Physique pour la médecine

...la théorie!

Imagerie par résonance magnétique (IRM)


De toutes les techniques d'imagerie médicale l'imagerie par résonance magnétique (IRM) est sans doute l'une des plus satisfaisantes sur le plan des résultats mais c'est aussi celle dont la théorie est la plus difficile à maîtriser, et de très loin. Le lecteur qui serait novice en la matière doit renoncer à la comprendre à la première lecture, mais on ne peut que l'encourager à persévérer et à reprendre l'étude une deuxième puis une troisième fois, avec la certitude que petit à petit les choses se mettront en place et déboucheront sur une compréhension en profondeur.

Une des raisons pour lesquelles le domaine n'est pas évident est qu'il se base sur des notions de physique mais aussi de mathématiques qui ne sont pas a priori familières à tout un chacun et qui de plus s'articulent les unes aux autres en une machinerie relativement complexe. Les pages consacrées au sujet sur ce site commenceront par ces éléments de base, dans un premier chapitre qui sera consacré à la physique et un deuxième chapitre qui le sera aux mathématiques. Les différentes notions seront données en vrac, sans véritable lien entre elles et sans que soit véritablement expliqué le rôle qu'elles jouent en IRM. Le lecteur qui voudrait d'emblée rentrer dans le sujet sans l'approfondir outre mesure peut directement se reporter au chapitre III.

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Ce chapitre est consacré tout d'abord à la production de champ magnétique, aux gradients de champ et aux bobines/antennes émettrices ou réceptrices. Il décrit ensuite des propriétés du proton qui vont être importantes dans la suite, à savoir le spin et le moment magnétique. Il propose ensuite une première approche du comportement des protons dans un champ, ce qui sera à vrai dire tout l'objet de la technique de résonance magnétique elle-même. Il se termine par quelques notions de magnétisme de la matière: paramagnétisme et ferromagnétisme.

Ce chapitre est développé au fur et à mesure de son utilité. Il comprend actuellement un exposé sur les fonctions cycliques ainsi que la base de la théorie des transformées de Fourier. Suivront plus tard les sujets "échantillonnage d'un signal" et "espace des k".


Cette partie décrit le comportement des protons dans un champ magnétique et le principe de la résonance. S'u trouvent définis les temps physiques associés à la relaxation consécutive à la résonance (T1, T2, T2*) ainsi que les temps "opérateurs-dépendants" liés aux premières séquences IRM (TE, TR, TI).

Après avoir décrit le signal IRM et la manière de l'obtenir, le problème se pose quant à la construction de l'image dans tous ses détails. Cela suppose qu'on travaille en amont comme en aval sur les informations locales correspondant aux différents pixels. En amont, avant l'enregistrement du signal, ce seront les gradients qui permettront de caractériser chaque endroit par une valeur de champ qui lui est propre et ainsi lui attribuer une caractéristique qui permettra de l'identifier. En aval, après l'enregistrement du signal, c'est l'analyse de Fourier (ChII.B) qui permettra d'extraire les détails de l'information et de les distribuer dans un plan tout en leur attribuant des niveaux de gris, ce qui constituera l'image.