RESONNANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE

Constitution de l’image à partir d’un ensemble de signaux

Les diversités en terme des domaines d’applicationsrendent le traitement du signal primordiale pour un bon usage de la vie pratique, le signalsera traité pour extraire les informations utiles pour constituer une image. Pour le faire, on s’est basé sur une simulation réalisée par la logiciel MATLAB. On suppose que l’image qu’on désire construire est de dimension 64×64 pixels, c’est une matrice de 64 lignes et de 64 colonnes, donc il nous faut 4096 signaux !!!, correspondant chacun à un pixel de cette image. Par souci de simplification, on représente juste deux signaux, supposés sinusoïdaux, dont on fait la conversion du domaine temporel au domaine fréquentiel par l’utilisation de la transformée de Fourier afin de déterminer les valeurs de fréquences contenus dans chaque signal x1(t) et x2(t), dont leurs fréquences sont supposés successivement 10HZ et 60HZ. La figure 1 représente les résultats de la simulation du passage du domaine temporel au domaine fréquentiel (fig.1)

Du fait que ces signaux sont périodiques, on utilise un filtrage (soit passe bas, soit passe haut) de telle sorte à délimiter la bande de fréquence, pour ce cas on choisie une seule valeur. Ainsi, en utilisant autant de signaux on va avoir autant de valeurs de fréquences

L’étape suivante consiste en l’affectation à chaque fréquence, sa valeur de niveau de gris, donc le passage du domaine fréquentiel au domaine spatial, qui pourra par la suite nous servir pour remplir les différents éléments de la matrice (figure 2), Pour le faire on propose d’ utiliser des signaux de fréquences 160 HZ, 150HZ et 90HZ, en plus des fréquences du x1(t) et x2(t), de façons à balayer l’ensemble des pixels constitueront notre image.

La dernière étape consiste à obtenir une image,pour le faire on a utilisé la transformée de Fourier 2D inverse. L’image obtenue est présentée dans la figure 3 On a pu aboutir d’une manière simple, à une image où les niveaux de gris varient de pixel en pixel, à partir des valeurs de fréquences déduites depuis l’ensemble de signaux. La question qui se pose à ce niveau, sur quelle base on a affecté un tel signal à un tel pixel ? Ou encore, comment peut on recevoir pratiquement un signal ? et comment l’exploiter pour arriver à tel résultat ? Dans le cadre de notre étude on propose l’étude en détail d’un signal RMN,et les différentes étapes permettant de reconstituer une image IRM.

Réception du signal RMN

Le retour de l’aimantation à son état d’équilibre après une excitation RF des spins, est la base du processus d’IRM. Il accompagne une émission d’énergie sous la forme d’ondes RF, constituant le signal RMN(Résonnance Magnétique Nucléaire) enregistré.En plaçant une antenne de réception en regard de l’échantillon, les variations temporelles de l’aimantation résultante, induisent des variations de flux à travers l’antenne (induction magnétique), ces variations donnent naissance à un signal RMN. (fig.13)

Le signal RMN, appelé aussi signal de décroissance d’induction libre FID est capté par une antenne ou un réseau d’antennes,il correspond à la mesure de la composante transversale MXY du vecteur d’aimantation ⃗⃗ . C’est une sinusoïde amortie d’unefréquence f0 (fréquence de précession du spin). -7- La figure 14, représente l’enveloppe du signal FID (Free Induction Decreasing) extrait à partir d’une détection par quadrature(détaillé dans la partie instrumentation), cette enveloppe représente la trajectoire que décrit la composante de l’aimantation transversale pendant sa phase de precession libre caractérisée par le temps de relaxation T2,il correspond dans le domaine fréquentiel à une raie centrée sur f0 (fréquence de Larmor).. La détection du signal RMN peut se faire ainsi par un réseau d’antenne, l’utilisation de plusieurs antennes en regard de l’échantillon permet de bien localiser la zone à explorer.

En effet la détection du signal RMN comme nous l’avons décrit ci-dessus, s’accompagne par la détection des bruits due principalement aux appareils utilisés (générateur d’impulsion, récepteur du signal…) pour pouvoir conserver les performances du signal à détecter, on utilise ce réseau d’antenne de petite taille et on le place de manière à entourer la zone à explorer, et ensuite on combine les signaux de manière optimale. L’inconvénient principal de ce type de détecteurs est qu’il faut tenir compte des interactions entre les antennes dont les champs de vue se superposent. En génerale, le signal RMN sert pour l’extraction des informations utiles permettant l’obtention de l’image, en effet la fréquence du signal FID provenant d’un voxel de la zone à FAQIHI Hachmia PFE explorer (le voxel est ce cube formé par un point et sa profondeur (= l’épaisseur)), permet de determiner le niveau de gris du pixel correspondant, et sa phase définit l’emplacement de ce pixel.

Instrumentation en IRM

Pour bien comprendre le principe d’acquisition du signal RMN, il faut bien repérer les différents composants électroniques permettant d’assurer cette acquisition, dans ce but on présente l’architecture générale d’un système numérique dédié à l’Imagerie par Résonnance Magnétique(fig.15) [Aktham.2002] Le principe général du système numérique illustré par la fig.15, consiste à générerpar le synthétiseur numérique, une impulsion d’excitation à la fréquence f0, qui s’amplifie par la suite grâce à un amplificateur RF linéaire de puissance. Une fois amplifiée, elle est transmise à l’antenne via le duplexeur qui isole le récepteur pendant cette période d’excitation. L’antenne envoie, après la fin de l’impulsion, le signal RMN sera transmis au récepteur numérique via ce même duplexeur, et traité par le DSP. Pour assurer la synchronisation de tous les évènements temporels conduisant à l’obtention d’un signal ou d’une image, le système est cadencé à la fréquence de l’horloge externe du DSP. Cette horloge fournit notamment la fréquence de référence du synthétiseur numérique qui, à son tour, délivre un signal d’horloge pour le pilotage du récepteur numérique.

Aimant supraconducteur

L’aimant de l’appareil installé au sein du service IRM à CHU Hassan II, est du type supraconducteur. Il est composé d’une bobine supraconductricebaigné dans de l’hélium liquide qui doit être maintenu a une température de -269 °C pour assurersa supraconductivité. En effet la supraconductivité, est le passage d’un courant électrique le long d’un fil conducteur sans production de chaleur (absence de résistance électrique), or pour maintenir l’hélium liquide à cette température très basses, le système est entouré d’une tête froide, un refroidisseur (circuit d’air ou d’eau glacée). Pour assurer l’isolation thermique, le système doit être doté d’un espace de vide diminuant les échanges thermiques avec l’extérieur. L’appareil est donc peu sensible aux variations de température ambiante.

Antenne de surface

Elle est utilisée pour explorer des régions superficielles du corps humain(fig. 17). Son champ de vue est beaucoup moins important que celui des antennes volumiques, il dépend de leur dimension. Elle offre un rapport S/B beaucoup plus élevé, car elle reçoit un signal plus intense et elle ne capte que le bruit provenant d’une région beaucoup plus limitée du patient. Lors de l’acquisition d’une IRM, les antennes volumiques servent à prendre les différentes coupes (axial sagittal et coronal) pour pouvoir par la suite délimiter avec précision la zone à explorer avec les antennes de surfaces.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
PREMIER CHAPITRE
1.LE TRAITEMENT DU SIGNAL ET SES APPLICATIONS
2.CONSTITUTION DE L’IMAGE A PARTIR D’UN ENSEMBLE DE SIGNAUX
DEUXIEME CHAPITRE
I.PRINCIPE PHYSIQUE DE LA RESONNANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE
1.1 AIMANTATION MACROSCOPIQUE
II.RESONNANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE
2.1 PHASE D’EXCITATION
2.2 PHASE DE RELAXATION
3.RECEPTION DU SIGNAL RMN
4.INSTRUMENTATION EN IRM
4.1AIMANT
4.2 ANTENNE
4.3 LE RECEPTEUR NUMERIQUE
4.4 PROTECTION DU CHAMP RF LA CAGE DE FARADAY
5.RECONSTITUTION DE L’IMAGE IRM A PARTIR DU SIGNAL RMN REÇU
5.1 CODAGE SPATIAL
5.2 L’ESPACE K ET OBTENTION DE L’IMAGE
6.AMELIORATION DE LA QUALITE DU SIGNAL IRM
7.AMELIORATION DE L’IMAGE
III-TROISIEME CHAPITRE
1.DEROULEMENT DE L’EXAMEN IRM DU CRANE(EXEMPLE)
2.APPLICATION DE LA SEGMENTATION
2.1 PROCEDURE
2.2 APPLICATION
CONCLUSION GENERALE