétique. Les neutrons en ont un aussi car ils sont composés de quartz chargés. Seuls les atomes à nombre impair de nucléons possèdent un moment magnétique (hydrogène, cardon13, fluor19 Seul l'hydrogène joue un rôle en imagerie : on parle d'imagerie protonique. Il représente 2/3 des atomes et a un moment magnétique élevé. [...]

[...] Le transfert d'énergie issu, est responsable de la bascule de l'aimantation. L'angle de bascule est variable, dépend de l'intensité et du temps pendant lequel l'onde de radiofréquence est appliquée. Le retour à l'équilibre, lorsqu'on cesse l'onde de radiofréquence se décompose en deux temps de relaxation : la repousse de l'aimantation longitudinale et le déphasage des protons. III. Le phénomène de relaxation Il y a deux types d'aimantation : l'aimantation longitudinale Mz parallèle à B0 et l'aimantation transversale Mxy perpendiculaire à B0. [...]

[...] Il se traduit par un repliement des structures hors champ de l'autre côté. La partie qui dépasse en avant se projette sur l'arrière et inversement. Si un objet est situé en dehors du champ de vue, il est quand même soumis aux gradients et il est déphasé de façon supérieure aux spins dans le FOV. Cela entraine un codage erroné et une projection de cet objet sur l'image. On peut augmenter la fréquence d'échantillonnage ou adapter la matrice et le FOV. [...]

[...] On peut ne pas tenir compte des inhomogénéités en appliquant des impulsions de 180°. La séquence spin-écho commence par une impulsion à qui met en phase les protons. Lorsqu'on arrête l'impulsion, les protons se déphasent rapidement à cause des inhomogénéités moléculaires et celles de B0. Au bout d'un demi-temps d'écho on applique une impulsion de les protons qui tournaient les plus vite se retrouvent derrière les plus lents. Les vitesses de rotation restent identiques donc au bout de TE, les spins sont de nouveaux en phase. [...]

[...] L'impulsion joue donc par deux mécanismes distincts mais simultanées sur la composante longitudinale et transversale de M. la relaxation des protons Lorsqu'on cesse l'excitation, les protons rendent l'énergie à l'antenne à la fréquence à laquelle il l'a reçue. Le vecteur M tourne encore autour de Bo et retourne à l'équilibre avec une diminution rapide de Mxy (déphasage des protons) et une augmentation progressive de Mz (transitions inverse d'E2 vers E1). Ce sont les phénomènes de relaxation. Il y a donc deux types de relaxation : la relaxation longitudinale et la relaxation transversale. [...]