cycles d'acquisition en RMN

1 2 1 1 eq z x y dM B M M M M dt = ⋅ ∧γ +T − −T G G G G G G <2-41>

1.2.3 cycles d'acquisition en RMN

1.2.3.1 1.2.3.1 1.2.3.1

1.2.3.1 cycle de RMN en polarisation thermique

Dans le cas habituel de le RMN en polarisation thermique, on envoie une onde RF qui bascule l'aimantation dans le plan transversal ; on peut alors recueillir le signal RMN pendant un temps de l'ordre de T . Il suffit alors d'attendre un temps de l'ordre de ₂ T pour que l'aimantation₁

longitudinale ait notablement repoussé ; on peut alors envoyer une nouvelle onde RF et enchaîner ainsi de nombreuses acquisitions du signal (cf. Figure 2-10).

Figure 2-10 cycle de l'expérience RMN en régime d'équilibre thermique : les aimantations microscopiques sont représentées ici par des flèches : l'effet de l'onde radiofréquence qui bascule l'aimantation peut être considérée comme ayant un double effet : équilibre des populations parallèle et antiparallèle et mise en phase des aimantations ; partant de l'équilibre, une onde RF de 90° fait basculer l'aimantation dans le plan transversal où elle émet du signal ; après épuisement du signal (déphasage des aimantations), on peut attendre la repousse de l'aimantation longitudinale et recommencer un nouveau cycle.

radiofréquence relaxation transversale équilibre thermique relaxation longitudinale signal épuisement du signal

Habituellement, en RMN, la relaxation transversale (T ) est considérée comme un₂

phénomène délétère puisqu'elle conduit à la perte du signal. En revanche, la relaxation longitudinale (T ) est considérée comme un phénomène favorable puisqu'elle régénère la réserve₁

de signal ; on utilise même des agents relaxants (certains produits de contraste) dans le but de raccourcir le T et d'accélérer cette régénération.₁

1.2.3.2 1.2.3.21.2.3.2

1.2.3.2 cycle impossible en régime d'hyperpolarisation : aimantation à usage unique

Figure 2-11 RMN en régime hyperpolarisé : partant de l'aimantation d'équilibre, on peut parvenir à l'état hyperpolarisé par un processus de pompage optique ; une onde RF de 90° permet de basculer la forte aimantation dans le plan transversal où elle émet un signal ; après épuisement de ce signal par relaxation transversale, la relaxation longitudinale ne conduit pas vers l'état hyperpolarisé mais vers l'équilibre c'est à dire dans un état d'aimantation très faible (virtuellement nulle) devant l'aimantation de l'état hyperpolarisé ; comme le pompage optique ne se fait que dans des conditions très spécifiques (jamais in

vivo), il n'est pas possible d'utiliser un cycle comme sur la Figure 2-10.

En régime hyperpolarisé, l'aimantation longitudinale a été augmentée par un processus de pompage optique^* ; elle n'est donc plus à l'équilibre. L'application d'une onde RF assure comme précédemment le basculement de l'aimantation dans le plan transversal où elle émet le signal RMN. Toutefois, après l'épuisement de ce signal, la relaxation longitudinale conduit à la repousse de l'aimantation vers l'état d'équilibre c'est à dire dans un état d'aimantation extrêmement faible en comparaison avec l'aimantation de l'état hyperpolarisé. Comme le pompage optique n'est réalisable que dans des conditions très spécifiques (et en aucun cas in

* la description du pompage optique sera faite plus loin dans ce travail

radiofréquence relaxation transversale équilibre thermique relaxation longitudinale signal épuisement du signal pompage optique état hyperpolarisé

vivo), on aboutit à une impasse (cf. Figure 2-11). Le régime d'hyperpolarisation ne permet donc

pas l'utilisation d'un cycle.

En régime hyperpolarisé, la relaxation longitudinale, qui correspond toujours au retour à l'état d'équilibre, peut être considérée comme un facteur péjoratif puisqu'elle va conduire d'une aimantation importante liée à l'état hyperpolarisé à une aimantation bien plus faible donc virtuellement nulle. On doit donc considérer deux points qui diffèrent de la RMN classique :

• une fois hyperpolarisé, le gaz a une durée de vie de l'ordre de T pendant laquelle on₁

pourra l'utiliser pour l'expérience. On cherchera donc à maximiser le T , contrairement à₁

la RMN classique où il est plutôt utile de minimiser le T .₁

• le cyclage de l'aimantation est dans ce cas impossible en utilisation médicale du gaz puisqu'il est impossible de faire le pompage optique in vivo. À ce titre, et dans un raisonnement correspondant aux séquences d'IRM, on peut considérer que le T est₁

infini puisque l'aimantation longitudinale n'est jamais régénérée. On aboutit donc à une impasse dès qu'on a réalisé une impulsion de 90°.

1.3

MÉTHODES DE DISCRIMINATION SPATIALE

Afin de réaliser une image, il est nécessaire de localiser l'aimantation. La fréquence de Larmor – fréquence des ondes RF permettant le basculement mais aussi fréquence du signal RMN – est variable selon le noyau et le champ B^G₀ mais classiquement de l'ordre de la dizaine de MHz. Cette fréquence correspond donc à une longueur d'onde de l'ordre de la dizaine de mètres. Celle-ci ne permet donc aucune localisation directe à l'échelle du corps humain. L'imagerie par RMN n'est rendue possible qu'en faisant varier dans l'espace le champ magnétique et en localisant l'onde par sa fréquence. Ceci est classiquement obtenu par application d'un gradient uniforme de la composante longitudinale du champ magnétique :

z

G^G = ∇⋅^G B <2-42> En un point de coordonnées r x y z^G

(

, ,

)

, le champ magnétique est alors :

0 0 0 x y z B B G x G y G z = + ⋅ + ⋅ + ⋅ G <2-43>

et la fréquence de Larmor en ce point est :

( )

0 B0 G r

ν =γ + ⋅G G

<2-44> Dans l'acquisition d'images bidimensionnelles, on distinguera classiquement trois directions orthogonales : deux directions dans le plan de l'image appelées axe de la lecture et axe

du codage et une direction normale à ce plan appelée axe de sélection de coupe. Ces directions sont indépendantes de la direction du champ principal B^G₀.

À partir de ce point, la position de l'aimantation au sein du plan transversal sera repérée par une notation complexe :

x y

M =M + ⋅i M

Désormais, excepté dans un paragraphe où la convention sera explicitée, les indices x, y et z désigneront respectivement l'axe de lecture, l'axe de codage et l'axe de sélection et non plus les deux directions du plan transversal et l'axe longitudinal.

Dans le document MISE EN OEUVRE DE L'IMAGERIE PAR RÉSONANCE MAGNÉTIQUE DU NOYAU D'HÉLIUM-3 HYPERPOLARISÉ ET CONTRIBUTION À LA CARACTÉRISATION TISSULAIRE DES VOIES AÉRIENNES PULMONAIRES (Page 84-87)