Aucun titre de diapositive

1
Pr. Michel ZANCA M.I.R,
Biophysique Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
La RMN, du spin au signal
2
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
LE SYSTEME DE RMN
3
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Le SPIN dune Particule
4
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Le SPIN Nucléaire
Propriété magnétique du Noyau Atomique
Combinaison des spins des p et des
n du noyau Peut ne pas exister gt RMN
impossible
(
)


5
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Le Noyau Hydrogène 1H ou proton
Le 1H ou p possède le spin m le plus
intense de tous les noyaux Très abondant
dans les tissus biologiques (eau,
lipides) Actuellement, IRM seulement du 1H
6
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
POUR FAIRE RMN
CONDITIONS NECESSAIRES
1) Noyau de Spin NON NUL RMN
possible avec 1H, 13C, 31P RMN impossible
avec 12C 2) Induire Aimantat Macroscopique
// Bo (Longit) ML(tr) croît sur Bo,
selon T1, vers Mo (5 T1) tr est le temps
de croissance (repousse)
7
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
SELECTION DUN PLAN DE COUPE
Le plan P est choisi dans une orientation
(transverse, sagittale, frontale ou autre) et
avec une épaisseur (ép) quelconques
8
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Le Volume Image Elémentaire ou VOXEL
Il contient des 1H de différents
tissus (Blanc, Gris, LCR)
ép
Image (transverse) du plan P
9
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
En l absence d un (fort) Champ Magnétique
L orientation des Spins est aléatoire PAS
D AIMANTATION INDUITE
OURSIN
10
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Champ Magnétique Bo
Oriente lespace et le partage
en longitudinal (axe z // Bo) et
transverse (tous les plans xy orthogonaux à Bo)
11
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
En présence d un (fort) Champ Magnétique Bo
12
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
En présence d un (fort) Champ Magnétique Bo
13
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
En présence d un (fort) Champ Magnétique Bo
14
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
En présence d un (fort) Champ Magnétique Bo
Les Spins 1H orientés / au champ Bo
induisent une AIMANTATION MACROSCOPQ
BICONE
15
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Le Temps relaxation T1
Rythme lapparition du futur signal ML qui
(re)pousse vers Mo (équilibre)
BICONE
ML(tr)
niveau déquilibre, Mo
dans Bo
hors Bo
ML(t) Mo (1 - exp( -tr/T1)
OURSIN
5 fois T1
temps tr
T1
16
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
En présence d un (fort) Champ Magnétique Bo
En outre, chaque spin m précesse autour de
Bo à la pulsation de LARMOR
wo 2p . no - g . Bo
17
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
L état déquilibre
Echantillon dans Bo, sans RF Aimantation
longitudinale proche Mo, // Bo Pas daimantation
transverse
18
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
POUR FAIRE RMN
CONDITIONS SUFFISANTES
1) Mesurer ML(tr) Véritable boussole,
alignée sur Bo Mesure impossible sur Bo
qui masque ML Mais possible
perpendiculairement à Bo 2) Basculer ML(tr) d
un angle 0 lt h lt 180 Génère
aimantation transverse mesurable MTo
ML(tr) . sin h En SE h 90, en flash h lt
90
19
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Excitation Radiofréquence
Résonance no ( g / 2p ) . Bo
CHAMP RF EXCITATEUR EMIS PDT DUREE t
h g B1 t
EXCITATION BASCULE
B1 de fréquence no (résonance)
20
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Excitation Radiofréquence
Résonance no ( g / 2p ) . Bo
21
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Excitation Radiofréquence
Si résonance gt bascule de ML
22
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Bascule de ML par RF
Tout se passe comme si ML disparaissait tandis
quapparaît une MT
La bascule provoquée par lexcitation RF a créé
un état instable ... qui permet, certes, de
récupérer un signal, mais qui doit disparaître
23
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
ARRET DE LA RF

• Cest le retour à létat initial, par
• DISPARITION DE TOUTE MT (T2)
• REPOUSSE (T1) DE ML //ment à Bo
• Tout se passe comme si la boussole M
• se réalignait sur Bo en oscillant à la
  fréquence de résonance no

24
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
ARRET DE LA RF
La probabilité de désexcitation spontanée
étant quasi-nulle, la fluorescence RF
nexiste pas retour à léquilibre par
relaxation thermique
25
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
ARRET DE LA RF
26
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
ARRET DE LA RF
RECUEIL D UN SIGNAL OSCILLANT
Fréquence no amortie en T2
27
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
Le Temps relaxation T2
T2 (si DBo nulle, T2 sinon) rythme la
disparition du signal mesurable, càd de la
composante transverse MT après bascule dun
angle h.
MT(te)
Spins en phase au départ
niveau de départ, MTo
MT(t) MTo . exp( -te/T2)
Déphasage partiel
T2
Déphasage complet
T2
5 fois T2
temps te
28
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
SEQUENCE IRM

• Plusieurs étapes avt de récupérer signal
• plonger tissu dans champ magnétique Bo
• attendre pdt tr que ML pousse le long de
  Bo
• basculer ML excitation RF (B1) à
  résonance
• stopper RF et enregistrer le signal (te)
• attendre tr avant de recommencer
• MT doit avoir totalement disparu (spoïl si
  besoin)
• ML doit avoir (partiellement) repoussé
• recommencer autant que de lignes dans
  image
• (Ny) et daccumulations nécessaires (NEX)

29
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
PRINCIPES DE RMN
PRINCIPE DE LA SEQUENCE SE GENERANT UN ECHO DE
SPIN
RF de bascule
RF de focalisation
30
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
SEQUENCE SE Le signal est généré par un écho
de spin, donnant T2 vrai
SEQUENCE FLASH Le signal est généré par un
écho de gradient, donnant T2lt T2 vrai
31
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
LES CONTRASTES RMN
Liés aux pondérations relatives ds le
signal enregistré à résonance no (42 MHz/T pr 1H)

• Ils dépendent de facteurs expérimentaux
• choix des pondérations T1 et T2 par tr et te
• choix de h, qui détermine rapidité S/B
• Ils dépendent de facteurs tissulaires
• Mo, la densité de spins (protons) à équilibre
• T1 T2, les temps de relaxation
• autres facteurs (flux, diffus, Gd, effets c,
  ...)

32
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
LES FACTEURS TISSULAIRES

• La densité de protons, Mo
• liée au d hydratat et/ou lipidat tissulaire
• fournit des contrastes simples type TDM
• Les temps de relaxation T1 T2
• modulent le signal de base donné par Mo
• liés à la dynamique de leau ds le tissu
• dépendent état physique, q, paramg e-, ...
• dépendent du tissu, du cycle cellulaire, ...
• évoluent avec la pathologie

33
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
T1, T2 et état physique du matériau
liquides T1 T2
T1
solides T1 gtgt T2
tissus (pateux) T1 gt T2
T2
Viscosité
34
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
T1 T2 et contrastes tissulaires
Si T1 court et/ou T2 long, fort signal
car apparaît vite en T1 et disparaît
lentement en T2 La graisse donne un
hypersignal (T1 très court) Le signal de
los cortical nest pas mesurable en
IRM Attention aux pièges de contraste, liés
aux croisements des courbes de relaxation
une pathologie peut ne pas apparaître
35
Pr. Michel ZANCA M.I.R, Biophysique
Médecine Nucléaire, CHU MONTPELLIER
PRINCIPES DE RMN
SEQUENCE SPIN - ECHO EFFET DE PONDERATIONS Mo,
T1, T2