IMAGERIE par RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE

(cours PCEM 2 - Pr P Arbeille)

Pre requis rappel cours PCEM 1INDUCTION ET INTERACTION MAGNETIQUES

 I – Ligne d’induction créée par un aimant ou par un courant  Aimant permanent Courant continu

Courant alternatifUnité : TeslaChamp terrestre : 5 10-4Imagerie par résonnance : env. 0.5 –2 Application : IRM électro-aimant : pb champ uniformeRecueil de signal EM (bobines)

II 3 Action du champ B uniforme sur 1 élément de courant e : charge de l’électronn : nombre d’e-/unité de volumedl : longueur de l’élément de courantS : section de l’élément de courant

q = e.n.dl.S F = q.v.B

F = (e.n.dl.S) . v.BF = (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 fixesAB 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 magnétiquede la spire : = S.i Sous l’action du coupleC, la spire s’orientede 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@

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• 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 rotationdes spinsEcarte de 0zSelon duréeapplication

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)

Champ statique Bo +

champ Alternatif B1 (ecart de Bo, synchro rot spins)

Mx= a My= b Mz = c0

Mx = My =0 Mz = 00

Mz = Mo0

Mx = My =0 Mz = Mo0

Arrêt B1 signal

T1 T2

T1

T2

Relaxation timeT1 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

Bo

B1 (Π) B1 Π/2

INVERSION RECOVERY

B2 ΠB1 (Π/2)

BoSPIN – ECHO. TE, TR court (T1)

TE, TR long (T2)

Temps entre impulsions Π/2 et ECHO

Temps entre 2 impulsions Π/2

SPIN ECHO

SPIN – ECHO

B1+15° - B1-15°

ECHO de GRADIENT (gradient Oy: Bo+15° puis Bo–15°)

Dephasage Mz +/-3° => T1 varie +/-30%

Dephasage Mz +/-80° => T2 varie +/-30%

B1-15° - B1+15°

Bo+15° Bo-15°

B1(Π/2)

Temps entre 2 impulsions Π/2

Temps entre impulsions Π/2 et ECHO

Bo

Non traité en cours

ECHO de GRADIENT(non traité en cours)

INVERSION RECOVERY – SPIN ECHO

TE, TR Court => contrast (T1) -- TE, TR long => contrast (T2)

Amplitude Sa et Sb differente -- Sa=Sb mais Duree (T2) differente

TR courtTR

℮-t/T1

℮-t/T2

℮-t/T1

Signal EchoSignal Π/2Signal Π Signal Π/2

TR entre 2 Impulse Π/2 (court (T1)

TR entre Impulse Π/2 et Echo (court (T1)

• 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 faibleMz incompletement recupéré contraste cf IR

TR & TE Long (T2)

τ long, echo successif tres different, contrast T2 fort

Mz completement recupéré contraste T1 faible

TRTR

℮-t/T1

℮-t/T2

℮-t/T1

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 1X scanIR (T1)SE (T2)

SE(T2) + IR(T1)

SE(T2)+ IR(T1)SE(T2)SE(T1)

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

SE(T1) SE(T2)

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

Brain lesion SE(T2) + IR (T1)

SE(T2)

SE(T1)

SPIN ECHO T1

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

Liver tumor with gadolinium (contrast agent) injection

• PCEM II