Nuclear Magnetic Resonance

Phase d'excitation

par Denis Hoa

L'onde RF provoque une bascule de l'aimantation tissulaire, résultante d'un groupe de spins placés dans un champ magnétique. Cette bascule est liée à un transfert d'énergie vers le système de spins. Au niveau quantique, elle se traduit par une modification des niveaux énergétiques des spins (passage de l'état de basse énergie "parallèle" vers le niveau de haute énergie "antiparallèle") et de leurs phases.

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L'angle de bascule de l'aimantation tissulaire dépend de l'intensité et de la durée pendant laquelle est appliquée l'onde RF. Pour une représentation mathématique plus simple, on étudie la bascule dans un repère XYZ tournant à la fréquence de précession.lse.

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On peut décomposer l'aimantation tissulaire en une composante longitudinale (selon l'axe Z, dans l'axe de B0) et une composante transversale. La phase d'excitation, et la bascule, se traduisent par une diminution de l'aimantation longitudinale (qui peut aller jusqu'à s'inverser), et l'apparition d'une aimantation transversale (sauf pour une bascule à 180°).

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L'aimantation longitudinale est la traduction de la différence de population entre spins "parallèles" et "antiparallèles". L'aimantation transversale est la traduction de la mise en phase plus ou moins complète des spins.

Si l'on prend l'exemple d'une onde RF 90 ° : il n'y a plus de composante longitudinale car il y a égalisation des populations "parallèle " et "antiparallèle". Par contre, il apparait une composante transversale car les spins sont mis en phase.

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Les remarques importantes

Il faut retenir que la bascule concerne l'aimantation tissulaire (résultante d'un groupe de spins) et non pas les spins individuels. Au niveau de chaque spin, les phénomènes quantiques survenant lors de la résonance sont complexes. L'intensité, la forme de l'enveloppe et la durée de l'onde RF agissent à la fois sur les niveaux d'énergie et les phases des spins.

Pour simplifier, on peut approximativement considérer que :

  • La composante longitudinale de l'aimantation tissulaire dépend de la différence entre le nombre de spins "parallèles" et "antiparallèles"
  • La composante transversale de l'aimantation tissulaire dépend de la mise en phase plus ou moins complète des spins.