Magnétisme_ Imagerie par résonance magnétique Flashcards
peut-on séparer les deux pôles d’un aimant?
on ne peut pas séparer les pôles d’un aimant . en brisant l’aimant on obtient deux aimants avec chacun un pôle N et S.
quelle est l’unité de l’induction magnétique B?
induction magnétique B: en Testa (T)
donner l’ordre de grandeur des champs B pour le champ magnétique terrestre, la RMN, l’IRM, les bobines supraconductrices, la MEG et la MCG.
champ terrestre: B ~ 50 µT RMN :B ~ 2 à 25 T IRM :B ~ 0.3 à 3 T bobine supraconductrice : électroaimant max 2 T nécessite courant I= 200 A --> B = 45 T max en champ continu MEG : B ~ 10^-15 MCG : B~ 10^-12
Quelle est la masse de fer présente chez un homme adulte normal?
chez homme adulte Fer 3 à 4 g
Comment se répartit le fer dans le corps humain?
Fer
60 à 65 % sous forme de Hb
25 à 30 % sous forme de ferritine
Quelles propriétés apporte le fer à l’Hb en présence ou en absence d’O2?
OxyHb ( O2 lié au fer) : tous les électrons du fer appariés –> pas de perturbation du champ magnétique: = DIAMAGNETISME
désoxyHb( sans O2) : électrons non appariés –> champ magnétique supplémentaire généré par ces électrons= PARAMAGNETISME
Qu’est-ce qu’un dipôle magnétique?
un dipôle magnétique est une boucle de courant d’aire orientée A, parcourue par un courant d’intensité I, et qui possède un moment magnétique µ.
Donner la formule du moment magnétique et son unité.
µ = IA et µ en A m²
Qu’est-ce que l’aimantation locale? donner sa formule et son unité.
aimantation locale d’une substance magnétique = moment magnétique par unité de volume de cette substance.
M = dµ/dv en Am-1
Quelle est la relation qui relie B et H? (donner leur noms et leur unité.)
B = µ0 ( H+ M ) B : induction magnétique en Tesla H : champ magnétique en Am-1 M : aimantation locale en Am-1 µ0 : perméabilité dans le vide = cste
Qu’est-ce que X ? que permet elle de relier?
M = X H –> X = M/H (X = chi)
relie aimantation locale au champ magnétique. X = susceptibilité magnétique grandeur sans dimension sans unité. détermine la faculté du matériau à s’aimanter sous l’action d’un champ.
Pour une substance diamagnétique , décrire µ et Χ.
diamagnétisme
µ = 0 et Χ<0 ordre de 10^-5 et Χ indépendant de T
Pour une substance paramagnétique , décrire µ et X.
paramagnétisme µ différent de 0 permanent , orientation des µ aléatoire et somme µ = 0
X>0 ordre de 10^-5 à 10^-3 , 1/X augmente si T augmente
Pour le ferromagnétisme , décrire µ et X.
ferromagnétisme µ différent de 0 permanent sigma µ différent de 0 donc B différente de 0
X>0 ordre 10^3 1/X augmente si T augmente ( si T > Tc ) Tc = température de Curie
Que peut on dire sur les ordres de grandeur des X de para , dia et ferro?
X ferro > X para > X dia
Quelle est l’origine microscopique du magnétisme?
origine microscopique de magnétisme est double:
moment magnétique orbital des électrons + moment magnétique intrinsèque( spin) des électrons et des nucléons.
Donner la formule du moment magnétique de spin.
moment magnétique de spin µs = gamma s. S où gamma s = rapport gyromagnétique S = moment cinétique intrinsèque
Donner la formule du moment magnétique orbital.
moment magnétique orbital de l'électron µ(L) = γ(L) . L où γ(L) = rapport gyromagnétique orbital dépendant de charge L = moment cinétique orbital
Comment s’exprime le magneton de Bohr?
µB = | γ(L) | h = ( e / 2me ) * h barre = 9,27. 10^-24 A.m²
Comment s’exprime le magneton nucléaire?
µN = (e / 2 mp) * h barre
Lequel du magneton nucléaire ou du magneton de Bohr
mp ~ 20000 me donc µB»>µN
Comment est déterminé le spin d’un nucléide?
z pair et N pair => spin =0
z pair et N impair => spin demi entier
z impair et N pair => spin demi entier
z impair et N impair => spin entier
Sur quel atome se base l’IRM?
IRM se base sur le magnétisme du noyau de 1H
Que sait on sur l’aimantation macroscopique et microscopique du proton?
aimantation microscopique= rotation du noyau sur lui même engendre un champ magnétique local. +moment cinétique : spin 1/2 + moment cinétique intrinsèque: µ = aimantation microscopique.
dans échantillon macroscopique de 1H, orientation des µ aléatoire –> aimantation macroscopique = Mo = sommeµ = 0
Qu observons nous lorsqu’on place un échantillon de 1H dans un champ Bo?
(au niveau de la répartition des µ, concernant la précession, par rapport à Mz et Mxy))
application d’un champ Bo = cste.
*polarisation:
-µ s’alignent avec la direction de Bo MAIS répartition sur 2 niveaux d’énergie + 1/2 (BE) + -1/2(HE).
µ majoritairement en BE (+1/2)
pour un million de protons, 2 de + en BE qu’en HE.
* précession:
-rotation des µ autour de Bo à la fréquence de Larmor.
-nu Uo = gamma Bo / 2 pi
M(xy) = 0
Qu’observons nous lors de la bascule? (pour les µ la precession, Mz et Mxy)
Bascule = ajout de B1 perpendiculaire à B0 tq B1 = ORF tournant a la fréquence de Larmor
*égalisation des µ
-égalisation du nombre de proton en Be et HE
Mz = 0
- synchronisation des précessions = résonnance
- rotation des µ en phase tjrs à la fréquence de Laumon.
- M(xy) = M0
- vitesse de précession inchangée
Qu’observons nous lors de la relaxation? (pour les µ la precession, Mz et Mxy)
Relaxation: arrêt de ORF –> restitution de énergie reçue pendant bascule sous forme d’un signal RF.
- répartition inégale des µ
- transition HE –> BE
- relaxation longitudinale ( = spin réseau) interaction proton avec environnement
- Mz augmente: Mz = Mo (1-e^ -t/T1 )
- déphasage des précessions = désynchronisation
- relaxation transversale ( spin-spin) = interaction des protons entre eux
- M(xy) diminue : M(xy) = Mo. e^-t/T2
Comparer T1 et T2 , en déduire laquelle des relaxations est la plus rapide.
T1»_space;»T2 donc M(xy) diminue + vite que Mz augmente
repousse de l’aimantation longitudinale plus lente que la décroissance de l aimantation transversale.
T1 et T2 sont elles indépendantes du milieu?
T1 et T2 dépendent du milieu + varient beaucoup d’un tissu biologique à l’autre
Par quelle composante est généré le signal d’induction libre ? ( FID)
ce signal est généré par variation de la composante transversale M(xy) à l’origine d’une force électromotrice induite dans l’antenne
Comment les images IRM sont elles formées?
Contraste des images = traduction du signal FID en niveaux de gris .
blanc = signal élevé Noir= signal faible
De quoi dépend FID?
Signal FID dépend de
- densité des protons dans les tissus ( si pas d’eau –> pas d’1H donc pas de signal comme dans les os)
- dépendance directe de T2 car composante transversale = directement mesurée
- dépendance indirecte de T1 –> prise d’une image a besoin de plusieurs bascules relaxation –> temps d’attente entre chaque = déterminé par T1.
