L’Imagerie par Résonance Magnétique - · PDF fileCours DES de Radiologie 1)Bases de la RMN J. Bittoun L’Imagerie par Résonance Magnétique Historique I. Résonance Magnétique

J. BittounCours DES de Radiologie 1)Bases de la RMN
LImagerie par Rsonance Magntique
Historique
I. Rsonance Magntique Nuclaire
II. Relaxation et signal RMN
III. Formation de limage
IV. Contraste et interprtation des images
V. Applications de recherche

Historique de la Rsonance Magntique Nuclaire
1933 : Stern et al. dcouvrent que le proton a un moment magntique .
1938 : Rabi met en vidence linteraction dondes lectromagntiques et des noyaux sur des faisceaux datomes. Cration du terme Rsonance Magntique Nuclaire
1946 : Description de la Rsonance Magntique Nuclaire (RMN) sur des chantillons deau ou de paraffine, indpendamment par F. Bloch (Cte ouest) et E. Purcell (Cte Est). Prix Nobel en 1952
1950 : Proctor et Yu dcouvrent le dcalage de frquence en fonction de lenvironnement molculaire. La RMN devient un outil de chimie analytique.

2000 : Spectromtre RMN 900 MHz (21 T)

Historique de la Rsonance Magntique Nuclaire
1971 : Damadian propose dutiliser la RMN en Mdecine pour diffrencier les tumeurs malignes des tumeurs bnignes
1933 : Stern et al. dcouvrent que le proton a un moment magntique .
1938 : Rabi met en vidence linteraction dondes lectromagntiques et des noyaux sur des faisceaux datomes. Cration du terme Rsonance Magntique Nuclaire
1946 : Description de la Rsonance Magntique Nuclaire (RMN) sur des chantillons deau ou de paraffine, indpendamment par F. Bloch (Cte ouest) et E. Purcell (Cte Est). Prix Nobel en 1952
1950 : Proctor et Yu dcouvrent le dcalage de frquence en fonction de lenvironnement molculaire. La RMN devient un outil de chimie analytique.

1973 : Premire image (P.C. Lauterbur, Nature)Prix Nobel de Mdecine 2003

1977 : Premires images humaines : doigt
Mansfield et al. Br. J. Radio., 1977, Prix Nobel de Mdecine 2003

1979 : Premires images en multiples incidences : Moore et al.

1983 : Premires Images 1,5 teslas (General Electric)

Historique

Rsonance Magntique Nuclaire
=M b
=M c
i M i

IN h=
Origines Atomiques du Magntisme dans la matire
+-
+
e
Magntisme Electronique Magntisme Nuclaire

Orbitales molculaires : diamagntisme de lHydrogne H2
--

Aimantation macroscopique des tissus biologiques

Aimantation macroscopique des tissus biologiques
Bo Mo = . . . . .

Champ Magntique : Units
1 tesla (T) = 10 000 gauss (G)
Champ magntique terrestre :
BT 0.5 G
1 tesla 20 000 BT

Aimant Permanent : Bo 0,35 T

Aimant rsistif : Bo 0,40 T

Aimant Supraconducteur : Bo 0,40 T (Clinique : Bo 2 T)

Rsonance Magntique Nuclaire
Bo=0f
20B.
T/MHz58,422
H

Langle de basculement
Bo
180
30Bo
f0 = 2 . B0
Bo
90
T/MHz58,422
H =

Historique

Prcession Libre et Relaxation
Bo=0f
20B.
T/MHz58,422
H

Composantes de laimantation
Bo
z
y
xM xy(t)
M z(t)
M(t)

Relaxation
M xy (t) = M 0. e- t
T 2
Mxy
M0
M Z (t) = M 0.(1 - e- t
T 1)MZ
90
t

Relaxation Longitudinale et T1
0.63
0.860.95 0.98
Mz
tT1 2.T1 3.T1 4.T1
[ ] [ ] 1Tt
Z0Z0 e.)0(MM)t(MM
=
Mo

Relaxation Transversale et T2
2T
t
xyxy e).0(M)t(M
=
T2 2.T2 3.T2 4.T2
0.37
0.14 0.05 0.02
Mxy
t

Variation of Relaxation Times in Water
3 s
2 s
1 s
0
3 s
2 s
1 s
0
T1 T2

Ordres de Grandeurs des Temps de Relaxation 1,5 T
T1 T2Tissus Humains
Temps de Relaxation
Graisse
Substance Blanche
Substance Grise
Liquide Cphalo-rachidien
2500 ms 2000 ms
900 ms
750 ms
300 ms
90 ms
80 ms
40 ms

Retour lEquilibre de lAimantation Nuclaire
B0
x
y
z

Relaxation et Signal RMN
I. Retour lEquilibre de lAimantationLa prcession libreLes composantes de laimantationRelaxation longitudinale et T1Relaxation transversale et T2Valeurs typiquesRetour de laimantation totale
II. Le Signal et la Mesure des ParamtresNotion de Courant InduitLe Signal de Prcession Libre et ses ParamtresLa Transformation de Fourier et ses ParamtresDfinition de T2 et T2*, Echo de SpinsMesure de T1

Notion de Courant Induit
NS

Notion de Courant Induit

Signal de Prcession Libre ou Free Induction Decay : FID
z
y
x
M(t)
M xy(t)
M z(t)

Antenne Solnode

Antenne tte en cage doiseau

Antenne tte

Antennes de surface (prototypes)

Le Signal de Rsonance (FID = Free Induction Decay)
S(t)
t
S(t) = So.e-t/T2. cos (2.f0 t + )

t
Le Signal et sa Transforme de Fourier
S(f) T222 (f-fo)1+42
ffoFT
S(t) = So.e-t/T2. cos (2.f0 t + )

Paramtres de la Transforme de Fourier du Signal
fo
2T
1
So

t
Intrt de la Transformation de Fourier
f
FTfo f1

Le Signal de Rsonance (FID)
S(t)
t
S(t) = So.e-t/T2. cos (2.f0 t + )

Historique

La formation de limage en IRM
I. Principes de localisation du signalSignification de limage en IRMLocalisation des phnomnes ondulatoiresPrincipe de localisation par la frquenceNotion de gradient de champ magntiqueComposition des gradients
II. Mthodes de discrimination spatialeExcitation slectiveCodage par la frquenceReconstruction par projection multiplesCodage par la phase

LImagerie par Rsonance Magntique (IRM)
10011

Localisation par la Distance

Localisation par la distance: cas de sources proches

Localisation par la frquence

Gradient de Champ Magntique
Gx 10 mT/mx x x
B(x)=Gx x B(x)=B0 + Gx xB(

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