Résonance Magnétique Nucléaire Flashcards
Première observation RMN ?
1946 => Bloch, Purcell
Essor de la RMN analytique ?
1950 => 1970
Découverte du temps de relaxation différent entre tissus normal et tumoral ?
1971 => Damadian
Premières image RMN ?
1973 => Lauterbur
Imagerie transformée de Fournier ?
1975 => Ernst & Manfield
Quels atomes possède un moment magnétique élémentaire ?
Seuls les atomes à nombre impair de neutrons et/ou un nombre impair de protons possèdent un moment magnétique µ élémentaire
Quel est l’atome le plus utilisé pour la RMN ?
Atome d’hydrogène ou proton H
Pourquoi l’atome d’hydrogène est le plus utilisé en RMN ?
- Car nous sommes composé de beaucoup d’eau donc de beaucoup d’hydrogène
- Le proton étant une particule chargée, il possède un moment magnétique de spin
- On peut approcher cette propriété en imaginant que la particule tourne sur elle-même
Quels sont les niveau quantiques de spin I pour l’atome H ?
- Etat Up ou parallèle : I = + 1/2
- Etat Down ou antiparallèle I = - 1/2
Equation du moment magnétique élémentaire ?
µ = γ ħ I
Avec :
γ = rapport gyromagnétique (rad/s/T)
h = constante de Planck, ħ = h/2p
I = spin
Moment magnétique de l’atome d’hydrogène ?
- µ = +γ.ħ /2
- µ = -γ.ħ /2
Caractéristiques du moment magnétique macroscopique en l’absence de champ magnétique ?
- Orientation aléatoire des atomes
- Moment magnétique macroscopique :
M = Σµ = 0
Caractéristique du moment magnétique macroscopique en présence d’un champs magnétique B0 ?
- Les atome d’hydrogènes se mettent en position parallèlement ou antiparallèlement
- Alignement selon B0
- Précession autour de B0
Equation de Larmor ?
E = +/- (γ ħ B0)/2
Equation de l’énergie de transition entre l’état up et down ?
- ∆E (J) = γ ħ B0
- ∆E = h F
Fréquence de Larmor ?
=> F0 en Hz
* Fréquence de précession autour de B0
* F0 = (γ/2π) B0
Equation de la vitesse de précession autour de B0 ?
=> ω0 en rad/s
ω0 = γ B0
Equation de Larmor avec γ en Hertz/T ?
- F0 = γ B0
- ω0 = γ B0 2π
Loi de Boltzmann ?
n-/n+ = e^(-∆E/kT)
* k la constante de Boltzmann (J/K)
* T la température (K)
Caractéristique d’un référentiel tournant pour étudier le champ magnétique B1 ?
- ω = 0
- M0 est fixe
Caractéristiques de B1 en RMN ?
- B1 = champ magnétique radiofréquence
- à la fréquence de résonance il permet un transfert d’énergie => excitation des spins
- perpendiculaire à B0
- fixe dans le repère tournant
Que se passe-t-il après application du champ magnétique B1 ?
Bascule de l’aimantation macroscopique M0
Aimantation particulières avec B1 ?
- α = 90° => Égalisation populations parallèles et anti-parallèles
- α = 180° => Inversion populations parallèles et anti-parallèles
Equation de la vitesse de précession ?
ω = α/τ
α = angle d’impulsion de B1
τ = durée de l’impulsion de B1
=> D’où : α = γ B1 τ
Valeur de 2π en “tours” ?
- 2π radians = 1 tour
- π/2 radian = 0,25 tour
Evènements de la RMN ?
1/ Impulsion B1
2/ Arrêt B1
3/ Relaxations
A quoi correspond T1 ?
- Relaxation longitudinale suivant l’axe z (ou spin réseau)
- Temps nécessaire pour que M0 revienne à 63 % de sa valeur selon Mz
A quoi correspond T2 ?
- Relaxation transversale suivant le plan xy (ou spin spin)
- Temps nécessaire pour que M0 arrive à 37 % de sa valeur selon Mxy
Relation entre T1 et T2 ?
Relaxations simultanées avec T2 ≤ T1
Caractéristique de T1 ?
C’est une exponentielle croissante
Caractéristique de T2 ?
C’est une exponentielle décroissante
Mz selon T1 (équation) ?
Mz = M0 (1 - e^-t/T1)
Mxy selon T2 ?
Mxy = M0 e^-t/T2
Qu’apporte les variation de T1 et T2 suivants les différents tissus ?
Très forte variabilité suivant les tissus biologiques => contraste excellent
Relation entre le temps de corrélation et la mobilité des H ?
Le temps de corrélation augmente quand la mobilité diminue
Comment se fait la mesure du signal lors d’une RMN ?
Mesure dans plan xy perpendiculaire à B0 par la bobine de réception
Rôle de la bobine de réception ?
Antenne émettrice (quand B1 > 0) et réceptrice (quand B1 = 0)
Qu’est-ce que le FID ?
Free induction decay = signal de précession libre
Principe de la séquence saturation-récupération ?
Répétition des excitations B1 toutes les TR secondes (temps de répétition)
=> Contraste T1
=> Contraste T2
Calcul de Mxy en contraste T1 ?
Mxy(0) = Mz = M0 ( 1- e^-TR/T1)
A quoi correspond M0 en T1 ?
A la valeur du signal quand TR est au plus haut
Calcul de Mxy en contraste T2 ?
Mxy = M0 e^-T/T2
A quoi correspond M0 en T2 ?
A la valeur du signal avec le TR minimal
Déroulé d’une séquence écho de spin ?
1/ Impulsion RF à 90°
=> Déphasage de Mxy dans le plan transverse du à des variations locales de B0: ∆F0 = γ ∆B0
=> Relaxation T2*
2/ Impulsion RF à 180°
=> Va permettre le rephasage
3/ Mesure du signal au temps d’écho TE
=> Lorsque Mxy est rephasé
=> Relaxation T2
Mesure du signal en séquence écho de spin ?
Signal = M0 e^(-TE/T2) (1- e^-TR/T1)
avec :
TE = temps d’écho
TR = temps de répétition
Caractéristique des image/séquence en densité de protone ?
Contraste = M0
TR = long
TE = court
Caractéristique des séquence anatomique (Seq écho de spin) ?
Contraste = T1
TR = court
TE = court
Caractéristique des contraste T2 (Seq écho de spin) ?
Contraste = T2
TR = long
TE = long
En quoi consiste la spectroscopie ?
Passage du domaine temporel au domaine fréquentiel
Qu’est ce que la déplacement chimique δ ?
La rotation du nuage électronique autour du noyau (= un courant) vient créer un champ magnétique b0 qui s’oppose à B0
=> La fréquence est donc réduite
Equation du champ magnétique ressenti par le noyau observé ?
- Blocal = B0 (1 – σ)
- Flocal = γ B0 (1 – σ)
Avec :
Blocal : champ magnétique ressenti par le noyau observé
σ : constante de blindage => dépend de la densité électronique autour du noyau
A quoi correspond déplacement chimique ?
Valeur de la différence de fréquence par rapport à une référence
Caractéristiques du déplacement chimique ?
- Il est donné en parties par million
=> δ = [(∆fréquence)/fréquence de résonnance du proton]*10^6- ∆fréquence = écart de fréquence entre le pic de résonance du noyau observé et la référence (Hz)
- Fréquence de résonance du proton dans le spectromètre (Hz)
- N.B : Pour le proton, la référence est le tétraméthylsilane (TMS)
De quoi dépend le déplacement chimique ?
Ce déplacement dépend de l’environnement électronique
=> permet d’élucider différentes structures de molécules
Qu’est-ce qu’une séquence de RMN ?
Une succession :
- d’impulsions radiofréquence (excitation)
- de périodes de mesure du signal (observation)
- de temps d’attente (préparation, restauration)
