Paramètres physiques à très haut champ

Rapport signal / bruit

Selon la distribution de Boltzmann, la montée en champ s’accompagne d’une accentuation de la différence entre les populations de spins parallèles et antiparallèles.

 

Différence de population entre les niveaux d'énergie et champ B0

 

Ceci a pour conséquence une augmentation du signal potentiel qui varie avec le carré de l’amplitude du champ B, contrebalancée par une progression linéaire du bruit.
Il en résulte que le rapport signal / bruit suit une relation linéaire avec la valeur du champ : il est théoriquement deux fois plus élevé à 3,0 T qu’à 1,5 T.

 

Temps de relaxation

Les temps de relaxation des différents tissus de l’organisme varient en fonction de B.
Le T₁ augmente de 20 à 40 % pour la plupart des tissus, et le T₂ diminue. L’eau libre (LCR) a des temps de relaxation peu modifiés entre 1,5 T et 3,0 T. La différence T₁ entre le sang et les tissus stationnaires environnants est accentuée. Par contre, le contraste T₁ entre les tissus est moins bon à très haut champ.

 

SAR

À très haut champ, il y a une augmentation rapide de la quantité d’énergie RF déposée, proportionnelle au carré de la valeur du champ B.

 

SAR et champ B0

La valeur de la SAR en W/kg est du type :

 

Avec :
B  = amplitude du champ magnétique statique
B1 = amplitude de l’impulsion RF
a = angle de bascule
D = rapport cyclique (fraction de la durée de la séquence pendant laquelle sont émises les ondes RF)
ρ = densité.

 

Déplacement chimique

Le décalage en fréquence entre différentes molécules est proportionnel à l’amplitude du champ magnétique et au déplacement chimique entre celles ci. Il sera donc deux fois plus élevé à 3,0 T qu’à 1,5 T. Par exemple, pour un déplacement chimique de 3,25 ppm entre les protons de la graisse et de l’eau, il y a une différence de fréquence de résonance de 220 Hz à 1,5 T et de 440 Hz à 3,0 T.
Les temps de phase et d’opposition de phase sont modifiés (2,3 et 1,15 msec au lieu de 4,6 et 2,3 msec).

 

Susceptibilité magnétique

La susceptibilité magnétique est proportionnelle à B. Ces effets sont nettement plus marqués à haut champ.

 

Effet diélectrique

Les caractéristiques différentes de conductivité des différents tissus de l’organisme sont à l’origine d’hétérogénéités d’excitations RF. Elles se manifestent par une image avec un signal non uniforme et des plages de pertes de signal plus ou moins importantes.
Ces effets, qui existent également de façon moins marquée à 1,5 T, sont surtout observés en imagerie abdomino-pelvienne (volume exploré plus grand et de caractéristiques diélectriques plus hétérogènes).
La réduction de ces artéfacts implique une optimisation des antennes et de l’émission RF, ainsi que le développement de techniques d’émission parallèle adaptant l’émission RF à des milieux hétérogènes.

 

Bruit acoustique

Le bruit qui règne dans l’enceinte de l’IRM double quasiment lorsqu’on passe de 1,5 à 3,0 T, et est majoré aussi par les gradients à forte intensité. Une atténuation du bruit pour le patient (passive et active par casque) est nécessaire. La mise sous vide de l’enceinte de l’aimant supraconducteur chez certains constructeurs joue le rôle d’isolant acoustique.