MRI_Physics

4 IRM

4.1 Base physique

Dans un IRM: champ magnétique de 1.5 Tesla, 30000x le champ terrestre

4.1.1 Spin et moment magnétique

Les atomes d’hydrogènes ont un spin nucléaire positif ou négatif et donc un moment magnétique.

Dans un champ magnétique externe, les atome d’hydrogènes s’alignent

A cause du mouvement thermique, le moment résultant n’est jamais 0 et on peut le mesurer

—> aimentation nette M0

4.1.2 Précession et fréquence de Larmor

Cette aimentation excédentaire faire tourner les atomes dans un mouvement de précession parallèle / antiparallèle au champ avec une certaine fréquence angulaire fréquence de Larmor.


4.1.3 Relaxation

En ajoutant un champ magnétique à la fréquence de Larmor, perpendiculaire au champ B0, l’angle de précession augmente jusqu’à 180° à une certaine vitesse.

On met une impulsion de champ et on regarde le temps qu’il faut pour que le vector M0 retrouve sa position originale , i.e. à libéré à nouveau l’énergie accumulée. C’est le temps de relaxation.

💡 Le temps de relaxation dépend du tissu


Le temps de relaxation en Z est appelé T1 (relaxation spin-réseau), le temps de relaxation en x-y est le temps T2 (relexation spin-spin), ils ne sont pas directement proportionnels

4.2 Mesure

Envoie d’une impulsion de champ B1, mesure de la relaxation avec une bobine (Free induuction decay)


4.2.1 Echo de spin

En raison d’inhomogénéités dans le champ B0, les spins individuels sont déphasés. ON peut pas les mesurer.

On veut connaître T2 et non T2*

Un signal HF long qui fait tourner de 180 ° est appliqué, ce qui fait changer la direction des M0 à l’opposée. Après un certain temps Te, ils sont de nouveau en phase




4.2.2 Emplacement

Pour déterminer l’emplacement de la zone magnétisée, on doit appliquer un champ à gradient dans le but d’avoir différente fréquence de Larmor à travers une tranche du corps. → analyse de Fourier sur le signal reçu

4.2.3 Champ à Gradient

Les particules tournent seulement là où la fréquence de Larmor du champ HF correspond à la précession mise par le champ B0.

Gradient en Z




Le gradient de Z est constant et permet d’obtenir une tranche du corps

4.2.4 Codage de phase en X

Le gradient est appliqué pendant un certain temps pour déphaser les moments M0. Le champ est ensuite désactivé.

→ même vitesse de précession mais déphasés

Gradient de codage de phase

4.2.5 Codage de fréquence en Y

Codage des fréquences avec un nouveau gradient en y

→ chaque vecteur possèdent une phase en x et une fréquence en y


4.2.6 Espace K

Le signal dans la bobine est la somme de toutes les magnétisations codées en phase et en fréquence dans une couche




4.3 Reconstruction

En prenant la transformation inverse de Fourier 2D dans l’espace k, on retombre sur les pixels correspondants en x et y.

4.3.1 Séquence

Dans la pratique on utilise des séquences sophistiquées

T_R : temps de répétition

T_E : temps d’echo

4.3.2 Image pondérée en T1, T2

Les contrastes sont directement influencés par T1 et T2


4.3.2 Image pondérée en densité des protons

Les temps sont choisis pour que T1 récupère complètement et TE est court pour limiter l’effet de T2 sur le contraste.


De ce fait, l’intensité du signal mesuré est seulement dû à la densité de proton des différents tissus


4.4 Implémentation

4.4.1 Appareil

Système à supraconducteur, les bobines HF peuvent être placés sur des endroits locaux


4.5 Applications

Scan cérébral: détection d’hémorragie, cicatrisation

Colonne vertébrale: hernie discale, luxation. sténose

IRMF: montre les zones actives du cerveau (basé sur quantité d’oxygène dans le sang)