Qu’est-ce qu’un gradient?
Pour réaliser une image, il est nécessaire de recueillir un signal et de situer ce signal dans l’espace. Pour y arriver, on applique un champ b dont l'intensité varie dans l’espace selon les trois axes de coordonnées x, y et z. C’est ce que l’on appelle le gradient de champ. Plus simplement, un gradient est la variation d’une donnée physique dans l’espace. Ainsi, lorsqu’on s’éloigne de la berge vers le centre d’un lac, il est possible d’affirmer qu’il existe un gradient de profondeur puisque plus on s’éloigne du bord de l’eau, plus la profondeur de l’eau est importante. La fréquence de résonance dépend directement de l’intensité du champ en une position donnée et en recueillant le signal émis en chaque position, il est possible de construire une image. Trois types de gradients sont combinés pour permettre l’acquisition de l’image : le gradient de sélection de coupe, le gradient de codage de phase et le gradient de codage de fréquence.
Comme l'indique la figure ci-haut, la différence d'intensité de champ entre deux points est proportionnelle à la distance dans la direction du gradient. De plus, la fréquence de rotation (ou précession) des protons est directement proportionnelle à l'intensité du champ magnétique.
La sélection de la coupe
Le gradient de sélection de coupe sélectionne la tranche qui sera explorée. Il est appliqué en même temps qu'une onde radiofréquence. Seuls les protons en résonnance font partie du plan de la coupe, qui est perpendiculaire au gradient de champ appliqué. Pour qu’il y ait résonnance, il faut que la fréquence de rotation des protons soit la même que celle de l’impulsion radiofréquence émise. Cette fréquence est la fréquence de Larmor. La vitesse de rotation des protons dépend directement de l’intensité du champ magnétique. Les protons ayant une vitesse de rotation différente de la fréquence de résonance de Larmor ne font pas partie du plan de coupe.
Il serait impossible d’obtenir un plan de coupe sans l’application d’un gradient de champ, puisqu’en son absence, tous les protons compris à l’intérieur de l’antenne radiofréquence entreraient en résonnance lors de l’impulsion de l’onde radiofréquence. Effectivement, dans un champ magnétique uniforme, tous les spins ont la même fréquence de précession autour du champ.
Gradient de codage de phase (Gφ) et gradient de codage de fréquence (Gω)
Le gradient de codage de phase est appliqué dans une direction du plan, par exemple, la verticale. Lorsqu’il est appliqué, les fréquences de rotation des protons sont modifiées, ce qui crée des lignes de protons ayant la même vitesse de précession. Il en résulte un déphasage qui persiste même lorsque le gradient de codage de phase est interrompu. Par conséquent, lorsque le gradient de codage de phase est arrêté, les protons regagnent la même vitesse de rotation, mais le déphasage demeure. Ce déphasage est enregistré sous forme d’un signal recueilli par l’antenne.
Le codage spatial de l’image
En bref, la coupe est sélectionnée en fonction de l’intensité et de l’orientation du gradient, qui déterminent son orientation et son épaisseur. Cet espace est analysé voxel par voxel, le voxel étant une unité de volume. Dans le plan, chaque pixel (unité de surface) est localisé selon la ligne et la colonne à laquelle il appartient. Le codage spatial est obtenu par la combinaison du codage de phase et du codage de fréquence dans une matrice. En appliquant un gradient de codage de phase suivi d’un gradient de codage de fréquence, il est possible d’obtenir l’information d’une ligne de la matrice. De nouveaux gradients doivent être appliqués pour que l’information concernant chacune des lignes soit enregistrée, d’où la durée de l’examen IRM. Ces informations sont transformées en séries de Fourier par un ordinateur puissant permettant l’obtention d’une image en deux dimensions. Il est ensuite possible de superposer les coupes pour obtenir une image en trois dimensions.
Sources:
VADROT, D. et coll, "Localisation du signal émis: les gradients de champ magnétique", Imagerie par résonance magnétique, Notions théoriques applications pratiques abdomino-pelviennes, Paris, Éditeur Maloine, p. 61-69.
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