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Radiologie
Séquence de base : écho de spin
Cours de Radiologie
 

 

 

Accès au T2 vrai :

Lorsque l’on applique une impulsion de radiofréquence au champ magnétique longitudinal, l’aimantation longitudinale du système de protons disparaît par équilibrage des niveaux d’énergie, alors qu’apparaît une composante transversale par rephasage des protons.

Pendant l’application de l’impulsion de radiofréquence, la composante transversale de l’aimantation croît jusqu’à atteindre un maximum.

Une impulsion qui bascule le vecteur d’aimantation longitudinal entièrement dans le plan transversal est une impulsion de 90°.

La composante transversale ->Mxy est alors maximale.

Dès la fin de l’impulsion, les protons reviennent à leur état d’équilibre, avec disparition de la composante transversale ->Mxy ou ->MT (en T2) et repousse de la composante longitudinale ->Mz ou ->ML (en T1).

Le signal mesuré est lié à la disparition de la composante transversale par déphasage des protons.

Une antenne réceptrice reliée à un dispositif de contrôle permet de visualiser ce signal.

Les protons se déphasent parce qu’ils sont soumis en plus du champ ->Bo à de petites différences de champs magnétiques locaux, liés à leur environnement moléculaire.

Ce déphasage annule la composante transversale de l’aimantation.

La vitesse de déphasage devrait conduire à la valeur du T2 caractéristique des protons en relation avec leur environnement moléculaire.

En fait le champ magnétique principal est produit par un aimant (courant électrique circulant dans un solénoïde), qui par construction présente des imperfections.

Dans un volume de matière donné le champ magnétique principal appliqué n’est pas à l’échelle microscopique homogène en tous points.

Ces inhomogénéités du champ ->Bo s’ajoutent aux inhomogénéités d’origine moléculaire (qui seules nous intéressent), augmentant artificiellement la vitesse de déphasage des spins.

Le déphasage des spins est donc produit par l’addition des effets de deux phénomènes :

– le déphasage d’origine moléculaire conduisant au «T2 vrai » ;

– et… un déphasage constant d’origine instrumental dû à des inhomogénéités du champ -> Bo qui altère le T2 vrai pour donner le T2*.

Pour séparer les deux phénomènes et ainsi avoir accès au T2 vrai, on applique une deuxième impulsion de radiofréquence transversale de 180°.

Pour comprendre le phénomène de rephasage des spins par l’impulsion de 180° (par « aller-retour » ou écho de spin), prenons l’exemple d’une course entre un lapin et une tortue.

Revenons à une représentation plus sérieuse en prenant à nouveau l’exemple de quatre spins.

La première impulsion de 90° met en phase les spins et fait apparaître une composante transversale de l’aimantation.

Puis les spins se déphasent, en raison de leur environnement moléculaire, mais aussi, en raison des inhomogénéités du champ ->Bo.

Pour s’affranchir de ce deuxième phénomène, on applique une deuxième impulsion, de 180° cette fois.

Son effet est d’inverser les déphasages des spins sans modifier leur sens de rotation.

Par cette opération les spins les plus rapides se retrouvent donc derrière les plus lents, qu’ils vont rattraper, le signal enregistré sera comparable au premier mais d’intensité moindre.

Cette baisse d’intensité est due au déphasage des spins d’origine moléculaire.

Elle permet d’accéder au T2 vrai et de mesurer le signal qui réapparaît sous la forme d’un écho.

Si l’on répète l’impulsion de 180°, il est possible de mesurer le signal lors d’un deuxième écho dont la hauteur est de nouveau représentative du déphasage dû à l’environnement moléculaire des protons.

Séquence d’écho de spin :

La séquence d’impulsion ainsi appliquée est appelée séquence d’écho de spin ou spin-echo.

Pour bien fixer la chronologie des événements, nous allons compléter l’illustration du phénomène de l’écho de spin par un dernier exemple.

Au temps t = 0, on applique une impulsion de 90° qui bascule le vecteur d’aimantation macroscopique dans le plan transversal. Les spins sont alors en phase et la valeur du vecteur d’aimantation transversale ->Mxy est maximale.

Les spins se déphasent alors rapidement sous l’effet des inhomogénéités moléculaires et des inhomogénéités du champ ->Bo.

Après un temps TE/2, on applique une impulsion de 180°.

Les spins se rephasent et l’aimantation transversale atteint un nouveau maximum au temps TE.

Ce nouveau maximum est inférieur au premier en raison du déphasage moléculaire des spins (T2 vrai).

Pour la formation de l’image, ce train d’ondes 90°-180° ne permet d’obtenir qu’une ligne de la matrice.

Pour obtenir les lignes suivantes (au total 128 à 256 lignes), il faut répéter ce train d’onde.

Le temps séparant en deux le cycle d’impulsions de 90 et 180° est le temps de répétition TR.

Dans une telle séquence, le temps d’écho TE représente le temps de mesure et le temps de répétition, l’intervalle séparant deux impulsions de 90°, c’est-à-dire le temps nécessaire au passage d’une ligne à l’autre, mais également au temps de repousse de l’aimantation longitudinale.

L’écho de spin est la séquence la plus utilisée en IRM.

Elle permet d’obtenir des images d’excellente qualité dont la pondération en T1 et T2, nous le verrons, peut être déterminée par un choix judicieux des paramètres TR (temps de répétition ou de « repousse ») et TE (temps d’écho ou de « mesure »).

Cependant, un des désavantages de cette séquence est qu’elle est relativement longue (durée d’au moins 128 ou 256 lignes X TR).

D’autres séquences sont utilisées en imagerie rapide.

Il est également difficile d’avoir des images avec des temps d’écho TE courts puisqu’il faut au bout d’un certain temps (TE/2) appliquer une impulsion RF de 180° et attendre au moins deux fois ce temps (TE = 2 TE/2) pour pouvoir mesurer le signal : si, par exemple, on applique l’impulsion de 180° après 7 à 10 ms (délais courts), le TE minimal est de 15 à 20 ms.

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