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[IRM] Mise en phase.



  1. #1
    Novocaine

    [IRM] Mise en phase.


    ------

    Bonjour,
    j'aimerais savoir pourquoi il y a mise en phase des moments magnétiques au niveau quantique lors de la phase d'excitation Et ceci malgré les hétérogénéités locales du champ magnétique.
    J'aimerais aussi savoir pourquoi pour une impulsion de 180° il y a pas de mise en phase.
    Merci pour votre aide, j'ai beaucoup de mal pour l'IRM

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    CoucouHibou

    Re : [IRM] Mise en phase.

    Bonjour,

    Bon, il faudrait vraiment que tu lises ce bouquin de Levitt toi ! C'est un bouquin qui part de la base et qui va très loins dans la RMN, avec en prime quelques bonnes notions dur l'IRM. Bon, il est en anglais, mais c'est très facile à lire, je t'assure. Toutes les réponses à tes questions s'y trouvent.

    Pour ta question du moment, il faut que tu aies une idée de ce qu'est le référentiel tournant pour les spins. En fait, lorsque tu fais une impulsion, tu envoies des ondes radio sur ton échantillon à la fréquence . Ces ondes sont polarisées rectilignement. On peut alors décomposer cette polarisation en deux polarisations circulaires opposées. L'une d'entre elle tourne dans le même sens que le sens de précession des spins, l'autre dans le sens opposé. Seule la première nous intéresse, parce qu'elle seule a un effet sur les spins.

    Le référentiel tournant est le référentiel dont l'axe z est aligné avec B0 et dans lequel le champ magnétique de l'onde excitatrice est fixe dans le plan transverse (par exemple aligné avec x). Comme tu es dans un référentiel tournant, il y a des effets d'entrainement qui se pointent, ce qui fait que, dans ce référentiel qui tourne à la fréquence de précession des spins. Le champ « perçu » (terme très inexact, mais bon, les problèmes de « tout se passe comme si.... Mais ça ne se passe pas comme ça » sont légion dès qu'on change de référentiel...) par les spins dans ce référentiel est .

    Ce champ « perçu » dans le référentiel tournant est beaucoup beaucoup plus petit que B0 (mais toujours suivant l'axe z, alors que le champ B1 excitateur lui est perpendiculaire, suivant x par exemple). Quand le champ local n'est modifié que par le déplacement chimique, il est de l'ordre du million de fois plus petit que B0 (1ppm = fréquence de précession de l'ordre de la centaine d'Hertz). Quand il est modifié par un gradient (Imagerie), les différences de fréquences de precession peuvent aller jusqu'à la dizaine de Kilohertz.

    Dans le cas du déplacement chimique, c'est très simple. Comme la composante z est très petite, il est facile de faire un champ B1 beaucoup plus grand, ce qui fait que le champ effectif total vaut à peu près B1 et est perpendiculaire à l'aimantation initiale. Si tu appliques ce champ pendant un temps suffisant (1/4 de la période de nutation : équivalent de la précession des spins, mais autour de B1 cette fois), tes spins se retrouvent dans le plan, tous en phase.

    Dans le cas de l'imagerie, ça peut être plus compliqué. En pratique, on peut faire des champs B1 très intenses ( sur des très petites bobines), mais en IRM, c'est impossible pour 2 raisons : d'abord les bobines sont très grandes, donc risquent plus facilement de « claquer » du fait de leur plus grande inductance, et puis ce n'est jamais très bon d'envoyer des ondes électromagnétiques à forte puissance sur un patient.

    On utilise donc des impulsions adiabatiques. C'est des impulsions qui, au lieu d'irradier à fréquence fixée vont balayer une certaine largeur spectrale relativement rapidement (et à plus basse puissance). Dans le référentiel pour lequel B1 est fixé, cela se traduit par un champ effectif qui « fait un arc de cercle » de +z vers -z (tu l'arrêtes au milieu si tu veux). Les spins vont rester allignés avec ce champ effectif, et tu peux donc les amener où tu veux, en phase (il y aura un problème de dispersion de la composante longitudinale des spins, mais pas de problème de phase...).

    Voilà, j'ai essayé de faire une réponse complète, mais les impulsions adiabatiques, on commence tout juste à comprendre comment ça marche (il y a encore pas mal de progrès à faire).

    Voilà, bon courage, cordialement,

    Hibou

  4. #3
    CoucouHibou

    Red face Re : [IRM] Mise en phase.

    Oups ! J'ai pas répondu à ta question sur les impulsions 180°.

    Attention, il y a phase et phase en MQ. Un état peut toujours être multiplié par un complexe de module un et de phase , il reste pratiquement inchangé (même propriétés des observables), mais avec une phase différente (qui diffère de de celle de l'état précédent). Dans ton cas, il s'agit plutôt de ceci :

    La phase d'un spin (ou plutôt d'une cohérence), c'est l'angle formé par la composante transverse de ce spin et un axe fixé dans le plan transverse (par exemple l'axe des x du référentiel tournant dont je te parlais tout à l'heure). Si tu fais une inversion de population (çàd un système de spin sans cohérence, ou encore aligné avec B0), comme tu passe d'une situation où tu n'as pas de composante transverse à une autre situation où tu n'as toujours pas de composante transverse, alors la phase ne peut pas être définie de cette manière, tout simplement. Donc tu n'as pas de problème dans le cas d'une inversion de population.

    Quand tu fais une impulsion 180° pour des spins ayant une composante transverse (cohérence cette fois), alors tu changes la phase, mais de manière différente suivant les spins. Cherche ce qu'est un écho de spin sur google, ça donne des choses intéressantes.

    Bon courage, cordialement,

    Hibou

    P.S. Pour compléter la réponse sur les inhomogénéïtés, celles dûes à l'aimant et au milieu lui même (çàd ni les gradients, ni le déplacement chimique) elles sont de l'ordre de la ppm (à vérifier) en imagerie et de 0.1 ppb (partie par milliard) en RMN, on a bien B1 >> composante « perçue » dans le référentiel tournant suivant z (oui parce qu'en fait, l'impulsion initiale en IRM se fait sans gradient, c'est les impulsions qu'on fait après qui sont forcément adiabatiques...)

  5. #4
    Novocaine

    Re : [IRM] Mise en phase.

    Merci coucouhibou
    Je crois que c'est normal si je ne comprends pas tout. Mon cours est bien trop simplifié. Il y a des notions qui me manquent. Je crois bien que je vais l'lire ce bouquin.

    Quand on fait une impulsion toute la population est inversée?

    Je croyais que lors de la résonance, plus on augmentait la durée d'excitation ou l'intensité, et plus l'état excité des protons était favorisé. Ainsi, les protons surnuméraires à l'état fondamental initialement deviennent passent progressivement à état excité(diminution de la composante longitudinale pour atteindre la valeur 0 pour une impulsion de 90°). Plus on augmente la durée de l'excitation, et plus le nombre de protons à l'état excité augmente. La composante devient négatif (ou augmente dans le sens antiparallèle de B0).
    Dans mon raisonnement, les protons à l'état excité restent à l'état excités..

    Je comprends que c'est lors de la transition état fondamental à l'état excité que se fait l'inversion de spin. Et le phénomène d'écho je comprends assez bien à part le fait que dans mon raisonnement, je ne vois pas pourquoi toute la population sera inversée.

    Bon est ce que je suis récupérable ou pas? Y-a-t-il un espoir?

  6. #5
    CoucouHibou

    Re : [IRM] Mise en phase.

    Bonjour,

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Quand on fait une impulsion toute la population est inversée?
    Non, ça dépend de la forme, la puissance et la longueur de l'impulsion. Tu dois avoir au moins une impulsion qui génère une cohérence (i.e. égalise les populations et met les spins en phase dans le plan transverse -> precession) pour avoir un signal observable.

    Ensuite quand il s'agit d'une impulsion 180°, alors oui, elle inverse toute population. Mais il y a des situations où les spins de sont pas dans des populations, mais dans des cohérences. Dans ce cas il y a inversion de l'ordre des phases des cohérences.

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Je croyais que lors de la résonance, plus on augmentait la durée d'excitation ou l'intensité, et plus l'état excité des protons était favorisé. Ainsi, les protons surnuméraires à l'état fondamental initialement deviennent passent progressivement à état excité(diminution de la composante longitudinale pour atteindre la valeur 0 pour une impulsion de 90°). Plus on augmente la durée de l'excitation, et plus le nombre de protons à l'état excité augmente. La composante devient négatif (ou augmente dans le sens antiparallèle de B0).
    Dans mon raisonnement, les protons à l'état excité restent à l'état excités..
    Il faut encore une fois voir les spins comme des « vecteurs » qui s'orientent suivant n'importe quelle direction de l'espace. Lors de l'impulsion, dans le référentiel tournant, le spin voit un champ B1 perpendiculaire à l'axe Oz OK ? Quelle que soit l'orientation du spin, il va ainsi « tourner » autour de B1 (on parle de nutation ici). Donc s'il est opposé à B0, il retourne vers son état « aligné avec B0 », non sans passer par toutes les orientations intermédiaires (et si tu fais une impulsion 90° il se trouve alors dans le plan transverse). Donc, quand tu fais une impulsion 180° sur un spin dans cet état que tu appelles excité (opposé à B0), il revient dans son état fondamental : c'est une émission stimulée (comme dans un LASER)

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Je comprends que c'est lors de la transition état fondamental à l'état excité que se fait l'inversion de spin. Et le phénomène d'écho je comprends assez bien à part le fait que dans mon raisonnement, je ne vois pas pourquoi toute la population sera inversée.
    Tu as tout à fait raison, on ne parle d'inversion que quand on passe d'une situation de population d'un état à une situation de population d'un autre état. Mais ça marche dans les 2 sens : fondamental-> excité et excité -> fondamental.

    Quand on applique une impulsion 180° sur une cohérence (spins dans le plan transverse) alors on parle de rotation plane, et il n'y a pas d'apparition de nouvelle population : les spins restent dans le plan, seule leur phase change de signe, c'est aussi simple que ça. Fais un dessin avec deux spins dans le plan (avec des phases différentes), et un champ B1 suivant l'axe x. Les spins nutent autour de B1 (leur vitesse de nutation est la même à quelque ppm près), jusqu'à ce qu'ils aient effectués une rotation de 180° autour de Ox. Là tu vois qu'ils sont de nouveau dans le plan (i.e. pas de population, que des cohérences) et que leur phase sont devenues l'opposée de celle d'avant l'impulsion.

    Citation Envoyé par Novocaine Voir le message
    Bon est ce que je suis récupérable ou pas? Y-a-t-il un espoir?
    Bah je ne sais pas quelle est ta formation, si tu n'est pas physicien de niveau M1, je trouve que tu suis plutôt bien au contraire.

    Bon courage, cordialement,

    Hibou

    Edit : tout ce que je viens de dire n'est valable que dans le cas d'impulsions classiques, les adiabatiques, c'est une autre histoire pour les comportements de phase...

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Novocaine

    Re : [IRM] Mise en phase.

    Je ne suis absolument pas physicien. Heuresement

    Quand on applique une impulsion 180° sur une cohérence (spins dans le plan transverse) alors on parle de rotation plane, et il n'y a pas d'apparition de nouvelle population : les spins restent dans le plan, seule leur phase change de signe, c'est aussi simple que ça. Fais un dessin avec deux spins dans le plan (avec des phases différentes), et un champ B1 suivant l'axe x. Les spins nutent autour de B1 (leur vitesse de nutation est la même à quelque ppm près), jusqu'à ce qu'ils aient effectués une rotation de 180° autour de Ox. Là tu vois qu'ils sont de nouveau dans le plan (i.e. pas de population, que des cohérences) et que leur phase sont devenues l'opposée de celle d'avant l'impulsion.
    Ca je l'avais plutôt assez bien compris. Je vais essayer de rester simple et je lirai ton bouquin quand j'aurais le temps.
    En tout cas merci de m'avoir accordé un peu de ton temps!

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