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Vision IRM: L’IRM pourrait-elle devenir une technique d’imager...

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Imagerie par résonance magnétique (IRM)

I-   Magnétisme nucléaire

1/   Rappel: Champs magnétique – Électricité

l  Courant électrique = déplacement d’électrons de charges négative.
l  Un courant électrique dans un fil conducteur induit une force magnétique ou champs magnétique.
l  De même un champs magnétique en mouvement engendre un courant électrique.
                                                                                 



                                                                        A- Le physicien Oersted a mis en
                                                                             évidence en 1820 qu'un courant
                                                                             électrique produit un champ  
                                                                             magnétique : si l'on place une
                                                                             boussole a proximité d'un fil où
                                                                             circule un courant électrique, celle-
                                (B)                                      ci s'oriente a 90°par rapport au fil
                                                                             conducteur (dans l'axe du champ
                                                                             magnétique induit par le courant).

                                                                       B - A l'inverse un aimant peut servir à 
                                                                              produire un courant électrique. Le  
                                                                              physicien français Michel Faraday    
                                                                             l’a prouvé quelques années après  
                                                                             en 1831, en introduisant un
                                                                             barreau aimanté dans une bobine
            (A)                                                           conductrice.                                                                         
                                                                      
Expérience de Oersted et Faraday














2/   Application au noyau atomique :

l  Le noyau de l’atome est constitué d’un certain nombre de protons et neutrons (nucléons)
l  Les nucléons sont animés d’un mouvement collectif complexe comportant en particulier une rotation individuelle autour d’un axe passant par leur propres centres
l  Une particule qui tourne induit autour d’elle un moment cinétique ou « spin » aligné sur son axe de rotation (représenté par un vecteur s)
l  En anglais: tourner sur soi-même = to spin
















   












l  Les protons sont chargés positivement
l  Une charge qui tourne induit autour d’elle un champs magnétique appelé moment magnétique (lié au moment cinétique et aligné sur son axe de rotation)
l  Ce moment magnétique est représenté par un vecteur d’aimantation μ.















l  Les neutrons, bien qu’électriquement neutres, possèdent également un moment magnétique.
l  Les nucléons (neutrons et protons) sont constitués de sous particules positives et négatives en rotation: les quarks.
l  Cette rotation va induire un moment magnétique pour chaque quark
l  La résultante globale du moment magnétique du neutron est environ égale au 2/3 de celui du proton.














l  Au sein du noyau de l’atome, les moments magnétiques des neutrons d’une part et des protons d’autre part s’annulent deux par deux.
l  De ce fait, seul les atomes à nombre impair de nucléons possèdent un moment magnétique « total »
l  Les principaux noyaux possédant des propriétés magnétiques sont les noyaux
o   d’hydrogène (1H),
o   de l’isotope du carbone (13C),
o   du fluor (19F),
o   du phosphore (31p), et
o   du sodium (23Na).
l  Seul le noyau d’hydrogène, formé d’un seul proton, joue un rôle important en imagerie aujourd’hui: on parle d’IRM « protonique »
l  Ceci est lié au fait que l’hydrogène
o   Représente 2/3 des atomes de l’organisme
o   Possède un moment magnétique intrinsèque élevé
o   Donne lieu à un phénomène de résonance très net
l  Le moment magnétique intrinsèque de l’hydrogène est représenté par un vecteur d’aimantation « microscopique » μ aligné sur son axe de rotation (lié au moment cinétique s)
l  Ce moment magnétique apparaît parce que le proton porte une charge positive et tourne sur lui-même.
l  Le proton peut donc être assimilé à un petit aimant (dipôle magnétique) avec un pôle nord et un pôle sud.

3/   A retenir :

l  Réciprocité entre magnétisme et charge électrique en mouvement
l  Noyau d’hydrogène = proton
l  Protons en rotation → moment magnétique aligné sur son axe de rotation (relié au spin) → vecteur d’aimantation μ
l  Protons = petits aimants
l  IRM du proton











II-              Le phénomène de résonance magnétique
Introduction :
           Nous verrons au chapitre suivant que, placés dans un champ magnétique externe, les protons vont avoir tendance à s’orienter dans la direction de ce dernier avec deux orientations possibles…..
1/   La résonance magnétique nucléaire :

l  Elle consiste à étudier les modifications d’aimantation des noyaux d’une substance sous l’action conjointe de deux champs magnétiques:
o   Un champs magnétique statique fixe élevé (B0) et
o   Un champs électromagnétique tournant (B1) = onde électromagnétique où de radiofréquence.
l  Le noyau d’hydrogène (constitué d’un proton) en tournant autour de lui-même induit un moment magnétique élémentaire microscopique représenté par un vecteur d’aimantation μ.
l  Placés dans un champ magnétique externe B0, les protons vont s’orienter dans la direction de ce dernier.
l  Les protons vont se distribuer en deux populations tournant autour de B0 avec un certain angle (précession):
o   L’une orientée dans le sens de B0 (parallèle) et
o   L’autre dans le sens contraire à B0 (antiparallèle)
 2/    Deux modèles

*    Modèle classique: permet de mieux comprendre le phénomène à l’échelle macroscopique.
*    Modèle quantique: étudie le phénomène à l’échelle de l’atome, indispensable pour comprendre les phénomènes de relaxation.

     a-  Modèle classique :

          En l’absence d’un champ magnétique externe, les protons d’un échantillon tissulaire sont orientés de façon aléatoire en tous sens
    Þ La somme des vecteurs d’aimantation élémentaire Σμ est  
         nulle

    Þ Pas de vecteur d’aimantation macroscopique (M=0)......telecharger
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•Un tube à rayon X et un détecteur unique.
•Acquisition d’une coupe : 6 minutes
•Données informatiques recueillies sur des 
cartouches magnétiques.

•Les cartouches étaient transférées le soir dans le 
laboratoire d’EMI, où la reconstruction des 
différentes images se faisait durant la nuit.
•Le premier modèle commercialisé sera équipé de 2 détecteurs adjacents permettant l’acquisition de 2 coupes : l’Emiscanner

•Depuis, grâce aux progrès informatiques, 
augmentation des performances
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Technique d'exploration de rachis cervicale

lRésultats:
lEtude de la statique et appréciation morphologique des 4 ou 5 dernières vertèbres cervicales
lLa zone médiane correspond aux corps vertébraux et aux épineuses (appréciation de la distance inter-épineuse)
lVisualisation des uncus

lLatéralement: colonnes des processus articulaires et des transverses 
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radioanatomie

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