Signal RMN et Contraste de Base PDF

SIGNAL RMN ET CONTRASTE DE BASE Objectif Décrire comment est recueilli le signal de RMN Définir le signal de précession libre (FID) Expliquer les différences entre le T2 et le T2* Décrire le rôle de l’impulsion de rephasage de 180° Enoncer les différentes étapes d’une séquence d’écho de...

SIGNAL RMN ET CONTRASTE DE BASE Objectif Décrire comment est recueilli le signal de RMN Définir le signal de précession libre (FID) Expliquer les différences entre le T2 et le T2* Décrire le rôle de l’impulsion de rephasage de 180° Enoncer les différentes étapes d’une séquence d’écho de spin Savoir paramétrer le TR et TE pour obtenir une image pondérée T1, T2 ou DP Donner un ordre de grandeur des valeurs de T1, T2, TR et TE  Rappel (impulsion RF de 90°) Une impulsion RF de 90° entraîne une bascule du vecteur d’aimantation tissulaire correspondant à une disparition de l’aimantation longitudinale et à l’apparition d’une aimantation transversale. Après arrêt de l’impulsion RF, survient le phénomène de relaxation, c'est-à-dire une chute de l’aimantation transversale et une repousse de l’aimantation longitudinale. Grâce à un équivalent de bobine (antenne) on peut enregistrer le vecteur magnétique transversal en mouvement. C’est une sinusoïde de fréquence constante amortie par une exponentielle de temps. Cette sinusoïde amortie est appelée "signal de précession libre" (FID : Free Induction Decay). L’enveloppe de la FID est une exponentielle décroissante en T2* et non en T2 car cette courbe est influencée par deux types d’hétérogénéité du champ magnétique :  Une hétérogénéité des champs d’origine moléculaire (qui isolée est responsable de la décroissance transversale dite T2)  Une hétérogénéité du champ B0 à l’échelle microscopique (constante au cours du temps) qui accélère la décroissance transversale (dite T2*). Le T2* est donc toujours plus court que le T2 : après une impulsion RF de 90° le signal décroît plus vite qu’il ne le devrait.  Rappel (impulsion RF de 180°) Son rôle est de rétablir la cohérence de phase et de s’affranchir des hétérogénéités de champ constantes. En effet, après l’impulsion de 90°, les protons perdent leur cohérence de phase lors de la relaxation spin-spin. Ce déphasage se traduit par une diminution de l’aimantation transversale. Si on applique une impulsion de 180° après une impulsion de 90° les protons qui précessaient les derniers précessent les premiers et inversement ce qui rétablit la cohérence de phase (rephasage). Pour comprendre ce rephasage, on utilise souvent la métaphore du lapin et de la tortue : Le départ correspond au début de la relaxation. Le lièvre et la tortue sont côte à côte (en phase) Le lièvre court plus vite que la tortue et la dépasse : les deux se déphasent Puis on ordonne à chacun de faire demi-tour (c’est l’impulsion 180°) Bien que les deux courent à des vitesses différentes, ils arrivent en même temps à la ligne d’arrivée : ils se sont rephasés. L’impulsion de 180° rétablit la cohérence de phase : les spins qui avaient commencé à se déphaser vont refaire le chemin en sens inverse (mais en tournant toujours dans le même sens) pour se rephaser avant de se déphaser à nouveau. On constate cependant que le vecteur d’aimantation transversale lors du rephasage ne récupère pas le maximum de sa valeur (comme si le lièvre et la tortue s’arrêtaient ensemble, mais avant la ligne d’arrivée) : en effet l’impulsion de 180° permet de neutraliser les hétérogénéités constantes de champ (hétérogénéités propres de B0...), mais ne neutralise pas les hétérogénéités d’origine moléculaire : l’atténuation du signal correspond donc aux propriétés T2 du tissu. On peut enregistrer le signal émis à l’aide de l’antenne : l’impulsion de 180° permet d’enregistrer la décroissance T2 du signal.  Introduction La morphologie du signal émis par les protons dépend essentiellement du temps (appelé temps de relaxation) que ceux-ci mettent à revenir dans l’axe de l’aimant (T1) et du temps qu’ils mettent à se déphaser à nouveau (T2). Ces deux temps T1 et T2 sont propres à chaque type de tissu et en rapport avec sa nature histologique et cellulaire (liquide ou solide, à structure organisée ou non..) Les images IRM habituelles sont réalisées en réglant la machine de façon à refléter un de ces deux temps : on dit que l’image est pondérée en T1 ou en T2. Le médecin radiologue, en analysant ces images T1 et T2, peut connaître la nature normale ou pathologique des tissus étudiés.  Pondération en T1 Si on considère deux tissus A et B, avec un T1 plus long pour le tissu A. Après une onde RF 90° il existe une première bascule du vecteur d’aimantation globale. Chaque tissu récupère son aimantation longitudinale lors de la repousse mais à des vitesses différentes. Si on laisse l’aimantation longitudinale repousser complètement avant une autre impulsion RF, grâce à un TR long, tout les spins de deus tissus revient au même temps à l’état initial. Donc on ne peut différencier entre les différentes tissus (faible contraste), c-à-d l’image est dépondéré en T1. Après stimulation de radio-fréquence avec un temps de répétition court, on ne laisse pas le temps aux atomes d'hydrogène de certains tissus de revenir en position d'équilibre alors que, pour d'autres atomes d'hydrogène d'autres tissus, le temps est suffisamment long pour qu'il y ait un retour à l'équilibre. Lorsque l'on mesure l'état d'énergie des atomes des tissus, on note des écarts d'état entre ces différents atomes. Donc il y a un fort contraste entre les deux tissus. Alors on dit que l’image est pondéré en T1.  Pondération en T2 La pondération T2 d'une image est plus facile à comprendre : Il faut appliquer un TR long pour ne pas avoir de pondération T1 et il faut employer un TE long pour avoir le temps d'enregistrer un signal différent du à la différence d'aimantation transversale (due au déphasage des spins pour mémoire...). Pour avoir une image pondérée T2, il faut un TR long et un TE long.  Pour résumer :  Un TR court et un TE court donnent une image pondérée T1  Un TR long et un TE long donnent une image pondérée T2  Un TR long et un TE court donnent une image pondérée en densité de proton (DP ou rho), c’est-à-dire peu influencée par le T1 comme par le T2. Le signal RMN d'un tissu varie donc selon ses caractéristiques T1, T2 et sa densité protonique (Rho) (l'air n'a pas de signal RMN car la densité protonique y est trop faible) On note que :  Une substance avec un T1 long et un T2 long (ex : eau) donnera un hyposignal T1 et un hypersignal T2  Une substance avec un T1 court et un T2 long donnera un hypersignal T1 et T2.  Le gadolinium raccourcit principalement le temps de relaxation T1 et donne un hypersignal T1, avec un effet moins important sur le signal pondéré T2 (hyposignal).  T1 T1 injecte  FLAIR T2 FLAIR