UE 2 – Biopathologie Dr P. Mascarel

UE 2 – Biopathologie
Dr P. Mascarel
Date : 09/10/2015 Plage horaire : 14h - 16h
Promo : 2015-2016 Enseignant : P. Mascarel
Ronéistes :
HAYS Yohan
VENAULT Adrien
Les bases physiques de l'IRM
Introduction
I. Généralités
II. Le principe de résonance
III. Enregistrement du signal
IV. La relaxation
V. Le T1 et le T2
1) Définitions
2) Le T1
3) Le T2
4) Transcription au niveau de l'image

VI. Les différentes séquences d’acquisition de l’image
1) Définitions
2) Enregistrement du signal
3) Influence du TR sur la séquence
4) Influence du TE.
VII. Différents types de séquences
1) Spin-écho
2) En écho de gradient
3) En inversion-récupération
4) Séquences vasculaires en temps de vol
VIII. Signal des tissus de base
1) Eau
2) Graisse
3) Mélanine
4) Hématome
IX. Exemple de pathologies: intérêt du choix de la bonne
séquence : Eau
1) La sclérose en plaque : intérêt de la séquence FLAIR
2) Métastases vertébrales : intérêt de la séquence STIR
3) Endométriose pelvienne : intérêt de la séquence T1 avec
annulation de la graisse
4) Maladie d’Alzheimer : intérêt de la séquence inversion
récupération fortement pondérée T1

Objectif: Essayer de bien comprendre les bases physiques pour pouvoir ainsi comprendre
l’imagerie : notamment comment les images se forment, quelles sont leurs caractéristiques et
que pouvons nous leur demander. Comprendre le passage du spin à l'image.
Introduction:
L'IRM et l'échographie sont deux méthodes d'imagerie qui n'utilisent pas de radiations
ionisantes contrairement au scanner et à la radiographie. C'est une technique d'imagerie en
plein essor actuellement.L’IRM utilise les propriétés magnétiques du corps. Il n’y a donc pas
d’effet délétère sur ce dernier. Çela nous permet donc d'assouvir le fantasme d'Hippocrate:
« Voir à l’intérieur du corps sans le nuire » (Hippocrate 460-370 avant J-C) »
C'est la tendance générale qui nous vient des États-Unis: de plus en plus, on essaie de
substituer à la méthode d'imagerie qui est totalement inoffensive, c'est-à-dire à l'IRM et à
l'échographie.
I. Généralités
• L’IRM est l’imagerie de l’atome d’hydrogène.
Ce dernier est présent dans la molécule d’eau qui constitue 75% du corps humain.
• Chaque atome d’hydrogène est constitué d’un électron et d’un proton.
Chaque atome peut donc être assimilé à un petit aimant avec un pôle positif et un pôle négatif
(c'est ce qu'on va utiliser comme propriété magnétique) et dont le pôle négatif serait
représenté par l’électron unique.
• Ces petits aimants que l’on va appeler des spins vont être disposés dans l’espace, vont
tourner sur eux même et s’orienter de manière aléatoire. Conf schéma ci dessous.
• En IRM, on va donc créer un champ magnétique B0 très puissant: dix mille fois plus
puissant que le champ magnétique terrestre.
• Comme tout champ magnétique, B0 va comporter un pôle positif et un pôle négatif. Il y aura
donc une interaction entre les spins (= petits aimants) et le champ magnétique B0.

• Tous ces petits spins (qui sont représentés par un atome ayant un pôle négatif et positif) vont
s’aligner dans l’axe de B0 et perdre leur disposition aléatoire. Ils s'alignent, mais ils ont
comme particularité de ne pas rester immobiles.
•En effet les spins vont tourner autour de l’axe B0 et autour d'eux même, c’est ce que l’on
appelle le mouvement de précession.
Vous avez symbolisé ici l'axe du champ magnétique B0 ainsi que l’axe de notre spin. Le spin
au lieu de s’aligner bêtement dans l’axe de B0, va tourner comme une toupie autour de ce
dernier. C’est donc le mouvement de précession.
• Ce mouvement de précession qui ressemble au mouvement d’une toupie (cette vitesse
rotatoire) s’exprime de la manière suivante:
-B0 est le champ magnétique (s’exprime en tesla.) Correspond à la puissance du champs
magnétique. NB: le tesla est l'unité des champs magnétiques.
-W0 est la fréquence de précession des spins, elle correspond à une vitesse angulaire (nombre
de tours par seconde). C'est en quelque sorte une vitesse de rotation.
-ϒ est le rapport gyromagnétique caractéristique du noyau étudié. NB: Chaque noyau a son
propre rapport gyromagnétique.
• Pour le proton, Y est de 42.57 MhZ/T. Dans un champs magnétique le 1 tesla, W est docn
de 42,57MHz.
W0= γ.B0

En mécanique quantique il existe deux positions d’alignement (deux populations) possibles
pour les spins :
1. Dans le sens de B0 (ou de l'aimant, c'est-à-dire le pôle positif dans un sens et le pôle
négatif dans l'autre sens)
2. Dans le sens inverse de B0.
• La proportion de spins orientés dans le même sens que B0 est nettement supérieure. (Sinon
on aurait un problème, on n'aurait pas de valeur de vecteur.)
Le rapport entre les deux populations de spins est l’ordre de 6/100 000.
• La résultante de tous ces moments magnétiques est donc un vecteur parallèle à B0. C’est
comme ci la somme de tous les petits aimants allait donner un gros et même aimant
(représentant le corps qui a été magnétisé), lui même orienté dans le même sens que B0.
• Les deux groupes de spins (parallèles et anti parallèles) vont interagir avec B0. Il va en
résulter une énergie d’interaction pour chaque groupe.
• La différence d’énergie entre les spins parallèles (groupe principal) et anti-parallèles (petit
groupe paradoxal) s’exprime suivant l’équation suivante (à ne pas retenir) :
-h est la constante de Planck h = 6,62. 10-34 J.s
• On constate donc que cette différence d’énergie est proportionnelle à B0 (B0 étant au
dessus de la fraction) : Plus on aura un champ magnétique B0 important, plus la différence
d'énergie entre les deux populations va être importante et plus on aura un signal intéressant à
exploiter.