Chapitre 19 - Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) PDF

Chapitre 19 Imagerie par résonance magnétique (IRM) Dr Ruud van Heeswijk FBM – BMed – module B1.1 Cours de physique générale 1  TurningPoint QCM Session ID: physgen2024 2  Objectifs Comprendre les avantages de...

Chapitre 19 Imagerie par résonance magnétique (IRM) Dr Ruud van Heeswijk FBM – BMed – module B1.1 Cours de physique générale 1  TurningPoint QCM Session ID: physgen2024 2  Objectifs Comprendre les avantages de l’IRM. Décrire l’appareillage de l’IRM. Expliquer l’équilibre et la perturbation de l’équilibre. Connaître les principes de la relaxation. Expliquer la formation/l’origine du signal en IRM. Décrire la production d’image. 3  http://wallpapersdsc.net/wp-content/uploads/2016/10/Roger-Federer-4K.jpg Quel-est le fonctionnement de l’IRM? 4  L’Imagerie par Résonnance Magnétique (IRM) est une technique d’imagerie médicale permettant d'obtenir des vues en deux ou en trois dimensions de l'intérieur du corps de façon non invasive et sans rayonnements ionisants. L’IRM nous permet non IRM la(Avantages): seulement visualisation de l’anatomie des organes mais Champaussi de leur fonction. Contrairement magnétique aux techniques d’imagerie – Sans rayons X traditionnelles, au lieu des rayons – X ou d’ultrason, l’IRM utilise l’influence Non-invasive des champs magnétiques Visibilité sur les protons des des tissus mous différents tissus.pour Agréable L'IRM permet de discriminer les le patient différents types de tissus mous avec ou sans agent Sans et avec agent de de contraste. C'est ce qu'on résume en disant que contraste l'IRM a une excellente sensibilité de contraste. L’IRM a vu sa première utilisation médicale dans les années 1980 et depuis, cette technologie est devenue une technique majeure de l’imagerie médicale moderne et des IRM sont globalement installées dans des hôpitaux et des cliniques privées. Michelangelo, 1504 5  Images d’IRM tissus ma 6  IRM est abréviation pour… A. Institut royal météorologique B. Imagerie par résonance multi contraste C. Imagerie par résonance magnétique D. Imagerie par résonance multi écho Response Counter 7  L’IRM en une diapo Imagerie Résonance Magnétique (Nucléaire) Radio 8  ↑ champ magniniam 9 © Jérôme Yerly  𝑰 𝜇0 𝐼 L’IRM 𝐵= 2𝑎 a I 𝑩𝟎 contenant Bordesconcent beaut un champ magnetique 100’000 x plus puissant que le magnétisme terrestre. 600 x plus puissant que l’aimant d’un réfrigérateur. 10  Composition de l’appareillage Aimant 𝑩𝟎 resistance presse Bup de corant son que a chauffe AIMANT: Dispositif produisant un champ magnétique (𝑩0). Pour l’IRM, on dispose surtout d’aimants cryogéniques (supraconducteurs) Principalement 1.5T et 3T17T 11 La grand majorité des aimants utilisent le phénomène de supraconduction : Il s’agit de la particularité que présentent quelques alliage métalliques (niobium‐titane) de présenter une résistance électrique nulle à des températures proches du zéro absolu (‐273°C). Un tel aimant est constitué d’une bobine supraconductrice et d’un cryostat contenant de l’hélium liquide à ‐ 269°C, permettant de maintenir la bobine à l’état supraconducteur.  Composition de l’appareillage Aimant 𝑩𝟎 Gradients -constant GRADIENTS: Variation linéaire de champ magnétique selon une direction donnée ce qui permet de faire correspondre à chaque position le long de cet axe une fréquence de résonance (ou une phase) spécifique. 𝜔 = 𝛾(𝐵0 + 𝑥𝐺𝑥 ) Typiquement - Signal 39 © Jérôme Yerly  Production d’image 40  Production d’image x t t x t 42  Production d’image Localisation spatiale du signal – En IRM, ce sont des gradients linéaires de champs magnétiques qui vont être utilisés pour le codage spatial de l’image. – Ces gradients créés par des bobines de gradients vont se superposer au champ magnétique principal 𝑩𝟎. – Le champ magnétique résultant (𝑩) est ainsi augmenté de façon linéaire dans la direction où est appliqué le gradient. – B = 𝐵0 + 𝑧𝐺𝑐 – 𝜔 = 𝛾 𝐵0 + 𝑧𝐺𝑐 43  Production d’image & Sélection du plan de coupe – Application d’un gradient 𝐺𝑐 selon l’axe z. La fréquence angulaire croît de ωa à ωp par tranches ou plans perpendiculaires à la direction du gradient. – Si 𝜔1=𝜔𝑓 , seuls les protons du plan f sont à la condition de résonance et vont basculer de 𝛼 et donc contribuer à la formation du signal IRM. B1 ω1=ωf Gc Pa Pf signal genere gradient Gs t ωa ωb ω c ωf ωp z 44  Production d’image Exemple: Quelle-est la fréquence 𝜔1 pour sélectionner une coupe qui est de 0.3m en-dessus de l’isocentre (z=0, Gc=10mT/m) à 3T? Gc 𝐺𝑐 = 10𝑚𝑇/𝑚 Avec 𝜔 = 𝛾 𝐵0 + 𝑧𝐺𝑐 z=0 (isocentre) 𝜔1 = 42577 3 + 0.3 ∗ 0.01 0.3m z 𝜔1 = 127.86MHz B1 ω1 Gc t 45 𝜔0 = 127.73𝑀𝐻𝑧 𝜔1 =?  Production d’image* C1 C2 C3 y Codage de fréquence : ω1 ω2 ω3 –Le gradient de codage de fréquence Gf le long de ω1 ω2 ω3 l’axe x augmente la fréquence de précession ω1, ω2, ω3 des protons dans chaque colonne C1, C2, C3. ω1 ω2 ω3 –Les emplacements des protons sont ainsi codés Gf par leur fréquence durant l’application de Gf. x –Il faut donc appliquer Gf lors de la lecture du signal. 46  Production d’image* y Codage de phase: Φ1 Φ1 Φ1 L1 – Le gradient de codage de phase Gp le long Φ2 Φ2 Φ2 L2 de l’axe y permet le codage par la phase Φ3 Φ3 Φ3 L3 Φ1, Φ2, Φ3 dans chaque ligne L1, L2, L3. Gp – A l’arrêt de l’application de Gp, les x protons précessent tous de nouveau à la fréquence ω0, mais conservent leur décalage en phase, qui sera utilisé pour la suite. 47 47  Production d’image* plan de coupe 1. Sélection de plan de coupe phase 2. Codage de phase 3. Codage de fréquence ω1, Φ1 ω2, Φ1 ω3, Φ1 30° ω1, Φ2 ω2, Φ2 ω3, Φ2 RF Gc Gf Gp ω1, Φ3 ω2, Φ3 ω3, Φ3 Signal fréquence diagramme de séquence d'impulsions 48  Appareillage: Résumé z Mz 𝑴 α longitudinale/ transversale Aimant Antenne de réception x Gradients Aimantation y Mxy Antenne de transmission z z Mz 𝑴 α α M𝑧0 Perturbation de 𝑩1 x l’équilibre: x y Mxy ω1 y 49  Aimantation longitudinale, transversale, signal, et une voiture rouge… z z Champ 𝑴𝒛𝟎 magnetique statique Mz Mzo champ x x y 𝑩1 y Mxy magnétique toune angle de qui ω1 bascule 50  Aimant Antenne de réception Résumé Gradients Antenne de transmission z M z(t) α Mz Relaxation longitudinale ou T1 x y t M xy M xy(t) z α Mz Relaxation transversale ou T2 x y t M xy 51  Aimant Antenne de réception Gradients Résumé Antenne de transmission Signal d’induction libre ou FID S N z ampernatie x y Bobine (Antenne de réception) 52  Aimant Antenne de réception Gradients Résumé Production d’image: Antenne de transmission Gradient 𝜔 = 𝛾 𝐵0 + 𝑧𝐺𝑠 Lencode 4 selection des coupes liviail B1 ω1=ωf Gs Pa Pf gradient fréquence resonnanc du Gs qui t notresse ω a ωb ωc ωf ωp z 53