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L’Imagerie par résonance magnétique
(nucléaire)
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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
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L’équipement de l’IRM
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Danger : champ magnétique élevé (1.5 tesla)
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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)
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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
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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
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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
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Nouvelle configuration des spins
• Précèssent dans le plan xy
• Énergie potentielle plus élevée
• État instable
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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
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Relaxation des spins• 3. Distorsion du champ magnétique B0 due à
la présence d’hémoglobine désoxygénée
• Déphasage local des spins
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Temps de relaxation
• Décroissance exponentielle (en ms)
• Différent selon l’agitation des molécules et la quantité de désoxy-hémoglobine
• Mesurable par un détecteur
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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
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Analyse des données
• Analyse de Fourier
• La précession des spins est un phénomène intrinsèquement périodique
• Besoin d’ordinateurs puissants
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Images obtenues
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Images obtenues
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Images obtenues
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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
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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