IRM: Une belle histoire de science

IRM: Une belle histoire de science
Ou comment passer d’une découverte étonnante en
physique des particules élémentaires (≈ 1920) à un
appareillage d’imagerie médicale mondialement
utilisé en routine ( > 1990)
Jean-François Mathiot LPC/CNRS
Daniel Morvan Centre Jean Perrin/INSERM
Jean Gabrillargues CHU Clermont

IRM: Une belle histoire de science
1. Une propriété étonnante de la matière: le “spin”
2. Historique et résultats de l’Imagerie par
Résonance Magnétique Nucléaire
3. Quelques belles applications cliniques

Remontons dans le temps avec la
complicité des prix Nobel
2003: Médecine attribué à un physicien et à un chimiste pour leur
découverte de l’IRM (années 70)
P. Mansfield - P. Lauterbur
1952: Applications de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN)
(1946)
F. Bloch - E. Purcell
1945: Principe d’exclusion de Pauli (1925)
W. Pauli
1944: Mise en évidence du phénomène de RMN (années 30)
I. Rabi
1943: Expérience fondatrice qui a mis en évidence le “spin” des
particules (1922)
O. Stern

Que s’est-il donc passé dans les
années 20?
1922: Expérience de Stern et Gerlach
 Les atomes d’argent se comportent comme des « aimants microscopiques »
 leur moment magnétique a des valeurs bien précises: +1/2 ou -1/2 dans
des unités adéquates
 pourquoi seulement 1/2 ou -1/2: mystère de la mécanique quantique!
 Ceci est aussi vrai pour l’atome d’hydrogène et aussi pour l’électron et le
proton séparément
intensité
distance
Plaque
sensible
Image formée sur la
plaque sensible
Faisceau d’argent

1925: Hypothèse du « spin »
par G. Uhlenbeck et S. Goudsmit
 suggèrent que l’électron « tourne sur lui même »
d’où le nom de « spin »
 boucle de courant
 moment magnétique élémentaire
 Equation du mouvement pour décrire le
comportement de ces états
 Le « spin » est aussi nécessaire pour satisfaire
le principe d’exclusion de Pauli
 En plein dans le développement de la mécanique
quantique …. à suivre
On verra plus tard les questions théoriques
que cela pose !!
1927: Equation de Pauli