Suites Régulières d'Impulsions Radio-Fréquence en Résonance Magnétique. Application à l'IRM. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Regular Sequences of RF Pulses in Magnetic Resonance. Application to MRI.

Suites Régulières d'Impulsions Radio-Fréquence en Résonance Magnétique. Application à l'IRM.

Résumé

Regular RF pulse trains used in NMR can be studied with simple algorithms of polynomial type using the Z transform. Another simplification is brought by the use of spinors to model the rotations. The first application presented is a ‘peel-off' algorithm which permits the synthesis of selective radiofrequency pulses as the ones used in MRI. This algorithm makes the non linearity of the Bloch equations easy to handle. Some unpublished implementation details are given along with some theoretical results concerning the convergence of the hard pulse train approximation and the prediction of the energy deposition. The same tools are subsequently used to obtain a simplified model of the CPMG and SSFP sequences. The echo to echo rotation is studied and the natural stabilization of the signals is explained by the dispersion of phase. The relaxation processes during such sequences are also modelled in a simplified but widely applicable manner. A previous polynomials stabilization algorithm is explained in terms of a discrete version of the adiabatic principle. The last chapter tackles with a non-CPMG sequence which is insensitive to the initial phase of the magnetization. This sequence is based on a quadratic phase modulation of the RF pulse train.
Des séquences d'impulsions radiofréquence régulièrement espacées telles que rencontrées en Résonance Magnétique Nucléaire peuvent être abordées par des algorithmes simples de type polynomial (transformée en Z). Une simplification supplémentaire est apportée par l'utilisation de spineurs pour caractériser les rotations. Une première application de la combinaison de ces deux outils est un algorithme de type effeuillage permettant la synthèse d'impulsions radiofréquence sélectives continues. Cet algorithme proposé originellement par l'auteur, a été utilisé depuis plusieurs années en IRM car permettant de s'affranchir facilement de la non linéarité des équations de Bloch. En plus d'une présentation nouvelle de cet algorithme, quelques détails d'implémentation non publiés et quelques compléments théoriques et conditions d'application sont donnés. Une rapide comparaison critique avec les algorithmes de type IST (Inverse Scattering Transform) est donnée.
On utilise ensuite les mêmes outils pour donner un modèle simplifié des séquences CPMG (Carr Purcell Meiboom Gill) et SSFP (Steady State Free Precession) . Pour cela on considère la rotation d'écho à écho et on explique la stabilisation naturelle des signaux par la dispersion de phase. Une caractérisation simplifiée mais d'usage assez large des processus de relaxation est obtenue. Un lien entre un algorithme polynomial de stabilisation des signaux de la séquence CPMG, et une version discrétisée du principe adiabatique est proposé. Ce principe d'adiabatisme un peu élargi est appliqué à la stabilisation des séquences SSFP .
Enfin un dernier chapitre aborde une séquence non-CPMG, basée sur une modulation quadratique de la phase du train d'impulsions, qui permet de s'affranchir de la sensibilité à la phase initiale de la séquence CPMG. Il est montré qu'une modulation quadratique étant équivalente après un changement de repère à un système stationnaire, il suffit d'amener l'état du système dans un sous-espace de vecteurs propres bien choisis pour obtenir un équilibre dynamique qui, pour certaines valeurs du paramètre caractérisant la modulation quadratique, donne des signaux de même amplitude quelles que soient les conditions initiales. La sensibilité à la phase initiale de l'aimantation est ainsi annulée.
Cette séquence est illustrée par une application clinique à l'imagerie de diffusion, pour laquelle le moindre mouvement du patient entraîne une variation incontrôlée de la phase de l'aimantation initiale.
Dans la conclusion de la thèse les limitations des solutions proposées au long des chapitres sont mentionnées et quelques pistes possibles pour tenter de résoudre les problèmes restés ouverts sont proposées.
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Dates et versions

tel-00128349 , version 1 (31-01-2007)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00128349 , version 1

Citer

Patrick Le Roux. Suites Régulières d'Impulsions Radio-Fréquence en Résonance Magnétique. Application à l'IRM.. Physique [physics]. Université Paris Sud - Paris XI, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00128349⟩
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