Physique pour la médecine

...la théorie!

Imagerie par   résonance magnétique (IRM)

Chapitre I: Préalables en   physique.

 

I.D. Antennes : émission et réception

 

1) Production d’un champ variable.

 

Comme il a été dit au §I.A.1, une bobine parcourue par un courant constant génère un champ magnétique. En fait si le courant i varie, le champ B suit fidèlement cette variation. En particulier, si i oscille sinusoïdalement, B oscillera à la même fréquence. Pas de véritable nouveauté donc par rapport à ce qui précède, sinon qu’on s’aperçoit disposer là d’un moyen simple d’imposer à la matière avoisinante n’importe quel signal électromagnétique. Une bobine utilisée dans ce sens est souvent dite antenne émettrice.


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2) Courant induit.

 

Il est remarquable que le phénomène décrit ci-dessus puisse être inversé. Un champ magnétique traversant une bobine peut y induire un courant électrique, mais avec une nuance de taille : Ce n’est pas le champ magnétique lui-même qui provoque l’effet mais le fait qu’il évolue dans le temps. Aussi puissant qu’il soit, s’il reste constant et que rien ne bouge il ne se passe rien. La loi qui décrit cela, dite de Faraday, dit que la force électromotrice qui apparaît dans une boucle fermée est égale à la variation dans le temps du flux de champ qui la traverse.


 

 

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…où le flux Φ vaut le produit scalaire du vecteur de champ B avec le vecteur-surface S.


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Un « vecteur » surface est un vecteur perpendiculaire à la surface et dont la norme est une mesure de l’aire. On a là un moyen simple de manipuler des surfaces, en valeur et en orientation, dans des équations mathématiques.

Le produit scalaire de deux vecteurs est égal au produit des normes de ces deux vecteurs et du cosinus de l’angle formé par ces deux vecteurs.


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Un flux peut donc varier de trois façons différentes : Soit que l’intensité B du champ évolue, soit que la surface S augmente ou diminue, soit encore qu’il y ait rotation de l’un par rapport à l’autre. Dans les trois cas il apparaîtra dans la boucle une force électromotrice, donc un courant si la boucle est connectée à un circuit fermé. Il n’est peut-être pas mauvais de souligner ici que la rotation d’une bobine par rapport à un aimant, ou vice-versa, constitue la manière standard de produire de l’électricité pour alimenter le réseau : Les dynamos ou générateurs, de façon générale les turbines, sont des systèmes de ce genre que font tourner des éléments moteurs de type pression de vapeur, éolien, hydraulique ou autre.

En particulier, si B varie sinusoïdalement, le courant induit suivra la même variation, il est vrai décalée de π/2 mais, et c’est ici l’important, de même fréquence :


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Une rotation du champ aura le même effet qu’une oscillation puisque tout ce qui compte du point de vue de la boucle de courant c’est la projection de B selon l’axe principal.


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Une bobine utilisée comme décrit dans ce paragraphe est une antenne réceptrice.

 

3)En IRM.

 

Les antennes sont les accessoires de base de l’IRM. Elles prennent des formes extrêmement variées, adaptées aux régions corporelles auxquelles elles sont dédiées. Elles apparaissent comme de simples anneaux (forme des bobines), ou comme des cylindres, ou des cages d’écureuils adaptées à la tête, au poignet,… Elles peuvent être émettrices ou réceptrices ou, le plus normalement, les deux à la fois.

En principe les imageurs incorporent une antenne dans le statif lui-même. Cette antenne particulière est assez large et est dite antenne de corps. Elle est émettrice et, comme les autres antennes, destinée à imposer un champ oscillant B1 perpendiculaire à B0. Comme les bobines de gradient, elle est localisée à l’intérieur du solénoïde générant B0.


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