Le phénomène de résonance magnétique expliqué par Eric Bagot :
Introduction
Le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) repose sur des noyaux ayant un moment magnétique, c'est-à-dire pouvant se comporter comme des aimants. Les noyaux, placés dans un Champ magnétique, voient leur moment magnétique changer d’orientation.
La RMN consiste à étudier les modifications d’aimantation des noyaux d’une substance sous l’action conjointe de 2 champs magnétiques :
un champ magnétique fixe élevé (Bo) : aimant
un champ magnétique tournant (B1), onde électromagnétique ou de radiofréquence
Distribution des protons autour de Bo:
Les protons vont avoir tendance às’orienter dans la direction de Bo (analogie : aimant ou boussole dans le champ magnétique terrestre). Mais contrairement aux aimants qui s’alignent parfaitement dans un champ magnétique externe, tous sont orientés dans le même sens (sud-nord) :
les protons vont se distribuer en deux populations tournant autour de Bo
avec un certain angle (précession) :
une partie dans le sens de Bo (parallèle)
l’autre dans le sens contraire (antiparallèle).
Ces phénomènes sont expliqués par les modèles de mécanique classique et quantique.
Le modèle classique,qui permet de mieux comprendre le phénomène au niveau macroscopique.
Le modèle quantique, à l’échelle de l’atome, au niveau énergétique.
Nous allons tout particulièrement nous intéresser au modèle classique (vectoriel)
En l’absence de champ magnétique externe, les protons (µ) sont orientés de façon aléatoire en tous sens.
La somme de l’aimantation macroscopique est nulle car les moments magnétiques microscopiques s’annulent (?µ=o)
Vecteur d’aimantation macroscopique (état d’équilibre) : le champ magnétique principale Bo.
Il est responsable de l’apparition d’un moment magnétique macroscopique (M)
Il est horizontal. Par convention, Bo correspond à l’axe vertical Oz du système de référence orthonormé que nous utiliserons.
Les protons ne sont pas parfaitement alignés selon Oz (Bo), mais tournent autour de cet axe à une certaine vitesse (ou fréquence angulaire) : c’est la précession.
Quand les protons sont mis dans un champ magnétique Bo,la répartition des protons dans le sens parallèle et antiparallèle est à peu près équivalente. En fait, il y a un peu plus de protons parallèles à Bo (basse énergie) qu’antiparallèles (haute énergie) ; mais cette différence liée à la force du champ magnétique et à la température, est de l’ordre de 2 par million ( c'est-à-dire que pour 1 million (+2) protons , 500 002 sont parallèles et 500 000 sont antiparallèles). Bien qu’infime sur 2 millions, cette différence suffit largement à produire un signal RMN à l’échelle tissulaire.
Notion de fréquence angulaire.
Wo = ?Boen rad.sec-1
Avec :
Wo : vitesse angulaire? : facteur gyromagnétiqueBo : intensité du champ magnétique
C’est la fréquence de LARMOR, on arrive ainsi à un état angulaire.
Perturbation de l’état d’équilibre : champ magnétique tournant (B1) ou onde RF.
L’état d’équilibre que nous venons de décrire peut être perturbé par un apport d’énergie sous forme d’une onde radiofréquence : phase d’excitation.
Pour qu’il y ait résonance entre protons et le champ magnétique tournant B1, B1 doit être à la fréquence de LARMOR.
L’onde RF va provoquer une bascule de l’aimentation de 90° dans le plan transversal.
Il ya donc apparition d’une aimantation transversale (Mxy) et apparition de l’aimantation longitudinale (Mz).
L'onde RF va aussi provoquer la mise en phase des protons.
Dès la fin de l’excitation, l’aimantation, tout en précessant autour de Bo va revenir à son état d’équilibre avec :
diminution rapide de Mxy
repousse progressive de Mz
C’est le phénomène de relaxation, que l'on verra par la suite.
