p2-ue2-mascarel-les_bases_physiques_de_lirm-03_10_2016-doc

UE 2 – Biopathologie
Dr P. Mascarel
Date : 03/10/2016 Plage horaire : 10h45- 12h45
Promo : 2016-2017 Enseignant : P. Mascarel
Ronéistes :
POUSTIS Sasha
BERTHEZENE Alice
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
ANNALES

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. Cela nous permet donc
d'assouvir le fantasme d'Hippocrate:
« Voir à l’intérieur du corps sans le nuire » (Hippocrate 460-370 avant J-C) »
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
• 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 champ 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.
En mécanique quantique il existe deux positions d’alignement (deux populations) possibles pour les spins :
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)
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 si 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.
W0= γ.B0

• La différence d’énergie entre les spins parallèles (groupe principal) et anti-parallèles (petit groupe paradoxal)
s’exprime suivant l’équation suivante (formule 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.
 D'où l’intérêt d’obtenir un champ magnétique le plus puissant possible. .
• Les spins situés dans le champ B0 tournent dans l’axe de B0 mais gardent leur indépendance. Certains penchent
à droite d’autres à gauche de manière aléatoire, on dit qu’ils ne sont pas en phase.
 on aura donc tjrs l'aimantation longitudinale (sommation des spins qui s'ajoute à B0) contrairement a
l'aimantation transversale qui est nulle (car les spins s'annulent)
II/ Le principe de résonance.
C'est un principe physique qui va se retrouver dans beaucoup de cas de figure.
• Pour que deux systèmes échangent de l’énergie il faut qu’ils soient en résonance.
Exemple des diapasons: Parmi une série de diapasons, un diapason accordé sur le LA n’excite que le diapason
qui donne la même note que lui. La vibration (fréquence de l'air) de l'un est donc due a la vibration de l'autre car
ils ont la même fréquence de résonnance. Les autres diapasons ne vont pas recevoir d'énergie.
Il va y avoir un transfert d'énergie car les deux systèmes sont similaires et accordés sur la même
fréquence.