L’Imagerie par résonance magnétique (nucléaire)

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1 L’Imagerie par résonance magnétique (nucléaire)

2 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

3 L’équipement de l’IRM

4 Danger : champ magnétique élevé (1.5 tesla)

5 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)

6 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

7 Conséquence du champ tournant
Influence du champ tournant sur le spin : On se met dans le cadre de référence du champ tournant

8 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

9 Nouvelle configuration des spins
Précèssent dans le plan xy Énergie potentielle plus élevée État instable

10 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

11 Relaxation des spins 3. Distorsion du champ magnétique B0 due à la présence d’hémoglobine désoxygénée Déphasage local des spins

12 Temps de relaxation Décroissance exponentielle (en ms)
Différent selon l’agitation des molécules et la quantité de désoxy-hémoglobine Mesurable par un détecteur

13 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

14 Analyse des données Analyse de Fourier
La précession des spins est un phénomène intrinsèquement périodique Besoin d’ordinateurs puissants

15 Images obtenues

16 Images obtenues

17 Images obtenues

18 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

19 Références http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside.htm
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