IRM : principe physique

[Weasley14]

Re.
J'ai plusieurs questions sur le même sujet , je vais les regroupée dans ce même post , j'espère que quelqu'un pourra y répondre même si c'est très brièvement , ce sera déjà ça , merci d'avance !

Quand on place des protons dans un champ magnétique extérieur , on dit que par convention ce champ magnétique on lui donne la direction IZ. Pourquoi est ce que IZ = h / 4 pi ? Elle vaudra systématiquement cette valeur ?

qu'est ce qui fait que certains protons s'orientent avec un moment cinétique de spin vers le haut ou vers le bas ? Pourquoi pas tous dans le même sens ou horizontalement ou autres , etc?

Pourquoi le fait d'envoyer les protons dans un champ magnétique , il y aura une levée de dégénérescence ??

C'est quoi une fréquence de résonnance ?

Dans l'IRM , on pla ce la bobine de détection perpendiculairement à la bobine d'excitation mais mais en étant perpendiculaire onne va pas détecter le Bo or ce n'est pas le but ?

à un moment on me parle de la magnétisation statique de l'chantillon , elle réprsente seulement un vecteur ?

Personne n'aurait un lieu détaillé mais pas trop pour mon niveau concernant l'IRM ?

merci d'avance....
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[phys4]

Quand on place des protons dans un champ magnétique extérieur , on dit que par convention ce champ magnétique on lui donne la direction IZ. Pourquoi est ce que IZ = h / 4 pi ? Elle vaudra systématiquement cette valeur ?

qu'est ce qui fait que certains protons s'orientent avec un moment cinétique de spin vers le haut ou vers le bas ? Pourquoi pas tous dans le même sens ou horizontalement ou autres , etc?

Bonjour,
Quelques premières réponses avant d'aller plus loin : Je ne sais pas d'où vient ce IZ, cela semble une notation particulière.
L'agitation thermique tend répartir le sens d'orientation des protons, le champ externe produit un alignement partiel , en fait la proportion de protons dans le sens du champ n'est que très faiblement supérieure à ceux du sens opposé.

Pourquoi le fait d'envoyer les protons dans un champ magnétique , il y aura une levée de dégénérescence ??
C'est quoi une fréquence de résonnance ?

On dit qu'il y a dégénérescence quand deux niveaux d'énergie sont égaux, comme pour les deux orientation du spin en l'absence de champ magnétique. L'application du champ sépare donc les deux niveaux, la différence d'énergie entre les deux orientation détermine une fréquence de résonance.

Dans l'IRM , on pla ce la bobine de détection perpendiculairement à la bobine d'excitation mais mais en étant perpendiculaire onne va pas détecter le Bo or ce n'est pas le but ?

Le champ oscillant de mesure à la fréquence de résonance est bien perpendiculaire au champ principal.

à un moment on me parle de la magnétisation statique de l'échantillon , elle représente seulement un vecteur ?

La magnétisation statique est un vecteur dans le sens du champ principal.

[Weasley14]

Bonjour !
Pour commencer un grand merci pour la rapidité et ces réponses aux questions !

Je n'avais pas fait attention au champ " oscillant " Lorsque vous parlez du champ oscillant ça voudrait dire que l'on fait passer dans la bobine un courant alternatif et qu'elle produira un champ oscillant mais ce champ ne va pas avoir une conséquence sur la précession des protons ? Je veux dire ils ne vont pas changer de sens à chaque fois dans leur rotation ou rien à voir dans ce contexte ?
Mais je ne suis pas sure qu'on fasse passer un courant alternatif , j'avais en tête que c'était le champ magnétique oscillant qui produisait le courant mais alors comment naitrait ce champ magnétique ?

Je ne vois pas trop l'utilité de placer les 2 bobines perpendiculairement si ce n'est qu'on ne captera pas le champ magnétique principal , quand le courant passera dans les bobines on aura 2 champ magnétique oscillant perpendiculaire alors ?? ça va servir à quoi ?

J'ai également noter ceci " C'est seulement le champ magnétique variable qui est important , les protons up et down tourne , l'energie des ondes electromagnétiques provoque l'absorption et l'émission stimulée , font basculer le moment magnétique et interagissent avec le moment magnétique. "
pouvez vous m'éclairer sur " interagissent avec le moment magnétique ?

Aussi on parle beaucoup d'"échantillon " mais quand on fait une IRM , l'échantillon il représente quoi , c'est un prélevement ? On ne peut pas voir tout les corps avec une IRM ? J'ai lu mais je ne saurais plus citer la source ou si c'était dans une discussion déja engagée , ceci : IRM est une technique basée sur l'observatuin de la résonnance magnétique nucléaire des portons de l'eau. L'intensité du signal observé va donc dépendre de la concentration d'eau et du temps de relaxation des spins nucléaires. "
l'eau ?? comment est ce qu'à partir de l'eau on détectera les pathologies des tissus etc ?
dernière petite chose concernant la relaxation , une fois qu'on aura envoyer l'ondes electromagnétique sur l'echantillon et qu'on aura arreter l'excitation , le système aura envie de redevenir comme avant , mais qu'est ce qui différencie la relaxation T1 et T2 ? j'ai quelque chose qui ressemble a perte de choérence et de chaleur , pouvez vous m'éclairer ?

J'en demande beaucoup et vous n'aurez peut etre pas le temps de répondre à tout mais meme si vous répondiez à une ce serait déjà pas mal , un grand merci ! Bonne soirée !

[phys4]

Je n'avais pas fait attention au champ " oscillant " Lorsque vous parlez du champ oscillant ça voudrait dire que l'on fait passer dans la bobine un courant alternatif et qu'elle produira un champ oscillant mais ce champ ne va pas avoir une conséquence sur la précession des protons ? Je veux dire ils ne vont pas changer de sens à chaque fois dans leur rotation ou rien à voir dans ce contexte ?
Mais je ne suis pas sure qu'on fasse passer un courant alternatif , j'avais en tête que c'était le champ magnétique oscillant qui produisait le courant mais alors comment naitrait ce champ magnétique ?

Cela fait beaucoup de questions, je pense que c'est nécessaire lorsque l'on atteint le coeur du principe.
Nous avons vu que le champ principal constant produit la séparation des niveaux, donc produit une orientation préférentielle des protons.
Ce champ ne varie pas, donc ne produit aucune tension induite.
Pour comprendre le champ perpendiculaire, il y a deux explications :
1- quantique : la transition entre les deux états stables est une mélange d'état ayant deux coefficients complexes dont la somme des modules vaut 1. La résolution de ce système conduit a des distributions possibles correspondant à une rotation à la fréquence de résonance. Si un grand nombre de protons transitent avec la même phase, le champ résultant sera une champ magnétique tournant autour du champ principal fixe.
2- classique : puisque nous avons un grand nombre de particules dans le même état, l'explication classique fonctionne également. Si l'on produit une précession par un champ tournant perpendiculaire, la fréquence de précession sera donnée par le rapport moment magnétique/moment cinétique du proton. Ce la nous donne exactement la même fréquence de rotation du champ.

Au total, un second champ à la fréquence de résonance, produit une rotation des protons. Cette précession est un champ magnétique tournant qui sera capté par l'autre bobine.

J'ai également noter ceci " C'est seulement le champ magnétique variable qui est important , les protons up et down tourne , l'energie des ondes electromagnétiques provoque l'absorption et l'émission stimulée , font basculer le moment magnétique et interagissent avec le moment magnétique. "
pouvez vous m'éclairer sur " interagissent avec le moment magnétique ?

Le champ principal constant, ne produit pas d'énergie. Le champ oscillant échange de l'énergie avec les protons et produit les changement d'état. Inversement de l'énergie est captée lors du retour à l'équilibre.

Aussi on parle beaucoup d'"échantillon " mais quand on fait une IRM , l'échantillon il représente quoi , c'est un prélevement ? On ne peut pas voir tout les corps avec une IRM ? J'ai lu mais je ne saurais plus citer la source ou si c'était dans une discussion déja engagée , ceci : IRM est une technique basée sur l'observatuin de la résonnance magnétique nucléaire des portons de l'eau. L'intensité du signal observé va donc dépendre de la concentration d'eau et du temps de relaxation des spins nucléaires. "
l'eau ?? comment est ce qu'à partir de l'eau on détectera les pathologies des tissus etc ?
dernière petite chose concernant la relaxation , une fois qu'on aura envoyer l'ondes electromagnétique sur l'echantillon et qu'on aura arreter l'excitation , le système aura envie de redevenir comme avant , mais qu'est ce qui différencie la relaxation T1 et T2 ? j'ai quelque chose qui ressemble a perte de choérence et de chaleur , pouvez vous m'éclairer ?

Les protons interagissent par l'intermédiaire de leur moment magnétique. Il existe plusieurs types de couplage :
1- le couplage avec les électrons et autres particules, ils font office de thermostat et permettent le retour à l'équilibre initial avec un temps de relaxation appelé T1
2- le couplage des protons entre eux. Ce couplage produit une dispersion des phases de précession. Il se caractérise par un temps de relaxation T2

Les temps de relaxation sont caractéristique du milieu dans lequel se trouvent les protons. Exemple pour de la glace les protons sont fixés les uns par rapport aux autres, le couplage est fort et T2 est très court (µs) pour l'eau liquide, les protons sont très mobiles et le couplage entre eux est faible, ce qui se traduit par un T2 long (plusieurs ms)
Dans le cas d'échantillons biologiques, il est abusif de parler d'eau seulement, en fait tous les protons des molécules organiques participent et vous concevez donc que les temps de relaxation moyens dépendent du tissu organique considéré.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Weasley14]

Rebonsoir Phys4 , je révisais mon cours et j'ai quelques questions d'entrainement à la fin de mon bouquin :
Décrivez macroscopiquement les propriétés magnétiques d’un échantillon soumis à un champ magnétique extérieur. J'aurais répondu que l’addition vectorielle donne comme résultat global le vecteur magnétisation statique M qui est parallèle à oz.
c'est exact ? SI on me demandait microscopiquement , j'aurais du me baser sur quoi pour répondre ? Auriez-vous des pistes ? Merci d'avance

[phys4]

J'aurais répondu que l’addition vectorielle donne comme résultat global le vecteur magnétisation statique M qui est parallèle à oz.
c'est exact ? SI on me demandait microscopiquement , j'aurais du me baser sur quoi pour répondre ? Auriez-vous des pistes ? Merci d'avance

La réponse est correcte, et du point de vue microscopique, il y a une orientation statistique avec une proportion d'états moment magnétique dans le sens du champ un peu plus forte que dans le sens opposé. C'était le début de mon message 2.