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L'IRM de diffusion et de perfusion dans l'accident vasculaire cérébral

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par Mickael TAFAZZOLI
UCBL (Lyon 1) - Master en biologie humaine 2010
  

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I Rappels des principes physiques de l'IRM

Les noyaux ont un spin tournant autour de l'axe nucléaire et engendrant un dipôle magnétique qui s'exprime par une grandeur appelée moment magnétique et noté , orienté de manière quelconque.

En présence d'un champ magnétique B0 statique, les moments magnétiques prennent deux orientations antiparallèles correspondant à deux états d'énergie.

1) La Résonance

Pour observer la résonance, il faut fournir une énergie par un second champ magnétique B1 de plus faible intensité, permettant aux noyaux de passer de l'état fondamental à l'état excité. B1, perpendiculaire à B0, tourne autour de celui-ci à une vitesse angulaire ù. B1 est une impulsion radiofréquence de 180°. Lorsque la fréquence de rotation de B1 est égale à la fréquence de précession (ou fréquence de Larmor), il y a résonance et passage du spin à un niveau d'énergie supérieur.

L'ensemble protons alignés dans le champ magnétique sont représentés par un vecteur de magnétisation .

Si on supprime le champ B1, le vecteur  a tendance à revenir à sa position initiale c'est à dire colinéaire à l'axe Oz en suivant un mouvement de précession. Sa composante My se déphase et tend alors vers 0, de même pour Mx, tandis que Mz croît. La décroissance de My se fait de façon exponentielle et engendre un courant induit dans une bobine réceptrice (en cuivre) située sur l'axe Oy.

Mouvement de précession et signal FID reçu.

            Une fois amplifié, le signal induit capté par la bobine est appelé FID (Free Induction Decay) ou encore signal de précession libre. Le signal FID représente un ensemble de sinusoïdes amorties en fonction du temps. La transformée de Fourier du signal permet d'obtenir l'amplitude et la fréquence des signaux mesurés, ce qui permet leur traitement informatique et la reconstitution d'images.

2) La relaxation

            On parle de relaxation quand  revient à sa position d'équilibre. On peut la décomposer en deux phénomènes, la relaxation longitudinale et la relaxation transversale.

 La relaxation longitudinale

            A l'équilibre Mz = Mo,

            Suite à la mise en résonnance : Mz = 0

Le retour de Mz à sa valeur de départ Mo est exponentielle et caractérise la relaxation longitudinale.

La constante de temps T1 est le temps nécessaire pour que les protons atteignent les deux tiers de leur aimantation. Elle dépend en fait de la mobilité des atomes d'hydrogène ou de celle des molécules auxquelles ils sont liés.

La relaxation transversale

Elle se caractérise par le temps de relaxation T2. T2 est en réalité le temps pendant lequel l'intensité décroît de deux tiers de sa valeur initiale. Ce temps de relaxation T2 est toujours inférieur au temps de relaxation T1.

Ces temps de relaxation T1 et T2 vont varier pour un tissu donné selon l'organisation physico-chimique de l'eau dans ce tissu, et c'est sur ces variations que l'on s'appuie pour détecter au sein d'un tissu les modifications liées à la présence d'une lésion. Les temps de relaxation T1 et T2 des tissus dépendent donc de la mobilité des noyaux d'hydrogène présents dans ces tissus : ces temps de relaxation augmentent avec l'hydratation de ces tissus.

Le temps de relaxation transversale apparent (visible sur le figure Mouvement de précession et signal FID reçu) est appelé T2*.

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