L’Imagerie par résonance magnétique

(nucléaire)

Plan de la présentation

• Aperçu de l’équipement de l’imagerie par résonance magnétique (IRM)

• Théorie du spin (traitement classique)

• Temps de relaxation des spins

• Image créées

• Applications et avantages

L’équipement de l’IRM

Danger : champ magnétique élevé (1.5 tesla)

Théorie du spin

• Propriété intrinsèque de la matière• Protons : spin ½• Molécule d’eau : 80% de la masse

du cerveau• Champ magnétique B0 : les spins

s’alignent et précèssent à la fréquence de Larmor (ω0=γB0)

Champ magnétique supplémentaire B1

• On ajoute un champ magnétique tournant à fréquence ω1 (en x et y)

• Magnitude : 375 nano Tesla

• Le champ magnétique résultant n’est plus selon l’axe des z

Conséquence du champ tournant

• Influence du champ tournant sur le spin :

0vvt m1rel = m ( t ) . (D u ez K u1 ex )

• On se met dans le cadre de référence du champ tournant

Si ω1= ω0 : Δω ez =0 :Résonance magnétique nucléaire

• La composante en z du champ magnétique résultant est nulle

• Les spins précèssent autour de B1 (en x)

• Dans notre cas : B1 est appliqué pour ¼ de période, puis arrêté

• Les spins des protons vont de nouveau précesser autour de B0

Nouvelle configuration des spins

• Précèssent dans le plan xy

• Énergie potentielle plus élevée

• État instable

Relaxation des spins• 1. Maxwell : une charge accélérée émet

du rayonnement électromagnétique : perte d’énergie potentielle

• 2. Frottement : collisions avec l’environnement créent des pertes supplémentaires d’énergie

Relaxation des spins• 3. Distorsion du champ magnétique B0 due à

la présence d’hémoglobine désoxygénée

• Déphasage local des spins

Temps de relaxation

• Décroissance exponentielle (en ms)

• Différent selon l’agitation des molécules et la quantité de désoxy-hémoglobine

• Mesurable par un détecteur

Pour mesurer le signal en chaque point du cerveau

• Ajouter un champ magnétique supplémentaire parallèle à B0 pour chaque dimension de l’espace

• Crée un champ non uniforme

• Variation linéaire

• Modifie la fréquence de

Larmor

Analyse des données

• Analyse de Fourier

• La précession des spins est un phénomène intrinsèquement périodique

• Besoin d’ordinateurs puissants

Images obtenues

Images obtenues

Images obtenues

Caractéristiques de l’IRM

• Pas de radioactivité impliquée

• Rapidité (<1s)

• Haute résolution (<1mm)

• Images 3-D

• Technique non invasive

• Permet d’obtenir la structure anatomique

Références• http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm• http://airto.loni.ucla.edu/BMCweb/SharedCode/slides/

SlideFiles.html• Cohen-Tannoudji, Mécanique quantique 1, Hermann

éditeurs des sciences et des arts, Paris, 1998• Houde et Mazoyer, Cerveau et psychologie – Introduction

à l’imagerie cérébrale anatomique et fonctionnelle, Presses universitaires de France, Paris, 2002

• Dehaene, Le cerveau en action – Imagerie cérébrale fonctionnelle et psychologie cognitive, Presses universitaires de France, Paris, 1997

• Posner et Raichle, L’esprit en images, DeBoeck Université, Paris, 1998