Instrumentation IRM et Sécurité (PDF)

INSTRUMENTATION IRM ET SÉCURITÉ Cours de Résonance Magnétique Nucléaire Plan de travail  Introduction  Aimantation principal de l’IRM  Gradients de champ magnétique  Chaine radio fréquence  Introduction  L’IRM est une technique de diagnostique médical puissante qui fou...

INSTRUMENTATION IRM ET SÉCURITÉ Cours de Résonance Magnétique Nucléaire Plan de travail  Introduction  Aimantation principal de l’IRM  Gradients de champ magnétique  Chaine radio fréquence  Introduction  L’IRM est une technique de diagnostique médical puissante qui fournit des images tridimensionnelles et en coupe de grande précision anatomique.  L’IRM est une technique radiologique récente, non invasive et sans effets secondaires connus, basée sur le phénomène physique de résonance magnétique nucléaire.  Il s'agit simplement d'observer la résonance magnétique nucléaire (RMN) des protons de l'eau contenus dans l’organisme, c'est à dire la réponse des noyaux soumis à un champ magnétique extérieur et à une excitation électromagnétique.  L’aimant principal de l’IRM  L’aimant principal permet de créer le champ magnétique statique à l’origine d’une aimantation macroscopique mesurable.    Pour des lesélectro-aimants IRM à bas Lesélectro-aimants champ, résistifs, supraconducteurs moins chers sont et d’entretien plus constitués aisé que d’une les aimants bobine rendue supraconductrice supraconducteurs, ils sont beaucoup grâce à un refroidissement par hélium liquide, moins puissants, consomment plus entouréetd’azote d’énergie liquide, nécessitent qui agit un système de comme un tampon thermique entre la température ambiante et celle du refroidissement.  liquide d'hélium. des aimants permanents, de forme variable, composés d’éléments métalliques ferromagnétiques. Ils ont l’avantage d’être peu coûteux et d’entretien facile, mais sont par contre très lourds et de faible intensité.  Les aimants supraconducteurs  Les aimants supraconducteurs disposent de systèmes de sécurité en cas de perte de la supraconductivité, associée à un échauffement et une évaporation rapide de l’Hélium liquide qui se transforme en un très grand volume d’Hélium gazeux (Quench) : conduite d’évacuation des gaz, surveillance du pourcentage d’oxygène et de la température dans l’enceinte de l’IRM, ouverture de la porte vers l’extérieur (surpression à l’intérieur de la salle).  Gradients de champ magnétique  Les bobines gradientsdedegradient champ produisent B o dans des gradients de champ les directions magnétique X et Bo. Y sont créés  par Si onune paire un applique de gradient bobines.deLachamp B o dans la bobine direction crée Z, leuncourant gradient de circulant dans les deux champ bobinesB eno dans sensla opposées, direction Xpermet à de créer un cause gradientde la de direction champ du courant magnétique entre ces deux dans les bobines. bobines.  La bobines fournit un gradient de champ B o similaire sur l'axe Y. X Y  Chaine radio fréquence  La chaine radio fréquence comprend l’ensemble des antennes qui sont des bobinages de cuivre, de formes variables, qui entourent le patient ou la partie du corps à explorer.  Elles sont capables de produire et/ou capter le signal de radiofréquence (R.F.).  Les antennes sont très variables et peuvent être  catégorisées Antennes Antennes deen de trois "réseau Surface manières phasé" (seulement différentes = constituées : de plusieurs  Antennes réceptrices) petites de= Volumes l'émission antennes de l'onde possédant RF chacune leur propre système est réception effectuée parduun antenne (émettrices/réceptrices) de signal. = "Corps" l'émission intégrée et à l'appareil la réception sontmême et est par effectuées ensuite réceptionnée par une antenne l'antenne de Surface (appliquée le plus près possible des régions explorées).  Les convertisseurs analogique-digital et le spectromètre font parties de la chaîne RF dans le but de récupérer le signal et de l’analyser.  Deux blindages composent une machine à IRM :  Un blindage pour le champ magnétique = on utilise un blindage actif : on monte une bobine de métal traversée par un courant inversée qui va créer un champ magnétique inverse au champ originel et donc l’empêcher de déborder.  La cage de Faraday : C'est une enceinte de cuivre englobe complètement l’IRM, permettant de s'affranchir des ondes RF parasites pouvant provenir de l'extérieur ( la radiophonie publique et la bande FM), mais elle permet également de protéger l'extérieur contre l'émission des ondes RF utilisées lors de l'IRM.  Détecteur RF  Initialement, les détecteurs analogiques linéaires et les numériseurs simples canal ont été utilisés.  Le détecteur analogique linéaire se compose d'un mélangeur doublement équilibré (DBM : doubly balanced mixer), un filtre et un amplificateur.  Le DBM a deux entrées et une sortie. Si les signaux d'entrée sont Cos (A) et cos (B), la sortie est 1 / 2 Cos (A - B). Ce dispositif est souvent appelé un détecteur de produit, puisque le produit de Cos (A) et cos (B) est en sortie.  Les détecteurs analogiques linéaires produisent l’aimantation Mx’ ou M y’ du signal en fonction du temps.  Avec la récente disponibilité des numériseurs plus rapide, des numériseurs simples canal sont suivie par détecteur en quadrature numérique.  Le détecteur en quadrature contient généralement deux mélangeurs doublement équilibrés, deux filtres, deux amplificateurs, et un déphaseur 90.  Le détecteurs analogique en quadrature sépare les deux signaux Mx’ et My' provenant de la bobine RF. Les deux signaux M x’ et M y' sont numérisés produisant un signal complexe en fonction du temps, qui compose l'aimantation transversales.