🧲Imagerie par résonance magnétique (IRM) : principes physiques
pass
Chapitre 1 / 425%
💧
Le corps, un aimant ?
Les protons d'hydrogène, acteurs de l'IRM
L'IRM exploite les propriétés magnétiques des noyaux d'hydrogène (protons), abondants dans l'eau et les graisses du corps humain. Chaque proton possède un moment magnétique, comme un minuscule aimant, dû à son spin. En l'absence de champ magnétique externe, ces moments sont orientés aléatoirement, résultant en une aimantation macroscopique nulle. Placés dans un champ magnétique intense B0, les protons s'alignent selon deux orientations possibles : parallèle (basse énergie) ou anti-parallèle (haute énergie). Une très légère majorité s'aligne en parallèle, créant une aimantation nette M0, base du signal IRM.
📖 Définition
Spin : propriété quantique conférant un moment magnétique au proton, comme une rotation sur lui-même.
📢 Rappel
Le corps humain est composé à ~60% d'eau, donc riche en protons d'hydrogène.
💡 À retenir : L'IRM repose sur les protons d'hydrogène, abondants dans l'eau et les graisses, qui se comportent comme de petits aimants.
Complète la phrase
Chaque proton d'hydrogène possède un magnétique, comparable à un minuscule aimant.
🧲
Mouvement dans B0
Précession et fréquence de Larmor
Sous l'effet du champ magnétique statique B0, les protons ne s'alignent pas parfaitement : ils décrivent un mouvement de toupie appelé précession autour de l'axe de B0. La fréquence de cette précession, dite fréquence de Larmor, est proportionnelle à l'intensité du champ : f0 = γ·B0. Pour l'hydrogène, le rapport gyromagnétique γ vaut 42,58 MHz/T. Ainsi, à 1,5 T, la fréquence de Larmor est d'environ 63,9 MHz, et à 3 T, elle atteint 127,8 MHz. Cette fréquence est cruciale car elle détermine l'énergie nécessaire pour exciter les protons.
📖 Définition
Précession : mouvement de rotation de l'axe du proton autour de la direction de B0, analogue à une toupie qui vacille.
🔍 Exemple
À 1,5 T, f0 ≈ 63,9 MHz (domaine radiofréquence). À 3 T, f0 ≈ 127,8 MHz.
💡 À retenir : La fréquence de Larmor est la clé de la résonance : f0 = γ·B0.
📡
L'impulsion qui fait résonner
Excitation par radiofréquence
Une antenne émet une onde radiofréquence (RF) à la fréquence de Larmor. Ce phénomène de résonance permet aux protons d'absorber de l'énergie et de basculer leur aimantation. L'angle de bascule dépend de la durée et de l'amplitude de l'impulsion RF : une impulsion de 90° fait passer l'aimantation dans le plan transversal. Dès que l'impulsion cesse, les protons reviennent progressivement à leur état d'équilibre, processus appelé relaxation. C'est cette relaxation qui génère le signal mesuré par l'antenne de réception.
📖 Définition
Impulsion RF : brève émission d'onde radio à la fréquence de Larmor, qui bascule l'aimantation.
🔍 Exemple
Une impulsion de 90° fait passer l'aimantation du plan longitudinal au plan transversal.
💡 À retenir : La résonance se produit lorsque la fréquence de l'onde RF correspond exactement à la fréquence de Larmor.
⏳
Retour à l'équilibre
Relaxation T1, T2 et signal IRM
Après l'impulsion RF, l'aimantation retourne à l'équilibre via deux mécanismes indépendants. La relaxation longitudinale T1 correspond au repousse de l'aimantation selon B0, par échange d'énergie avec le milieu (spin-réseau). La relaxation transversale T2 correspond à la décroissance de l'aimantation dans le plan transversal, due aux interactions spin-spin. Chaque tissu possède des T1 et T2 caractéristiques : la graisse a un T1 court et un T2 long, l'eau un T1 long et un T2 long. Ces différences créent le contraste en IRM. Le signal recueilli, appelé FID, est converti en image par transformée de Fourier.
📖 Définition
T1 (relaxation longitudinale) : temps de repousse de l'aimantation selon B0.
📖 Définition
T2 (relaxation transversale) : temps de décroissance de l'aimantation transversale.
⭐ À retenir
Graisse : T1 court, T2 long. Eau : T1 long, T2 long. Ces différences créent le contraste.
💡 À retenir : T1 et T2 sont les temps de relaxation qui déterminent le contraste entre les tissus en IRM.