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Comment obtenir une image en IRM ?
par Alexis Amadon
physicien chercheur au
Laboratoire de Résonance Magnétique Nucléaire
de Neurospin
Journées Portes Ouvertes de Neurospin
Octobre 2007
Corps humain:
Eau (H2O)
Protons
(noyaux des
atomes
constitué d’eau d’hydrogène)
à 70 %
La rotation des spins = précession de Larmor
Champ
magnétique
Spin du proton Spin du proton
« parallèle » « antiparallèle »
Fréquence de Larmor = nombre de tours par seconde
Cette fréquence est proportionnelle au champ magnétique
Champ
magnétique Champ
magnétique
x2
Spin d’un proton Spin 2 x plus rapide
Aimantation = somme des spins
Aimantation = 0
+ =
+ + = =0
Aimantation parallèle au champ magnétique
Aimantation induite
Vers la mesure de l’aimantation:
1/ excitation des spins par antenne émettrice
1.a/ quelques spins parallèles deviennent antiparallèles
Spins
Emetteur RF
Onde radio de même fréquence que
la fréquence de Larmor
(=> résonance magnétique)
Aimantation
Vers la mesure de l’aimantation:
1/ excitation des spins par antenne émettrice
1.b/ les spins se synchronisent pour tourner en phase
Spins
Emetteur RF
Onde radio de même fréquence que
celle de la rotation des spins
(résonance magnétique)
Aimantation Aimantation
Vers la mesure de l’aimantation:
2/ onde générée par aimantation tournante est
détectée par antenne réceptrice
Récepteur RF
Aimantation
Onde radio à la fréquence de Larmor,
proportionnelle au champ magnétique
Traitement du signal recueilli:
Décomposition en fréquences
donne « spectre »
4
3
2
1
Récepteur RF 0
0.0 1.0
-1
-2
temps
-3
-4
30 -40 -50 -60 -70 -80
fréquence
fImagerie ? encodage de l’espace dans le signal
Le gradient de champ magnétique associe une fréquence à une coordonnée spatiale
Récepteur RF
4
3
2
2
1
1
00
0.0
0.0
-1
-1
-2
x1 x2
-2
-3
acquisition
-4
en présence du gradient
Bobines de gradient
de champ magnétique
30 -40 -50 -60 -70 -80
-40 -50 -60 -70
f1 f2Localisation des molécules d’eau dans un corps: Image 3D : application de gradients dans les 3 dimensions
L’Imageur par Résonance Magnétique
Aimant supraconducteur
Antenne Radio-Fréquence
(émettrice et réceptrice)
3 bobines de gradientLa clinique La recherche
Tumeurs cérébrales Morphologie (IRM anatomique)
Accidents vasculaires cérébraux Connexions (IRM de diffusion)
Maladies neurodégénératives… Activations (IRM fonctionnelle)Morphologie cérébrale (IRM anatomique)
La Morphologie… pour cartographier
L’IRM permet de décrire le cerveau par ses
circonvolutions (sillons et gyri).
Ceci permet d’établir des normes et tester si certaines
populations sortent de ces normes.
[Mangin et al.]Morphologie cérébrale (IRM anatomique)
Etude des droitiers et des gauchers
• Le sillon central droit présente une forme différente entre les droitiers et les
gauchers.
• Cette zone, qui contrôle la main gauche, est plus développée chez les
gauchers que chez les droitiers.
[Mangin et al. 2004]Morphologie cérébrale (IRM anatomique)
Etude du développement cérébral
L’IRM in utero permet d’étudier le processus de plissement du cortex.
[Hôp. Necker]Morphologie cérébrale (IRM anatomique)
24 semaines 27 semaines 32 semaines
[Cachia et al.]Connexions cérébrales (IRM de diffusion) Voir les connexions cérébrales • Le cerveau est formé de milliards de câbles microscopiques qui connectent les différentes aires cérébrales. • Ces câbles sont invisibles à l’œil nu et sur les IRM anatomiques. Mais il est possible de visualiser ces fibres grâce à l’IRM de diffusion
Connexions cérébrales (IRM de diffusion)
Connexions cérébrales (IRM de diffusion)
Etude du développement cérébral
• L’IRM de diffusion peut être pratiquée chez le nouveau né.
• Elle permet d’établir des normes de maturation cérébrale, qui seront utiles à
la compréhension de pathologies du développement.
Visualisation du corps calleux chez un nourrisson de 17 semaines :
[Dubois et al.]Activation cérébrale (IRM fonctionnelle) Voir le cerveau travailler • Il est possible de voir le cerveau s’activer grâce à l’IRM fonctionnelle. • Le signal des molécules d’eau est perturbé par la circulation du sang. • Lors de l’activation d’une aire cérébrale, la circulation sanguine augmente localement et modifie le signal détecté en IRM.
Activation cérébrale (IRM fonctionnelle)
Neurosciences cognitives : l’aire de la voix humaine
• Découverte de l'aire sélective de la voix humaine (sillon temporal supérieur)
• Région qui s'active à l'écoute d'une voix humaine, parlée ou non parlée, et
pas à l'écoute de tout autre son de l'environnement.
[Belin et al. 2000]Activation cérébrale (IRM fonctionnelle)
Application à la pathologie : l’autisme
• Les autistes identifient moins bien la voix de leur mère et présentent une
difficulté à interpréter la voix en termes d'état mental.
• L’IRM fonctionnelle a montré que l’aire spécialisée dans la reconnaissance
de la voix humaine ne s’activait pas normalement chez les autistes.
[Gervais et al. 2004]
• La présence d’anomalies morphologiques et fonctionnelles plaide en faveur
d’une anomalie du développement cérébralMerci pour votre attention! • Merci à Vincent Lebon pour les diapositives de la 2nde moitié de l’exposé
Séquence d’IRM de Diffusion
RF
90° 180° ADC
Gs
Gr
Gp
G G
Gdiff
position dans
la direction
S = S0 e−bD
de Gdiff b ∝ G2
tempsVous pouvez aussi lire
