Résonance Magnétique Nucléaire

Question 1

Première observation RMN ?

Answer 1

1946 => Bloch, Purcell

Question 2

Essor de la RMN analytique ?

Answer 2

1950 => 1970

Question 3

Découverte du temps de relaxation différent entre tissus normal et tumoral ?

Answer 3

1971 => Damadian

Question 4

Premières image RMN ?

Answer 4

1973 => Lauterbur

Question 5

Imagerie transformée de Fournier ?

Answer 5

1975 => Ernst & Manfield

Question 6

Quels atomes possède un moment magnétique élémentaire ?

Answer 6

Seuls les atomes à nombre impair de neutrons et/ou un nombre impair de protons possèdent un moment magnétique µ élémentaire

Question 7

Quel est l’atome le plus utilisé pour la RMN ?

Answer 7

Atome d’hydrogène ou proton H

Question 8

Pourquoi l’atome d’hydrogène est le plus utilisé en RMN ?

Answer 8

• 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

Question 9

Quels sont les niveau quantiques de spin I pour l’atome H ?

Answer 9

• Etat Up ou parallèle : I = + 1/2
• Etat Down ou antiparallèle I = - 1/2

Question 10

Equation du moment magnétique élémentaire ?

Answer 10

µ = γ ħ I
Avec :
γ = rapport gyromagnétique (rad/s/T)
h = constante de Planck, ħ = h/2p
I = spin

Question 11

Moment magnétique de l’atome d’hydrogène ?

Answer 11

• µ = +γ.ħ /2
• µ = -γ.ħ /2

Question 12

Caractéristiques du moment magnétique macroscopique en l’absence de champ magnétique ?

Answer 12

• Orientation aléatoire des atomes
• Moment magnétique macroscopique :
  M = Σµ = 0

Question 13

Caractéristique du moment magnétique macroscopique en présence d’un champs magnétique B0 ?

Answer 13

• Les atome d’hydrogènes se mettent en position parallèlement ou antiparallèlement
• Alignement selon B0
• Précession autour de B0

Question 14

Equation de Larmor ?

Answer 14

E = +/- (γ ħ B0)/2

Question 15

Equation de l’énergie de transition entre l’état up et down ?

Answer 15

• ∆E (J) = γ ħ B0
• ∆E = h F

Question 16

Fréquence de Larmor ?

Answer 16

=> F0 en Hz
* Fréquence de précession autour de B0
* F0 = (γ/2π) B0

Question 17

Equation de la vitesse de précession autour de B0 ?

Answer 17

=> ω0 en rad/s
ω0 = γ B0

Question 18

Equation de Larmor avec γ en Hertz/T ?

Answer 18

• F0 = γ B0
• ω0 = γ B0 2π

Question 19

Loi de Boltzmann ?

Answer 19

n-/n+ = e^(-∆E/kT)
* k la constante de Boltzmann (J/K)
* T la température (K)

Question 20

Caractéristique d’un référentiel tournant pour étudier le champ magnétique B1 ?

Answer 20

• ω = 0
• M0 est fixe

Question 21

Caractéristiques de B1 en RMN ?

Answer 21

• 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

Question 22

Que se passe-t-il après application du champ magnétique B1 ?

Answer 22

Bascule de l’aimantation macroscopique M0

Question 23

Aimantation particulières avec B1 ?

Answer 23

• α = 90° => Égalisation populations parallèles et anti-parallèles
• α = 180° => Inversion populations parallèles et anti-parallèles

Question 24

Equation de la vitesse de précession ?

Answer 24

ω = α/τ
α = angle d’impulsion de B1
τ = durée de l’impulsion de B1
=> D’où : α = γ B1 τ

Question 25

Valeur de 2π en "tours" ?

Answer 25

* 2π radians = 1 tour * π/2 radian = 0,25 tour

Question 26

Evènements de la RMN ?

Answer 26

1/ Impulsion B1 2/ Arrêt B1 3/ Relaxations

Question 27

A quoi correspond T1 ?

Answer 27

* Relaxation longitudinale suivant l’axe z (ou spin réseau) * Temps nécessaire pour que M0 revienne à 63 % de sa valeur selon Mz

Question 28

A quoi correspond T2 ?

Answer 28

* Relaxation transversale suivant le plan xy (ou spin spin) * Temps nécessaire pour que M0 arrive à 37 % de sa valeur selon Mxy

Question 29

Relation entre T1 et T2 ?

Answer 29

Relaxations simultanées avec T2 ≤ T1

Question 30

Caractéristique de T1 ?

Answer 30

C'est une exponentielle croissante

Question 31

Caractéristique de T2 ?

Answer 31

C'est une exponentielle décroissante

Question 32

Mz selon T1 (équation) ?

Answer 32

Mz = M0 (1 - e^-t/T1)

Question 33

Mxy selon T2 ?

Answer 33

Mxy = M0 e^-t/T2

Question 34

Qu'apporte les variation de T1 et T2 suivants les différents tissus ?

Answer 34

Très forte variabilité suivant les tissus biologiques => contraste excellent

Question 35

Relation entre le temps de corrélation et la mobilité des H ?

Answer 35

Le temps de corrélation augmente quand la mobilité diminue

Question 36

Comment se fait la mesure du signal lors d'une RMN ?

Answer 36

Mesure dans plan xy perpendiculaire à B0 par la bobine de réception

Question 37

Rôle de la bobine de réception ?

Answer 37

Antenne émettrice (quand B1 > 0) et réceptrice (quand B1 = 0)

Question 38

Qu'est-ce que le FID ?

Answer 38

Free induction decay = signal de précession libre

Question 39

Principe de la séquence saturation-récupération ?

Answer 39

Répétition des excitations B1 toutes les TR secondes (temps de répétition) => Contraste T1 => Contraste T2

Question 40

Calcul de Mxy en contraste T1 ?

Answer 40

Mxy(0) = Mz = M0 ( 1- e^-TR/T1)

Question 41

A quoi correspond M0 en T1 ?

Answer 41

A la valeur du signal quand TR est au plus haut

Question 42

Calcul de Mxy en contraste T2 ?

Answer 42

Mxy = M0 e^-T/T2

Question 43

A quoi correspond M0 en T2 ?

Answer 43

A la valeur du signal avec le TR minimal

Question 44

Déroulé d'une séquence écho de spin ?

Answer 44

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

Question 45

Mesure du signal en séquence écho de spin ?

Answer 45

Signal = M0 e^(-TE/T2) (1- e^-TR/T1) avec : TE = temps d'écho TR = temps de répétition

Question 46

Caractéristique des image/séquence en densité de protone ?

Answer 46

Contraste = M0 TR = long TE = court

Question 47

Caractéristique des séquence anatomique (Seq écho de spin) ?

Answer 47

Contraste = T1 TR = court TE = court

Question 48

Caractéristique des contraste T2 (Seq écho de spin) ?

Answer 48

Contraste = T2 TR = long TE = long

Question 49

En quoi consiste la spectroscopie ?

Answer 49

Passage du domaine temporel au domaine fréquentiel

Question 50

Qu'est ce que la déplacement chimique δ ?

Answer 50

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

Question 51

Equation du champ magnétique ressenti par le noyau observé ?

Answer 51

* 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

Question 52

A quoi correspond déplacement chimique ?

Answer 52

Valeur de la différence de fréquence par rapport à une référence

Question 53

Caractéristiques du déplacement chimique ?

Answer 53

* 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)

Question 54

De quoi dépend le déplacement chimique ?

Answer 54

Ce déplacement dépend de l’environnement électronique => permet d’élucider différentes structures de molécules

Question 55

Qu'est-ce qu'une séquence de RMN ?

Answer 55

Une succession : - d’impulsions radiofréquence (excitation) - de périodes de mesure du signal (observation) - de temps d’attente (préparation, restauration)