IMAGERIE par RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE (cours PCEM 2 - Pr P Arbeille)

Pre requis rappel cours PCEM 1 INDUCTION ET INTERACTION MAGNETIQUES  I – Ligne d’induction créée par un aimant ou par un courant    Aimant permanent Courant continu Courant alternatif Unité : Tesla Champ terrestre : 5 10-4 Imagerie par résonnance : env. 0.5 –2 Application : IRM électro-aimant : pb champ uniforme Recueil de signal EM (bobines)

II 3 Action du champ B uniforme sur 1 élément de courant   e : charge de l’électron n : nombre d’e-/unité de volume dl : longueur de l’élément de courant S : section de l’élément de courant q = e.n.dl.S  F = q.v.B F = (e.n.dl.S) . v.B F = (n.e.s.v) . dl.B F = i.dl.B F = i.dl.B.sin@

II – 4 – Action champ B uniforme sur une Spire : AD et BC subissent F opposées mais restent fixes AB et CD subissent F opposées => couple de F Rotation Couple : C = F.AH = F.AD.sin@ C = (i.dl.b).(AD.sin@) C = (i.AB.B).(AD.sin@) S = section  C = i.B.S.sin@ Moment magnétique de la spire :  = S.i Sous l’action du couple C, la spire s’oriente de manière à ce que le vecteur moment magnétique s’aligne avec la direction de B  / / B.

II – 5 Travail de F magnétique dans le déplacement d’un circuit  F subie par AB : F = i.l.B  Pour un déplacement dx :  dW = F.dx dW = i.l.B.dx = dW = i.B.dS (dS : aire balayée) Dans le cas d’une spire circulaire la section à prendre en compte est S.cos@

IMAGERIE par RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE Cours PCEM 2

Analogie Spire - sphère chargée - proton

Application : IRM du proton de l’hydrogène : Champ Bo appliqué  proton s’oriente jusqu’à / / B et le système emmagasine de l’énergie.   Mais inertie des protons Mvt Precession Fréquence de Larmor o = .Bo/2 W = h. o = h. .Bo/2

Champ B1 alternatif de frequence o = .Bo/2 Force la rotation des spins Ecarte de 0z Selon durée application

Interaction Champ magnétique stat et alternat et proton Precession libre υo (T1) Precession υo (forcée) mise en phase des spins (T2)

Desynchronisation => precession libre

Champ statique Bo  (precession υo alignement a Bo) Mx = My =0 Mz = 00 T1 Mz = Mo0 Mx = My =0 Mz = Mo0 Champ statique Bo + champ Alternatif B1  (ecart de Bo, synchro rot spins) T2 Mx= a My= b Mz = c0 T1 T2 Arrêt B1  signal

Relaxation time T1 and T2

Gradients de champ magnetique pour faire apparaître Bo en un seul point de l’espace

Sequence minimale pour obtenir un signal de resonnance magnetique

LES SEQUENCES D’IMAGERIE

INVERSION RECOVERY Bo B1 (Π) B1 Π/2

SPIN – ECHO. TE, TR court (T1) TE, TR long (T2) Bo B1 (Π/2) B2 Π Temps entre impulsions Π/2 et ECHO Temps entre 2 impulsions Π/2

SPIN – ECHO SPIN ECHO

ECHO de GRADIENT (gradient Oy: Bo+15° puis Bo–15°) Non traité en cours ECHO de GRADIENT (gradient Oy: Bo+15° puis Bo–15°) Bo+15° Bo-15° Bo B1+15° - B1-15° B1-15° - B1+15° B1(Π/2) Temps entre impulsions Π/2 et ECHO Temps entre 2 impulsions Π/2 Dephasage Mz +/-3° => T1 varie +/-30% Dephasage Mz +/-80° => T2 varie +/-30%

ECHO de GRADIENT (non traité en cours)

INVERSION RECOVERY – SPIN ECHO

℮-t/T1 ℮-t/T1 ℮-t/T2 Signal Π Signal Π/2 Signal Echo Signal Π/2 TR entre Impulse Π/2 et Echo (court (T1) ℮-t/T1 TR court TR TR entre 2 Impulse Π/2 (court (T1) Signal Π Signal Π/2 Signal Echo Signal Π/2 TE, TR Court => contrast (T1) -- TE, TR long => contrast (T2) Amplitude Sa et Sb differente -- Sa=Sb mais Duree (T2) differente

τ court, echo successif peu different, contrast T2 faible INVERSION RECOVERY (T1) SPIN ECHO - ECHO de GRADIENT (Fast SE, Turbo SE, FLAIR avec IR…) TR & TE court (T1) τ court, echo successif peu different, contrast T2 faible Mz incompletement recupéré  contraste cf IR TR & TE Long (T2) τ long, echo successif tres different, contrast T2 fort Mz completement recupéré  contraste T1 faible

SEQUENCE CLASSIQUE TURBO Echo de Gradient (T1 ou T2)  TEG (T2) Reperage rapide (20 ’’) TURBO Spin Echo (T1 ou T2)  TSE (T2) 2-3’ (20 coupes 45 mm) TURBO Spin Echo (T1 ou T2)  TSE (T1) 2-3’’ TURBO Spin Echp (T1 ou T2)  TSE (T1) Gadolinium (aug T1 de graisse) Autre séquence: FLAIR: Spin Echo (T2) et IR (T1) supprime liq et graisse. Remarques: Séquence OEDEME Spin echo en T2 (cause eau liquide temps de rec long par rapport a eau dans tissu  beaucoup d’eau => T2 long) IRM peu performante en OSSEUX Cerebral. IRM performante en SNC (moelle meninge..) caractere tissu (tumeur, edeme..)

Brain axial views 1 X scan IR (T1) SE (T2) SE(T2) + IR(T1)

SE(T1) SE(T2) Brain axis views 2: X Scan SE (T1) = TR, TE court SE (T2) = TR, TE long

Brain: Spin echo (T2) (TE, TR longs)

Brain lesion SE(T2) + IR (T1)

SPIN ECHO T1

Spine views: SE (T1) and SE (T2)

Liver tumor with gadolinium (contrast agent) injection

PCEM II