Sélection du plan de coupe : Excitation sélective
La première étape du codage spatial consiste à sélectionner le plan de coupe. Pour cela, un gradient de champ magnétique, le Gradient de Sélection de Coupe (GSC), est appliqué dans une direction perpendiculaire au plan d'intérêt. Il s'additionne à B0, et les protons présentent un gradient de précession proportionnel au GSC (équation de Larmor). Simultanément, on applique une onde RF dont la fréquence est égale à celle des protons du plan d'intérêt : il en résulte une bascule de l’aimantation des seuls protons de ce plan. Tous les noyaux d’hydrogène situés en dehors du plan de coupe ne sont pas excités, et ne donneront donc aucun signal.
L’onde RF, concomitante au gradient de sélection de coupe et de fréquence adaptée, est qualifiée d'impulsion sélective.
Ces protons situés dans le plan de coupe vont à nouveau être stimulés par des gradients de champ magnétique afin de coder leur position selon les directions horizontale et verticale.
Epaisseur et profil de coupe
Une impulsion RF n’a pas une fréquence unique (il faudrait pour cela qu’elle ait une durée infinie) : elle couvre une certaine bande passante, qui dépend de la forme de l’impulsion et de sa durée.
On fait varier l’épaisseur de coupe en jouant sur la largeur de la bande passante de l’impulsion sélective et sur l’amplitude du gradient de sélection de coupe :
- A gradient d’amplitude fixe, plus la bande passante est large, plus l’impulsion excitera un grand nombre de protons et plus la coupe sera épaisse
- A bande passante fixe, plus le gradient sera important, plus la variation de fréquence de précession dans l’espace sera grande, et plus la coupe sera fine.
Par ailleurs, la forme de l’impulsion RF dans le temps détermine également le profil de la bande passante en fréquences, et donc le profil de coupe.
Précisions sur l'impulsion RF sélective
Lobe(s) supplémentaire(s) du gradient de sélection de coupe
Au cours de l’impulsion sélective, la bascule de l’aimantation fait apparaître une aimantation transversale qui va être soumise au gradient de sélection de coupe.
Dans le cas d’une impulsion d’excitation d’angle inférieur à 180°, le gradient de sélection de coupe va avoir un effet de déphasage des spins à cause de la dispersion de fréquence de résonance qu’il entraîne. Pour neutraliser cet effet, on applique après l’impulsion RF sélective (concomitante du gradient) un autre lobe de gradient, dans la même direction mais de sens inverse et de surface (amplitude x temps) égale à la moitié du lobe de gradient initial.
Dans le cas d’une impulsion de 180°, les effets de déphasage se neutralisent de façon symétrique par rapport au centre de l’impulsion RF, ce qui rend inutile l’application d’un lobe de rephasage.
Par contre, le profil de coupe étant imparfait, une impulsion de rephasage de 180°, qui ne devait qu’inverser l’aimantation de spins préalablement excités, va aussi entraîner la bascule de spins non désirés en bord de coupe. Pour éviter ce phénomène, on peut rajouter deux lobes de gradients identiques de part et d’autre de l’impulsion de 180° :
- Sur l’aimantation préexistante, ces lobes vont avoir une action symétrique, avant et après l’impulsion de 180°, et vont se neutraliser
- L’aimantation en bords de coupe créée par l’impulsion de 180° va être annulée par l’action du deuxième lobe supplémentaire de gradient, qui va servir à la détruire.