Introduction à l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM)

Cette série de fiches de vocabulaire couvre les principes fondamentaux, la physique, le codage spatial et l'instrumentation de l'IRM selon le cours de Julia Granier.

IRM (Imagerie par Résonance Magnétique)

Technique d'imagerie médicale basée sur la dynamique de l'aimantation nucléaire et la mesure d'un signal électromagnétique induit.

Noyau d'Hydrogène

Composé d'un seul proton, il est à la base de l'IRM du corps humain car il possède un spin et un moment magnétique.

Spin (S)

Propriété quantique correspondant au moment angulaire intrinsèque d'une particule ; en IRM, on considère que le proton tourne sur son propre axe.

Moment magnétique ($\mu$)

Champ magnétique microscopique généré par la rotation du proton, lié au spin par l'équation $\mu = \gamma S$.

Constante gyromagnétique ($\gamma$)

Constante physique propre à chaque noyau (comme le proton d'hydrogène) reliant le moment magnétique au spin.

Aimantation macroscopique ($M$)

Vecteur résultant de la somme de tous les moments magnétiques individuels des protons dans un tissu. Elle est nulle en l'absence de champ magnétique.

Champ magnétique statique ($B_0$)

Champ puissant et uniforme qui aligne les spins et crée une aimantation nette selon l'axe $z$ (équilibre thermique).

Précession

Mouvement de rotation du moment magnétique autour de l'axe du champ $B_0$ engendré par un couple de forces.

Fréquence de Larmor ($\omega_0$)

Fréquence de la précession des spins, calculée par la formule $\omega_0 = \gamma B_0$.

Excitation Radiofréquence (RF)

Application d'une impulsion à la fréquence de résonance pour basculer l'aimantation et créer une composante transversale.

Aimantation transversale ($M_{xy}$)

Composante de l'aimantation qui tourne dans le plan $xy$ après une impulsion RF, induisant une tension dans une bobine réceptrice.

Relaxation longitudinale ($T_1$)

Processus de retour de l'aimantation $M_0$ vers l'axe $z$ par échange d'énergie avec le milieu environnant.

Relaxation transversale ($T_2$)

Décroissance de l'aimantation dans le plan $xy$ due à la perte de cohérence de phase entre les spins.

Temps de répétition ($TR$)

Intervalle de temps entre deux impulsions d'excitation consécutives ; il contrôle principalement le contraste en $T_1$.

Temps d'écho ($TE$)

Temps entre l'impulsion d'excitation et la mesure du signal d'écho ; il contrôle principalement le contraste en $T_2$.

Gradients de champ magnétique

Variations spatiales intentionnelles du champ magnétique permettant de rendre la fréquence de Larmor dépendante de la position.

Sélection de coupe

Étape utilisant un gradient ($G_z$) et une impulsion RF pour restreindre le signal à un seul plan spécifique du corps.

Codage en fréquence

Application d'un gradient pendant la lecture du signal pour localiser les spins selon l'axe de lecture (axe $x$).

Codage de phase

Application brève d'un gradient avant la lecture pour encoder la position selon l'axe perpendiculaire (axe $y$) via des déphasages.

Espace k ($k\text{-space}$)

Matrice de données représentant le domaine des fréquences spatiales, collectées avant la reconstruction de l'image.

Transformée de Fourier

Outil mathématique permettant de passer des données de l'espace k à l'image spatiale finale.

Aimant principal

Composant de l'instrumentation produisant le champ $B_0$ statique (généralement $1.5 T$ ou $3 T$).

IRM fonctionnelle ($IRMf$)

Application mesurant l'activité cérébrale indirectement par les changements d'oxygénation du sang (signal BOLD).

Signal BOLD ($\text{Blood Oxygen Level Dependent}$)

Contraste basé sur la différence de propriétés magnétiques entre l'hémoglobine oxygénée et désoxygénée.