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 : 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