1/15 12/01/2015 MARANDEL Marina L2 CR : Julie Chapon

BTIME – Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire. Connaissances de base.
1/15
12/01/2015
MARANDEL Marina L2
CR : Julie Chapon
BTIME
M. PANUEL michel.panuel@ap-
hm.fr
16 pages
Imagerie par Résonance
Magnétique Nucléaire.
Connaissances de base.
A. Introduction
I. Arsenal d'imagerie diagnostique
Ultrasons → Échographie
Rayons X → Radio standard et Scanner
IRM → pas de radiation ionisante
Imagerie par émission (scintigraphie, TEP) → Médecine nucléaire
Il existe un mouvement qui pousse à remplacer l'imagerie par rayons X avec l'IRM mais ils sont encore beaucoup
utilisés.
Il existe de très nombreuses applications cliniques de tous les moyens d'imagerie.
En pratique pour faire une IRM on a besoin :
– de protons
– d'un aimant puissant
– d'ondes de radio-fréquence - antennes
– d'un calculateur hyper performant.
Plan
A. Introduction
I. Arsenal d'imagerie diagnostique
II. En pratique
B. Le proton
C. Le champ magnétique
D. Le phénomène de résonance
E. La relaxation des protons
F. L'écho
G. Formation de l'image
H. Séquence de base
I. Séquence en écho de spin
II. Séquence en écho de gradient
III.Séquence avec suppression du signal de la graisse
IV. Séquence avec suppression du signal de l'eau
I. Gadolinium
J. Autres séquences
I. Séquence de flux
II. Séquence de diffusion
III.Spectro-IRM
1
H
K. Artefacts
L. Contre-indications de l'examen IRM
M. Précautions et contraintes de réalisation
N. Principales indications

BTIME – Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire. Connaissances de base.
2/15
II. En pratique
1.Demande d'examen
2.Validation de l'indication
3.Préparation du patient + précautions
4.Réalisation de l'examen
5.Choix de séquences selon l'indication
6.Traitement des images
7.Lecture des images
8.Interprétation
9.Apport diagnostic
B. Le proton
C'est le noyau de l'atome d’hydrogène, il est très abondant dans le corps humain.
Il possède trois propriétés pour l'IRM :
– Tourne sur lui-même (particule chargée +) : il a un moment magnétique angulaire de spin (qui tourne
selon une certaine vitesse dans un certain axe) CR : l'axe = le moment.
– Précesse comme une toupie, ou comme la terre autour du soleil, est à dire qu'il tourne autour d'un axe.
– Présente deux niveaux d’énergie : de basse et de haute énergie
. A l’équilibre : niveau de basse énergie > niveau de haute énergie
mais le delta est relativement faible
. Aimantation parallèle – aimantation anti parallèle selon les protons (sens différent)
. S'il y a une excitation : un certain nombre de protons de basse énergie passent au niveau de haute énergie → ce
sont ces protons qui sont utilisés en IRM. CR : quand ils redescendront de leur couche électronique, l'énergie
émise sera enregistrée.
C. Le champ magnétique
Il est puissant et homogène (= tous soumis au même champ magnétique)
– 1,5 a 3 Tesla (7 T en recherche)
– Plus de 30 000 fois le champ magnétique terrestre (50 000 microTesla ; 1T = 10 000G)
Les spins des protons s'alignent (+/-) selon B0 (axe du champ magnétique, lire B zéro) et ils conservent leur
précession (alignement des moments). On est dans une situation stable : soit en position de haute ou basse énergie.
Attention : il n'y a pas que les protons qui se mettent dans l'axe de B0 !
Exemple d'un lit de réanimation qui est attiré par le machine d'IRM.
Penser au marteau réflexe, ciseaux, stéthoscope,... dans la poche, si on oublie les objets, ils vont être attirés à
une vitesse considérable, et ça peut-être très dangereux.
→ Ceci est un argument supplémentaire en faveur de la précaution.
D. Le phénomène de résonance
La résonance c'est le transfert d’énergie entre deux systèmes oscillants à la même fréquence.
Exemple :
– la cadence du pas d'un groupe de soldats et l'oscillation du pont qu'ils traversent : peut entraîner la
rupture du pont

BTIME – Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire. Connaissances de base.
3/15
– la Castafiore (je ne sais pas comment sa s'écrit mais vous avez compris ^^ ; CR : il manquant juste la majuscule;) ) selon
la fréquence qu'elle envoie peut casser un verre
L'excitation des protons pour entrer en résonance se fait par une onde de radio-fréquence (RF) dont la fréquence
correspond a la fréquence de précession ou fréquence de Larmor (63,8 MHz pour B0= 1,5T).
Les protons excités subissent deux phénomènes :
– Une mise en phase de tous les protons qui précessent uniformément
– Un passage +/- important à un niveau de haute énergie (c'est fonction de B0 et de l’intensité de la RF)
Rq : pas de questions sur les données numériques.
E. La relaxation des protons
C'est le retour à l’équilibre. Les protons qu'on avait mis en phase se déphasent.
A l’arrêt de l'impulsion de RF le système revient à l’équilibre : déphasage des protons, en fonction des
interactions entre eux. C'est ce qui donne le signal recueilli en IRM.
Graphiquement représenté par une courbe exponentielle décroissante :
→ Le temps de relaxation T2 correspond au temps nécessaire au déphasage de 63% des protons, temps de
relaxation transversale.
Le retour à l'aimantation longitudinale initiale est fonction des interactions des protons avec le milieu
environnant (l'eau, os, …).
Graphiquement représenté par une courbe exponentielle ascendante :
→ Le temps de relaxation T1 correspond au temps nécessaire a la récupération de 63% de l'aimantation à
l’équilibre, temps de relaxation longitudinale.
T1 > T2 par un facteur 10
Dans la graisse, le réseau est serré par conséquent le temps de relaxation T1 est très court. CR : le retour à
l'équilibre est rapide.
→ le signal sera élevé en ≪ T1 ≫
Dans l'eau, le réseau est moins serré :
– le temps de relaxation T1 est long

BTIME – Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire. Connaissances de base.
4/15
– le déphasage est alors plus long (le temps de relaxation T2 est plus long)
→ le signal est faible en ≪ T1 ≫ et élevé en ≪ T2 ≫.
Tableau pas à apprendre juste pour comprendre (N(H) = densité des protons.)
Rq :
– Il y a moins de graisse dans la substance grise que dans la substance blanche (donc en T1 la substance
grise est plus grise que la substance blanche).
– LCR = eau (donc blanc en T2)
– CR : s'il y a beaucoup de protons, le signal sera important comme c'est le cas dans le SNC ; à l'inverse
dans l'os il y a peu de protons, il sera donc noir en séquence T1 ou T2 (signal faible).
F. L'écho
En IRM le signal est tellement faible que quand on l'enregistre on a besoin d'un artefact physique. L’écho est un
phénomène indispensable à l'IRM, c'est l'amplification du signal.
Le signal T2 recueilli par l'antenne est appelé FID (Free Induction Decay = décroissance de l'induction libre), il
est difficile à enregistrer (car il est très faible). De plus, il s'agit en fait d'un signal encore plus faible appelé T2* :
T2* = T2 + inhomogénéités de champ (dues à la présence de particules dans le milieu par exemple)
Pour améliorer le signal, on réalise un écho du premier signal avec remise des spins en phase (ou plusieurs échos
selon séquences).
Le choix du temps d’écho influence l'image : un TE long objective mieux les différences de T2 (différences =
contraste → enrichi l'information)
Si on a deux tissus qui ont des T2 différents, mais le T2 court on ne verra pas ces différences.
Deux grandes familles de séquences pour recueillir le signal :
– Écho de spin
– Écho de gradient
G. Formation de l'image
La dimension du volume que l'on veut explorer est appelée Champ de Vue ou FOV (Field Of View). Ce volume
est arbitrairement divisé en unités de volume élémentaires : voxels
– Le nombre de voxels par volume définit la matrice
– Plus le voxel est petit plus l'image est fine mais moins il y a de signal

BTIME – Imagerie par Résonance Magnétique Nucléaire. Connaissances de base.
5/15
– Le codage des voxels dans les trois directions de l'espace se fait par l'utilisation de gradients de champ.
On utilise des bobines dans lesquelles on fait passer un courant afin de modifier localement le champ B0
pour créer un gradient. La fréquence de Larmor est ainsi modifiée.
CR : on peut dire que le voxel est l'équivalent du pixel, mais en 3D.
Si l'on applique un gradient de fréquence dans une direction donnée, dans chaque voxel les protons vont
précesser à une fréquence légèrement différente mais en phase.
Si on applique un gradient de phase dans une autre direction perpendiculaire, dans chaque voxel les protons
précessent à une même fréquence mais sont déphasés par rapport aux voisins.
→ Donc il y a codage ≪ spatio-temporel ≫ par la phase et la fréquence.
En réalité pour former une image c'est plus compliqué que ça :
– L'ensemble des données brutes du recueil de signal constitue l'espace K
– Le décodage par plusieurs transformées de Fourier (analyse le contenu fréquentiel d'un signal) permet
de constituer une image où chaque point élémentaire (pixel) représente grossièrement le signal en un point
donné.
On part d'un volume avec des voxels : des unités de volume qui ont une certaine fréquence ; elle va être
mise sur une échelle de gris par exemple, et le gris est transformé en une unité d'image (pixel).
– Le contraste entre deux structures voisines permet de les différencier. Les liquides sont blancs en
pondération T2.
H. Séquence de base et pondération de l'image (pondération = paramètre favorisé)
I. Séquence en écho de spin
A 180° : c'est l’écho de spin