FR2546642A1 - Procede de generation d'images du temps de relaxation transversale en resonance magnetique nucleaire, par l'utilisation de sequences d'echos de spin multiples - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE. LE PROCEDE DE L'INVENTION FAIT APPEL A LA GENERATION D'ECHOS DE SPIN MULTIPLES INDUITS PAR UNE SEQUENCE REPETITIVE D'IMPULSIONS NON SELECTIVES A 180, AVEC UNE PHASE ALTERNEE. ON UTILISE LES ECHOS DE SPIN RESULTANTS POUR AMELIORER NOTABLEMENT LE RAPPORT SIGNAL A BRUIT DES ELEMENTS D'IMAGE ETOU POUR PRODUIRE DES IMAGES QUI REPRESENTENT PRATIQUEMENT LE TEMPS DE RELAXATION TRANSVERSALE T DANS UNE TRANCHE 102 D'UN ECHANTILLON 100. APPLICATION AUX DIAGNOSTICS MEDICAUX.

Description

La présente invention concerne de façon générale les procédés de

génération d'image par résonance magnétique nucléaire (RMN) employant des séquences d'impulsions d'échos despin multiples, conjointement à des procédés de projection sous des angles multiples, ou des procédés de

génération d'image par transformation de Fourier bidimen-

sionnelle, ou de déviation de spin Les procédés de généra-

tion d'image font intervenir en particulier la génération

d'échos de spin multiples induits par une séquence répéti-

tive d'impulsions RF non sélectives avec des phases alter-

nées à 1800 On utilise les signaux d'échos de spin multi-

ples qui sont ainsi produits pour améliorer le rapport signal à bruit de l'image de RMN résultante, et/ou pour produire avantageusement des images de RMN dont l'intensité

représente le seul paramètre de temps de relaxation trans-

versale T 2.

L'obtention d'images par RMN, considérée comme un

outil de diagnostic médical, offre un certain nombre d'avan-

tages importants par rapport à divers autres moyens disponi-

bles pour explorer le corps humain Les plus importants de ces avantages résultent de l'absence totale de pénétration dans le corps humain qui caractérise cette technologie, et de la possibilité d'obtenir des données correspondant à des échantillons codés de façon spatiale avec un bon degré de précision En outre, la RMN présente des dangers minimaux, sinon nuls, pour les patients comme les opérateurs de l'appareil; et, ce qui est peut-être le plus important, on trouve de plus en plus que les intensités d'images de RMN

sont sensibles à divers états pathologiques Des études cli-

niques actuellement en cours font apparaître que les temps de relaxation de RMN de tissus pathologiques sont en général plus longs que ceux des tissus d'origine Cette propriété n'est apparemment pas spécifique aux tissus cancéreux, mais est plutôt représentative des changements de structure au niveau moléculaire de l'eau qui est associée à certains états pathologiques Parmi d'autres pathologies détectées

par l'obtention d'image par RM Nf, on peut citer: l'hydrocé-

phalie; l'état d'infarctus d'un tissu; les oedèmes; la

sclérose en plaques multiples; et la cirrhose du foie.

Le lecteur est donc invité à consulter un article récent intitulé "Nuclear Magnetic Resonance: Beyond Physical Imaging" par Paul A Bottomley, IEEE Spectrum, Vol 20, n O 2, pages 32-38 ( 1983) Des études plus approfondies des principes de base de la RMN figurent dans un texte récent publié par Lean Kaufman et col, sous le titre "Nuclear Magnetic Resonance Imaging and Medicine", Igaku-Shoin, New York et Tokyo ( 1981); ainsi que dans un texte plus ancien de Thomas C Farrar et col, intitulé "Pulse and Fourier

Transform NMR, An Introduction to Theory and Methods", Aca-

demic Press, New York ( 1971).

L'obtention d'images par RMN recouvre donc une gamme croissante de procédés de RMN dans lesquels des champs magnétiques statiques (destinés à produire une polarisation des noyaux) sont combinés avec des gradients de champ magnétique (pour coder dans l'espace le volume échantillon auquel on s'intéresse), et avec des champs magnétiques RF (pour réorienter dans l'espace les noyaux polarisés), afin

d'obtenir des images de la distribution spatiale des diver-

ses propriétés de RMN On a assisté dans un passé récent à une multiplication d'articles techniques et de brevets qui ont signalé les résultats obtenus par des progrès successifs

dans ce domaine.

Les signaux de RMN qui sont générés présentent de façon caractéristique deux temps de relaxation distincts: le temps de relaxation longitudinale (ou spin-réseau) T 1, et le temps de relaxation transversale (ou spinspin) T T et 2 ' i T 2 sont compris dans la plage d'environ 0,04 à 3 secondes.

Leur mesure fait appel de façon caractéristique à l'applica-

tion d'un type d'impulsions d'excitation de champ magnétique

radiofréquence (RF), parmi deux, ces impulsions étant appli-

quées à la fréquence de RMN (ce qu'on appelle la fréquence

de Larmor).

A l'équilibre, un ensemble d'aimants nucléaires produisent une magnétisation nucléaire résultante M qui est alignée avec la direction du champ statique appliqué-B 0, cette direction étant prise arbitrairement pour l'axe z d'un système de coordonnées cartésien Une impulsion RF à 900 écarte la magnétisation M de 900 par rapport au champ B dans le plan x-y défini par l'axe x et l'axe y du système de coordonnées cartésien De façon similaire, une impulsion RF

à 1800 produit un changement de direction de la magnétisa-

tion M de 1800 par rapport à sa direction d'origine (par exemple depuis la direction positive de l'axe z vers la direction négative de l'axe z) A la suite de l'excitation des noyaux avec de l'énergie RF, l'énergie absorbée est rayonnée à nouveau-sous la forme d'un signal RMN lorsque les noyaux retournent à l'équilibre L'énergie est émise sous la

forme d'un champ magnétique RF.

Les deux procédés connus pour mesurer T 2 sont le

procédé d'écho de spin unique (SE) qui fait appel à l'appli-

cation d'une séquence d'impulsions RF de RMN du type.

900:t:1800 dans laquelle Z-désigne un retard qu'on peut fai-

re varier de façon sélective, et le procédé de Carr-Purcell-

Meiboom-Gill (CPMG), qui fait appel à l'application d'une séquence d'impulsions de RMN du type 900:Z:1800:2 t:1800:2 r:

1800, avec des impulsions à 1800 ayant des phases alter-

nées Un certain nombre de techniques de formation d'image utilisent la séquence d'écho de spin unique pour d'autres raisons et produisent ainsi des images dont les intensités

dépendent de T 2 et d'autres paramètres L'utilisation d'im-

pulsions RF multiples à 1800 a été suggéréespécialement pour le procédé de formation d' image par RMN par écho, à configu-

ration plane, de P Mansfield (voir l'article de P Mans-

field et col, J Magn Reson, 29, 355, 1978) Cependant, la technique de Mansfield et col, s'applique à une séquence de formation d'image par RMN différente de celle qui est décrite ici, et elle n'a pas pour but d'améliorer le rapport

signal à bruit, ni de procurer explicitement une représenta-

tion visuelle du paramètre T 29 et on ne considère donc pas

qu'elle remplit la même fonction que le procédé décrit ici.

Pour des applications médicales de la formation d'image par RMN, il est souhaitable d'augmenter le rapport signal à bruit, de raccourcir le temps de formation d'image, de renforcer la résolution spatiale et de représenter

visuellement les temps de relaxation transversale et/ou lon-

gitudinale, dans le but d'augmenter la quantité d'informa-

tion utile que permettent d'obtenir des études par RMN

effectuées sur chaque patient.

L'invention décrit l'utilisation de nouvelles séquences d'impulsions de formation d'image par RMN basées sur des perfectionnements portant sur des séquences connues précédemment, et ces séquences sont spécialement conçues pour procurer une amélioration notable du rapport signal à bruit qu'il était possible d'obtenir jusqu'à présent, ou pour produire une image représentant dans une large mesure

le temps de relaxation transversale T 2, ou les deux.

Un but principal de l'invention est de procurer des procédés perfectionnés de formation d'image par RMN faisant intervenir la génération d'échos de spin multiples induits par une séquence répétitive d'impulsions à 1800 avec des phases alternées, combinées avec des gradients de

champ magnétique en régime d'impulsions.

Un autre but de l'invention est de procurer des procédés perfectionnés de formation d'image par RMN, par l'utilisation d'échos de spin multiples induits par une séquence répétitive d'impulsions à 1800 ayant des phases alternées, en combinaison avec une différenciation spatiale au moyen d'une projection à angles multiples, ou au moyen de

procédés de formation d'image par déviation de spin/trans-

formation de Fourier bidimensionnelle.

Un autre but de l'invention est de procurer des procédés perfectionnés de formation d'image par RMN, grâce à

l'utilisation de séquences d'impulsions de RMN et de procé-

dés de traitement de signal associés qui améliorent le rapport signal à bruit de chaque élément d'image dans les

images résultantes.

Un but supplémentaire de l'invention est de procu-

rer des procédés perfectionnés de formation d'image par RMN, par l'utilisation de séquences d'impulsions de RMN et de procédés de traitement de signal associés, qui produisent

une image de RMN résultante qui est pratiquement une repré-

sentation bidimensionnelle du paramètre de temps de relaxa-

tion transversale T 2, sur toute l'étendue d'un ou de plusieurs

plans sélectionnés dans l'échantillon dont on forme l'image.

En résumé, l'invention procure des procédés perfec-

tionnés de formation d'image par RMN, en utilisant des séquences d'impulsions qui produisent une image avec un rapport signal à bruit plus élevé, ou une représentation

visuelle améliorée du paramètre T 2 2 ou une image de T 2 amé-

liorée ayant un rapport signal à bruit plus élevé.

Le temps de relaxation transversale T 2 est une mesure de mouvement au niveau moléculaire Comme le temps de relaxation longitudinale T 1, il n'est pas le même pour des types de tissus biologiques différents, et il est en fait

généralement plus élevé dans des tissus cancéreux et patho-

logiques que dans des tissus normaux Il est donc souhaitable de représenter visuellement T 2 d'une manière qui procure un outil de diagnostic ne nécessitant aucune pénétration dans l'organisme Pour représenter visuellement T 2, il est

nécessaire de combiner une séquence d'impulsions de forma-

tion d'image par RMN avec une séquence sensible à T 2.

L'invention décrit de nouvelles séquences de for-

mation d'image par RMN basées sur des modifications appro-

priées des séquences qui sont décrites dans une demande de brevet des E U A déposéepar la demanderesse le 3 février 1982 sous le N O 345 444 Les séquences de formation d'image de l'invention font intervenir, en partie, l'incorporation du procédé d'impulsions CPMG, qui comprend l'application d'une séquence d'impulsions RF 90 O:r: 1800:2 Z:1800:2 C: 1800, avec une impulsion d'excitation sélective à 900

et des impulsions à 1800 ayant des phases alternées On com-

bine les séquences avec le procédé de formation d'image par

projection sous des angles multiples, ainsi qu'avec le pro-

cédé de formation d'image par transformation de Fourier bidimensionnelle, ou par déviation de spin On utilise ensuite les données d'image résultantes pour améliorer le rapport signal à bruit des images, et/ou pour obtenir une

image dont l'intensité représente le seul paramètre T 2.

La suite de la description se réfère aux dessins

annexés qui représentent respectivement: Figure 1: un échantillon placé dans un champ magnétique statique et dans lequel un volume plan mince est défini par une excitation sélective; Figure 2: une séquence d'impulsions de RMN classique, utilisée dans des procédés de formation d'image par reconstruction par projection sous des angles multiples Figure 3: une autre séquence d'impulsions de RMN classique utilisée dans la reconstruction par projection

sous des angles multiples, dans laquelle on applique des gra-

dients de déphasage négatifs dans les directions x et y pour produire un écho de spin; Figure 4: une séquence d'impulsions de RMN classique utilisée dans des procédés de formation d'image par déviation de spin; Figure 5 A ^ une représentation schématique d'une colonne de spins alignés dans la direction y dans le volume plan représenté sur la figure 1 Figure 5 B: une représentation schématique des changements de phase dans la configuration de la figure 5 A résultant de l'application d'un gradient de codage de phase Figure 6: une séquence de formation d'image par

échos de spin multiples et projection sous des angles multi-

ples conforme à l'invention; Figure 7: une séquence de formation d'image par échos de spin multiples et par transformation de Fourier bidimensionnelle/déviation de spin conforme à l'invention Figures 8 A, 8 B et 8 C: un procédé pour élaborer un

tableau des temps de relaxation transversale T 2 qui convien-

ne pour produire une visualisation de T 2 en utilisant les séquences d'impulsions de RMN de l'invention; et Figure 9: un schéma synoptique simplifié montrant les principaux composants d'un appareil de formation d'image

par RMN convenant à la mise en oeuvre des séquences d'impul-

sions et à la réalisation des opérations de traitement de

données de l'invention.

Avant de décrire les procédés perfectionnés de génération d'image par RMN qu'on emploie pour mettre en oeuvre l'invention, il est intéressant de considérer les

diverses phases du processus de génération d'image Les qua-

tre phases principales sont': l'excitation de l'échantillon la différenciation spatiale; la réception et le traitement du signal; et la reconstitution des images On envisagera essentiellement ici les trois premières de ces phases, dans lesquelles les caractéristiques originales de l'invention jouent un rôle important Il est également utile de donner ici un bref aperçu des procédés de RMN fondamentaux pour

l'excitation sélective, la projection sous des anglesmulti-

ples et la génération d'image par déviation de spin, dont des versions modifiées sont avantageusement employées dans

les modes de réalisation préférés de l'invention.

On décrira en relation avec les figures 1, 2 et 3 des séquences d'impulsions fondamentales pour la génération d'image par RMEN au moyen de procédés de reconstitution par projection sous des angles multiples La figure 1 représente un échantillon 100 placé dans un champ magnétique statique homogène B dirigé dans la direction positive de l'axe z d'un système de coordonnées cartésien classique On choisit de façon classique l'axe z de façon qu'il coïncide avec l'axe 100 du cylindre que forme l'échantillon 100 On prend

l'origine du système de coordonnées au centre de l'échantil-

lon 100, qui est également au centre de la tranche plane

mince 102 qu'on appelle également ici le volume de représen-

tation visuelle AZ On-applique le champ magnétique constant

B pendant toute la durée du processus de RMN et, par consé-

quent, ce champ est omis sur toutes les figures représentant

des séquences d'impulsions de RMN, pour faciliter la compré-

hension des principes décrits.

Pour obtenir la localisation spatiale du signal de RMN, il est nécessaire d'appliquer des champs magnétiques

présentant des gradients, en plus du champ magnétique prin-

cipal Bon On emploie de façon caractéristique trois gradients de ce type: Gx (t) = DB 0/Dx Gy (t) = ?B o/ay Gz (t) = âBolaz Les gradients Gx, G et Gz sont constants dans tout le volume de représentation visuelle âZ, (figure 1), mais leurs valeurs sont de façon caractéristique fonction du temps On désigne

respectivement par b X, by et bz les champs magnétiques asso-

ciés aux gradients, avec: bx = GX(t)X by = Gy(t)y bz = Gz(t)z à l'intérieur du volume de représentation visuelle On applique les impulsions de champ magnétique RF dans le plan x-y, par exemple dans la direction de l'axe x Dans les séquences de génération d'image qui sont représentées sur les figures 2 et 3, il est nécessaire que le processus de collecte de données de RMN soit localisé à une tranche plane

mince LEZ, qu'on appelle le plan de représentation visuelle.

On excite une tranche plane mince de noyaux résonnants, per-

pendiculaire à l'axe z, par le procédé bien connu d'excita-

tion sélective On peut dire brièvement qu'on applique une impulsion RF sélective à 900 pendant l'intervalle de temps q 1, en présence d'un gradient positif Gz L'impulsion RF contient une bande limitée de fréquences sélectionnées de façon à exciter des spins nucléaires uniquement dans la tranche plane mince, LZ (figure 1), de l'objet 100, dans laquelle l'intensité du champ magnétique en présence de Gz

satisfait la condition de résonance L'impulsion RF sélecti-

ve pourrait, par exemple, se présenter sous la forme d'une porteuse RF modulée en amplitude avec un profil gaussien, comme il est représenté, auquel cas la région plane mince AZ

de la figure 1 présente un profil spatial de forme gaussien-

ne dans la direction z L'impulsion RF pourrait également prendre la forme d'une porteuse modulée par (sin bt)/bt =

sinc(bt), en désignant par t le temps et par b une constan-

te Dans ce dernier cas, le profil d'épaisseur de la tranche

sélectionnée est approximativement rectangulaire Dans l'in-

tervalle q 2, un lobe négatif Gz est appliqué pour remettre en phase les spins excités dans l'intervalle q 1 On choisit les gradients positif et négatif Gz de façon que la relation suivante soit vérifiée, au moins approximativement Jq Gz(t)dt -1/2 J Gz(t) dt q 1 q 2 en désignant par fq l'intégrale du profil de gradient q 1 Gz sur l'intervalle q 1 et par J l'intégrale du profil de

gradient Gz sur l'intervalle q 2.

Dans l'intervalle q 3, on applique des gradients déphaseurs Gx et Gy dans les directions correspondant aux coordonnées respectives x et y Dans le mode de réalisation de la figure 2, on collecte les données pendant l'intervalle q 3 en observant le signal de décroissance d'induction libre, en présence de gradients de génération d'image Gx et Gy, appliqués simultanément et dirigés respectivement dans les directions des axes x et y Les amplitudes des gradients de

génération d'image Gx et Gy sont constantes dans un inter-

valle q 3 quelconque, mais elles varient respectivement comme gcos O et g sin 9 entre des applications successives de la séquence complète, et le paramètre g est constant tandis qu'on fait progresser 9 de façon linéaire pour couvrir une plage d'au moins 1800 La transformée de Fourier de chaque ensemble de données collecté pendant q 3 pour un angle i

particulier est une projection unidimensionnelle de la dis-

tribution de signal de RMN le long d'un rayon orienté sous

l'angle 9 i On reconstitue l'image plane à partir de projec-

tions angulaires en utilisant des algorithmes de recons-

titution comme ceux qu'on utilise en tomodensitographie par rayons X.

Un autre procédé consiste à appliquer des gra-

dients Gx et Gy négatifs pendant l'intervalle q 2, comme le montre la figure 3, pour retarder le signal de décroissance

d'induction libre, et pour obtenir une forme d'écho de spin.

Les impulsions de gradients négatifs G et G ont pour effet x y de déphaser les spins Les gradients de génération d'image positifs Gx et Gy, qui ont des amplitudes liées à g sin G et g cos G, inversent le sens du déphasage des spins, ce qui fait que les spins reviennent en phase et produisent un signal d'écho qu'on peut observer pendant l'intervalle q 3,

dans lequel le gradient radial résultant est constant Cepen-

dant, cette séquence d'impulsions n'inverse pas des effets de déphasage nuisibles dûs à des défauts d'homogénéité inhérents dans le champ Bof On va maintenant considérer les figures 4, 5 A et 5 B qui représentent la séquence d'impulsions de RMN à déviation de spin qu'on peut également avantageusement utiliser avec le

procédé de génération d'image perfectionné de l'invention.

Comme ci-dessus, une tranche plane mince de spins orientée dans une direction orthogonale à l'axe z est sélectionnée par

la technique d'excitation sélective à 90 décrite précédem-

ment, et on fait basculer les spins de 900 pour les amener dans le plan xy transversal, comme décrit précédemment A la suite de l'impulsion RF à 900, on applique un gradient Gz

négatif pour remettre les spins en phase comme précédemment.

Pendant l'intervalle de temps q 2 on peut également appli-

quer un champ magnétique définissant un gradient négatif Gx,

pour retarder l'apparition du signal de RMN.

On utilise un gradient d'amplitude programmable, codé en phase, Gy, dans la direction de l'axe y, pendant l'intervalle q 2, pour coder une information de phase, en introduisant une torsion dans les spins dans la direction de l'axe y La figure 5 A montre le profil des spins pour l'axe y avant l'application du gradient de codage de phase Après l'application d'un premier gradient Gy, les spins subissent une torsion pour donner une hélice à un seul tour, comme le montre la figure 5 B L'information spatiale qui est codée

par les différentes phases des spins est lue par l'applica-

tion, pendant l'intervalle q 3, d'un gradient Gx sous l'effet duquel des spins situés à différentes positions x,

accomplissent un mouvement de précession à différentes fré-

quences, ce qui permet de séparer les signaux dans la direction x en fonction du contenu spectral du signal de RMN

reçu Ceci constitue essentiellement une projection de l'in-

formation de spin sur l'axe x On répète l'ensemble de la séquence d'impulsions pour chaque projection en appliquant des valeurs prédéterminées différentes de G qui donnent aux spins des torsions formant différentes hélices à plusieurs

tours Chaque projection contient une information différen-

te à cause des gradients de codage de phase Gy différents qui sont utilisés Ce changement d'amplitude de l'impulsion Gy pour chaque projection est indiqué sur la figure 4 par les lignes en pointillés qui représentent l'application

séquentielle de différents gradients de codage Gy A l'achè-

vement d'un ensemble complet de N projections (par exemple

), on reconstitue l'image plane complète par un algo-

rithme de transformation de Fourier bidimensionnelle tra-

vaillant sur toutes les données de RMN provenant de toutes les projections Comme dans le procédé de génération d'image par reconstruction utilisant des projections sous des angles multiples, le lobe négatif du gradient Gx n'inverse pas le déphasage des spins nucléaires qui est du aux défauts d'homogénéité inhérents du champ magnétique De tels défauts d'homogénéité conduisent finalement à une perte

inévitable dans l'intensité du signal de RMN.

On va maintenant considérer la figure 6 qui représente une séquence de génération d'image par projections sous des angles multiples qui utilise des échos de spins

multiples, conformément à l'invention Le système de coor-

données qui est envisagé est identique à celui décrit ci-dessus en relation avec la figure 1 A l'instant t 0, dans l'intervalle de temps q 1, une impulsion RF d'excitation sélective à 900 est appliquée à l'échantillon de la figure

1, en présence d'une impulsion de gradient G dans la direc-

tion de l'axe z, ce qui sélectionne une tranche mince Z perpendiculaire à l'axe z Dans le second intervalle, q 2, on applique un lobe de gradient négatif Gz pour remettre les

spins en phase, de la manière habituelle En outre, on appli-

que également des impulsions de gradient de déphasage Gx et Gy, comme représenté, pendant l'intervalle q 2 ' On choisit les amplitudes de ces impulsions de déphasage de façon qu'elles soient supérieures à g cos Gi' mais proportionnellesà cette quantité, en désignant par g une constante pour l'image entière et par gil'angle de la projection de rang i On supprime ensuite tous les gradients (Gx, Gy et Gz) et, ensuite, à l'instant tl, on applique une première impulsion RF non

sélective à + 1800, pour déclencher la génération d'un pre-

mier écho de spin (qui présente un maximum à un instant ultérieur t 2, comme représenté), et également pour inverser le déphasage qui est dû aux défauts d'homogénéité dans le champ magnétique statique Bo Dans le troisième intervalle q 3 (qui comprend l'instant t 2) faisant suite à la première impulsion de 180 , on applique des gradients de génération

d'image Gx et Gy, et ceux-ci atteignent des valeurs cons-

tantes égales à g cos gi et g sin Gi On règle ces gradients de génération d'image de façon à avoir: Gx(t)dt 2 Gx(t)dt fq 2 xf t 1 ( 1) t Gy(t)dt = Gy(t)dt q 2 t

On observe ensuite le premier écho de spin centré à l'ins-

tant t 2, avec t 1 t O = t 2 tl, c'est-à-dire que la durée

depuis l'impulsion sélective à 90 jusqu'à la première impul-

sion non sélective à + 1800 est choisie égale à la durée depuis l'impulsion non sélective à + 180 jusqu'au centre du

premier signal d'écho de spin On enregistre ensuite ce pre-

mier écho de spin, à titre d'exemple sous la forme d'une

série temporelle de valeurs numériques, au moyen d'un con-

vertisseur analogique-numérique à grande vitesse de varia-

tion (comme il est envisagé ci-après en relation avec les figu-

res 8 A-80), après que le signal d'écho de spin a été soumis à une détection sensible à la phase, par rapport à la fréquence centrale de RMN. Juste avant l'instant t 3 (avec t 3 t 2 = t 2 t 1), on supprime à nouveau les gradients de génération d'image, et on applique ensuite une seconde impulsion à 1800 (déphasée de 1800) On répète ensuite m fois les procédures de l'intervalle 3, avec 2 mt de l'ordre de 2 T 2, ce qui donne un total de m

échos de spin, qui sont enregistrés comme précédemment.

L'écho de spin de rang j dans la séquence est centré à l'ins-

tant t 2 j, avec les gradients ajustés de façon que 2 j'l Z 2 + ft 2 j+ îGx(t)dt = it Gx(t)dt ( 2) 2 j t 2 j+l et de façon similaire pour le gradient G Les amplitudes des échos de spin successifs décroissent exponentiellement, avec la constante de temps t 2 de l'échantillon dont l'image est générée, conformément au

facteur exp(-t/T 2) A l'exception de la décroissance d'ampli-

tude, les échos de spin sont symétriques, ou présentent une symétrie avec inversion de temps, par rapport aux impulsions à 1800 situées entre eux La séquence complète est répétée au bout d'une durée de T secondes, pour chaque nouvel angle de projection i+ 1 ' etc. On va maintenant considérer la figure 7 qui montre une séquence de transformation de Fourier bidimensionnelle /déviation de spin utilisant des échos multiples Cette séquence d'impulsions est similaire à celle de la figure 6, à l'exception du fait que le gradient G consiste en une y seule impulsion d'amplitude programmable qui est appliquée dans l'intervalle q 2 Au lieu de faire tourner l'angle de projection, on incrémente l'amplitude de l'impulsion Gy lorsque chaque projection est répétée (c'est-à-dire pour des répétitions ultérieures de la séquence complète de la figure 7) Les contraintes imposées à la séquence d'impulsions Gx restent celles spécifiées par les équations ( 1) et ( 2) Le nombre de valeurs discrètes pour l'impulsion de gradient Gy d'amplitude programmable est du même ordre que le nombre

d'angles de projection particuliers dans la séquence de pro-

jections sous des angles multiples de la figure 6 A titre

d'exemple, la séquence de projectionssous des angles multi-

ples peut être répétée 180 fois, en incrémentant Q de 1 degré chaque fois De façon similaire, l'impulsion Gy pro-

grammable exige approximativement le même nombre de valeurs

discrètes pour l'amplitude de l'impulsion Gy, pour une réso-

lution spatiale comparable de l'échantillon divisé en élé-

ments d'image discrets.

Les données d'écho de spin produites par les modes de réalisation des figures 6 et 7 peuvent être traitées d'un certain nombre de manières pour parvenir aux divers buts de l'invention On peut dire brièvement que: (i) on peut faire la moyenne des données pour améliorer de façon générale le rapport signal à bruit d'une image; (ii) on peut utiliser les données pour élaborer une image de T 2; et (iii) on peut à la fois faire la moyenne des données pour améliorer le rapport signal à bruit, et utiliser en outre les données

pour élaborer une image de T 2.

Pour obtenir un avantage en ce qui concerne le rapport signal à bruit, on inverse tout d'abord les m échos de spin (avec par exemple m égal à 8) On effectue ceci par une réflexion temporelle des échos de spin de rang pair numérisés (les second, quatrième, etc), pour tenir compte de

la symétrie mentionnée précédemment par rapport aux impul-

sions à 1800 à phase alternée On fait ensuite la moyenne des m échos de spin en combinant des instants correspondants dans les divers échos de spin Les points (A) et (B) de la

figure 6 montrent un exemple d'une paire d'instants corres-

pondants Par un traitement approprié des données de signal, on améliore le rapport signal à bruit pour chaque projection d'un facteur donné approximativement par Em ( 2 Tj\ l 1/2 ly e (T) J ( 3) j=l en désignant par T 2 a un T 2 moyen de l'échantillon et avec Ti= (t 2 j+ 1 t 2 j) On reconstitue une image de RMN à partir des données ayant fait l'objet d'un calcul de moyenne, en procédant de la manière hbituele: une transformation de

Fourier suivie par l'application des algorithmes d'ordina-

teur utilisés pour la tomodensitographie par rayons X sont nécessaires si les données ont été obtenues à partir de la séquence de projections sous des angles multiples qui est représentée sur la figure 6; tandis qu'une transformation

de Fourier bidimensionnelle donne l'image à partir des don-

nées collectées avec la séquence d'impulsions de génération

d'image de RMN de la figurez 7.

Pour obtenir une image qui représente seulement le paramètre T 2, en utilisant les données de RMN produites par les modes de réalisation des figures 6 et 7, on doit tout d'abord soumettre les données à une réflexion dans le

temps, comme précédemment Ceci produit le résultat qui con-

siste en ce que chaque écho de spin dans une projection par-

ticulière est identique, à l'exception de la décroissance exponentielle des amplitudes de chaque-point de données, due

aux effets de T 2 On suppose qu'un premier tableau bidimen-

sionnel de valeurs de densité (ou d'intensité) de-spin

(c'est-à-dire une première image enregistrée) est reconsti-

tué (par exemple pour une matrice de 180 x 180 éléments d'image), en utilisant uniquement le premier signal d'écho de spin provenant de chacune des i projections On peut ensuite reconstituer de façon similaire un second tableau bidimensionnel (une seconde image enregistrée) en utilisant uniquement le second écho de spin provenant de chacune des mêmes i projections On peut ainsi reconstituer une série de telles images, une à partir de chaque écho de spin, et on peut calculer à partir d'elles une image de T 2 en se basant sur les décroissances exponentielles présumées des données d'image (avec correspondance d'un élément d'image à un autre), entre une image bidimensionnelle et la suivante On détermine la valeur de T 2 par élément d'image en utilisant

une courbe ajustée au mieux entre les deux valeurs d'intensi-

té (ou plus) dont on dispose grâce aux tableaux reconstitués.

Si n> 2, on peut calculer plus d'une seule valeur de T 2 pour chaque élément d'image, par exemple à cause de l'existence de

noyaux libres et liés au niveau d'un élément d'image parti-

culier. Les figures 8 A, 8 B et 8 C montrent en détail les

principales étapes du processus de reconstitution d'une ima-

ge de T 2 La figure 8 A montre un tableau de données d'inten-

sité de signal de RMN qui représente une image consistant,

par exemple, en une matrice de 180 x 180 éléments d'image.

L'image est reconstituée à partir d'un ensemble particulier de données d'écho de spin obtenu par l'application des séquences de la figure 6 ou de la figure 7 Si on utilise la séquence de la figure 6, on peut employer une transformation de Fourier et appliquer l'algorithme de reconstitution par projections angulaires multiples indiqué précédemment Si on utilise la séquence de la figure 7, une transformation de

Fourier bidimensionnelle suffit pour reconstituer l'image.

Les valeurs d'intensité individuelles I(r,s) de la matrice x 180 (r = 180 lignes; S = 180 colonnes) sont élaborées

à partir des N projections du plan de représentation visuel-

le correspondant à la tranche t Z sélectionnée La figure 8 A peut ainsi représenter les intensités des éléments d'image reconstituées en utilisant le premier ensemble de données d'écho de spin dans chaque séquence d'écho On peut alors désigner par I (r,s) un élément d'image généralisé dans une image quelconque parmi une série d'images reconstituées à partir de tous les échos différents des projections; et l'élément d'image général pour le premier ensemble de don-

nées d'écho de spin est I 1 (r,s) La figure 8 B peut représen-

ter les intensités d'élément d'image reconstituées en utili-

sant seulement le second ensemble de données d'écho de spin, et l'élément d'image généralisé correspondant est désigné par I 2 (r,s) La figure 8 C représente une partie de la matrice de 180 x 180 éléments d'image contenant les données de T 2, dans laquelle la valeur pour chaque élément d'image de T 2 est calculée au moyen d'une courbe ajustée au mieux sur la

base des données d'intensité I 1 (r,s) et I 2 (r,s) correspon-

dantes L'élément d'image généralisé pour la figure 8 C est désigné par T 2 (r,s) En termes symboliques pour l'élément d'image de T 2 de la ligne r et de la colonne S de la figure 8 C, calculé à partir d'images élaborées sur la base de deux ensembles consécutifs de données d'écho de spin, on a: T 2 (r,s) = 2 E/ og(I (r,s)/I(r,s))J ( 4) en désignant par j les données d'écho de spin particulières utilisées, et par 21 l'écartement entre des échos On peut obtenir d'autres images de T 2 en utilisant divers échos de

* spin particuliers, ou des combinaisons de ceux-ci, en rem-

plaçant le terme 2 r de l'équation ( 4) par l'écartement correct entre les échos On obtient une précision et/ou un rapport signal à bruit optimaux pour l'image de RMN de T 2

lorsqu'on utilise tous les échos dans le calcul La meilleu-

re façon de parvenir à ceci consiste à effectuer une identi-

fication analytique au sens des moindres carrés pour T 2, en utilisant les données d'image et la relation Log lI(rs)l t) + (constante) en désignant par t l'instant qui suit l'impulsion de 900 de

la séquence.

On peut en outre faire la moyenne des données d'échos de spin multiples dont on dispose dans les modes de réalisation des figures 6 et 7, et les utiliser ensuite pour calculer un second type d'image qui indique seulement le paramètre T 2 * Pour mettre en oeuvre cette technique, on effectue une réflexion temporelle des données d'écho de spin, comme indiqué en détail précédemment On fait ensuite la moyenne des m/2 premiers échos de spin (pour m pair) (comme

indiqué en détail ci-dessus, en combinant des parties appro-

priées des séries temporelles de valeurs), pour produire une première valeur moyenne d'échos de spin Par exemple, si m = 8, on fait la moyenne des quatre premiers échos de spin et on reconstitue un tableau d'intensités similaire à celui de la figure 8 A, contenant ces valeurs moyennes On fait la moyenne de m/2 échos de spin restants pour produire une seconde valeur moyenne d'échos de spin Pour m = 8, on fait la moyenne des échos de spin allant du quatrième au huitième, et on construit un tableau d'intensités similaire à celui de la figure 8 B, contenant ces secondes valeurs moyennes Comme

précédemment, on traite les deux tableaux résultants en uti-

lisant le procédé de l'équation ( 4) avec la valeur correcte de l'écartement entre les échos ( 8 r dans l'exemple avec m = 8); et on obtient un tableau de -leu-made T 2 analogue à celui de la figure 8 C Dans cette configuration, les quatre

échos de spin pris en valeur moyenne bénéficient d'une amé-

lioration du signal rapport/bruit qui est donnée par l'expression ( 3), et on peut utiliser le tableau résultant de valeurs de T, calculées pour produire une représentation bidimensionnelle d'information correspondant au paramètre T 2 seul Les données bidimensionnelles de T 2 qui en résultent peuvent alors être présentées sous la forme d'une image sur un tube cathodique en vue de l'étude et de l'analyse de la

signification sous-jacentebiologiq-ue ou a Utregde l'échan-

tillon qui est étudié.

La figure 9 est un schéma synoptique simplifié mon-

trant les principaux composants d'un appareil de génération d'image par RB 4 N qui répond aux besoins de l'invention en ce qui concerne la mise en oeuvre des séquences d'impulsions et

le traitement des données Le système de traitement de don-

nées d'ensemble, désigné de façon générale par la référence 400, comprend un ordinateur universel 401 qui est relié fonctionnellement à une unité de mémoire à disques 403 et à une unité d'interface 405 Un émetteur RF 402, un dispositif de calcul de moyenne de signal 404 et des alimentations de génération de gradient 406, 408 et 410 sont connectés à l'ordinateur 401 par l'unité d'interface 405 On utilise les trois alimentations de génération de gradient pour exciter

un ensemble de bobines de gradients x, y et z, portant res-

pectivement les références 416, 418 et 420.

L'émetteur RF 402 est mis en fonction sélective-

ment par des enveloppes d'impulsions provenant de l'ordina-

teur 401, pour produire des impulsions RF ayant la modulation exigée pour exciter une résonance dans l'échantillon dont on forme l'image Les impulsions RF sont amplifiées dans un amplificateur RF de puissance, 412, jusqu'à des niveaux variant de 100 watts jusqu'à plusieurs kilowatts, en fonction du procédé de génération d'image, et elles sont appliquées à

la bobine d'émetteur 424 Des niveaux de puissance relative-

ment élevés sont nécessaires pour de grands volumes d'échan-

tillon, comme ceux qu'on rencontre dans la génération des images du corps entier, et des impulsions de courte durée sont exigées pour exciter de grandes largeurs de bande de

-fréquence de RMN.

Le signal de RMN résultant est détecté par la bobine de récepteur 426, amplifié dans le préamplificateur à faible bruit 422 et dirigé ensuite vers le récepteur 414 pour subir des opérations supplémentaires d'amplification, de détection et de filtrage Ce signal de RMN peut ensuite être numérisé et faire l'objet d'un calcul de moyenne par le dispositif de calcul de moyenne de signal 404, puis dirigé vers l'ordinateur 401 pour un traitement ultérieur Les

signaux traités sont dirigés de l'ordinateur 401, par l'inter-

face 405, vers l'unité de commande de visualisation 430 dans laquelle ils sont enregistrés, placés sous un nouveau format et appliqués à l'unité de visualisation 432 L'unité de

visualisation 432 peut comprendre des dispositifs de visuali-

sation à tube cathodique du type à tube à mémoire à vision directe, ainsi que des tubes cathodiques classiques de type

télévision, en noir et blanc ou en couleur, qui peuvent com-

porter des traces d'étalonnage visibles de façon directe et

des éléments analogues.

Le préamplificateur 422 et le récepteur 414 sont protégés contre les impulsions RF pendant l'émission par une commande active de mise hors fonction et/ou par un filtrage

passif L'ordinateur 401 assure la validation et la modula-

tion d'enveloppe pour les impulsions de RMN, ainsi que la

mise hors fonction pour le préamplificateur et l'amplifica-

teur de puissance RF, et il fournit des signaux de tension

pour les alimentations de génération de gradient L'ordina-

teur 401 accomplit également des opérations de traitement de données, comme des fonctions de transformation de Fourier,

de reconstitution d'image, de filtrage des données, de pré-

sentation d'image et d'enregistrement, dont la plupart sont bien connues et ne constituent pas une partie intrinsèque

de l'invention.

On peut donner aux bobines RF d'émetteur et de

récepteur la configuration d'une seule bobine -On peut égale-

ment utiliser deux bobines séparées qui sont électriquement

orthogonales Cette dernière configuration présente l'avanta-

ge d'une pénétration réduite des impulsions RF dans le récepteur pendant l'émission d'impulsions Dans les deux cas,

les bobines sont orthogonales à la direction du champ magné-

tique statique B O produit par l'aimant permanent 428 Les bobines sont isolées du reste du système par le fait qu'elles sont enfermées dans une cage blindée au point de vue RF La demande de brevet des E U -A ne 345 444 précitée représente

sur ses figures lla, llb et lic trois structures caractéris-

tiques de bobine RF Toutes les bobines représentées sur ces

figures produisent des champs magnétiques RF dans la direc-

tion x, et les structures de bobines représentées sur les

figures Ilb et lic conviennent pour des configurations géomé-

triques magnétiques pour lesquelles l'axe de la chambre d'échantillon est parallèle au champ principal Bo, comme il

est représenté sur la figure 1 de la présente description.

La structure de bobine représentée sur la figure lia est applicable à des configurations géométriques pour lesquelles l'axe de la chambre d'échantillon est perpendiculaire au champ principal B Des bobines de gradients de champ magnétique 416, 418 et 420 sont nécessaires pour produire respectivement les champs de gradients Gx, Gy et Gz Dans les procédés de reconstitution par projections sous des angles multiples et

de déviation de spin décrits ci-dessus, les champs de gra-

dients doivent être monotones et linéaires sur le volume de l'échantillon Des champs de gradients non monotones peuvent

entraîner une dégradation des données du signal RMN, consti-

tuant une source de signaux parasites, pouvant conduire à

des artefacts dans l'image Des gradients non linéaires peu-

vent produire des distorsions géométriques de l'image Les

figures 12 a et 12 b de la demande de brevet précitée représen-

tent une structure pour des bobines de gradients qui convient pour des configurations géométriques d'aimant avec l'axe de la chambre d'échantillon parallèle au champ principal Bot

Chacun des gradients Gx et Gy est produit par un jeu de bobi-

nes, comme les jeux 300 et 302 représentés sur la figure 12 a.

Les jeux de bobines qui sont représentés sur la figure 12 a de la demande de brevet précitée (demande des E U A 345 444, déposée le 3 février 1982) produisent le gradient Gx Les

jeux de bobines destinés à produire le gradient Gy présen-

tent une rotation de 900 autour de l'axe cylindrique (axe 104 de la figure 1) de la chambre d'échantillon, par rapport aux bobines qui produisent le gradient Gx Le gradient Gz est produit par une paire de bobines comme celle formée par les

bobines 400 et 402 qui sont représentées sur la figure 12 b.

t 546642

Claims (37)

REVENDICATIONS

1 Procédé de génération de données d'image par

résonance magnétique nucléaire (RMN) en utilisant des séquen-

ces d'impulsions d'échos de spin multiples et des projec-

tions sous des angles multiples pour produire des images ayant un meilleur rapport signal-à bruit, caractérisé en ce que: (a) on excite sélectivement des spins nucléaires dans

une tranche plane ( 102) d'un échantillon ( 100) et on appli-

que ensuite à cet échantillon ( 100) une série d'impulsions radiofréquences non sélectives à 1800, à des intervalles de temps espacés, de façon à produire une série correspondante de m signaux d'échos de spin dans les intervalles suivant ces impulsions à 1800, chaque écho de spin ayant un rapport signal à bruit associé; (b) on accomplit de façon répétée les opérations d'excitation sélective et d'application, pour une succession de projections, en utilisant des gradients de champ magnétique de génération d'image distincts pour chaque

projection de la succession de projections; (c) on conver-

tit chacune des séries de signaux dl échos de spin de l'opération (a) en une série temporelle de valeurs, et on fait la moyenne temporelle de points correspondants de ces sériestemporelles, pour produire une série temporelle moyenne de valeurs représentative de tous les échos de spin, grâce à quoi le rapport signal à bruit du signal est amélioré par un facteur lié à la racine carrée du nombre m d'échos de spin distincts dans la série des signaux d'échos de spin; (d) on transforme la série temporelle moyenne de valeurs, obtenue à partir des m signaux d'échos de spin, en données dans le domaine des fréquences représentatives de données de densité

de spin de RMN, pour des projections spatiales prédétermi-

nées à travers l'échantillon, et on enregistre ces données du domaine des fréquences; et (e) on traite les données enregistrées du domaine des fréquences, provenant de la

succession de projections, pour obtenir des données représen-

tatives de la distribution de densité de spin nucléaire à

l'intérieur de la tranche plane ( 102).

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que la série d'impulsions à 180 est formée par des impul-

sions de phase alternée, et l'opération de conversion comprend en outre l'inversion sélective de la séquence temporelle de

valeurs alternées de la série temporelle de valeurs.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on visualise les données traitées sous la forme de variations d'intensité ou de chrominance correspondant à la

moyenne des données de densité de spin de RMN.

4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en

ce que l'excitation sélective de la tranche plane ( 102) com-

prend l'application d'une impulsion radiofréquence à 900 en

présence d'une première impulsion de gradient de champ magné-

tique de génération d'image, dirigée de façon pratiquement

perpendiculaire au plan de la tranche ( 102).

Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme gaussienne, à

la fréquence de RMN.

6 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme en sinc(bt),

à la fréquence de RMN.

7 Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'excitation sélective est suivie par l'application d'une seconde impulsion de gradient de champ magnétique de génération d'image, dirigée à l'opposé du premier gradient de champ magnétique de génération d'image, pendant une durée

suffisante pour rétablir la phase de spins nucléaires dépha-

sés précédemment, qui se trouvent à l'intérieur de la tranche

plane ( 102).

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on applique un troisième gradient de champ magnétique

de génération d'image, dirigé de façon pratiquement orthogo-

nale au premier gradient de champ magnétique, et contenu dans le plan de la tranche sélectionnée ( 102), sous la forme d'une série d'impulsions entre l'application de l'impulsion à 900 et les impulsions à 1800, et entre des impulsions radiofré-

quences à 1800 successives.

9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en

ce que le troisième gradient de champ magnétique de généra-

tion d'image est pratiquement constant dans le temps pendant

la génération des signaux d'échos de spin.

Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que les intégrales par rapport au temps de la troisième impulsion de gradient de champ magnétique de génération

d'image, pendant son application entre les impulsions radio-

fréquences à 900 et à 1800, et son application entre la pre-

mière impulsion radiofréquence à 180 et le milieu de l'in-

tervalle de temps entre les première et seconde impulsions à

1800 sont pratiquement égales.

11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on obtient lesdites projections en réorientant le

gradient de champ magnétique de génération d'image à l'inté-

rieur du plan de la tranche sélectionnée ( 102)5 de façon à

couvrir au moins un arc de 1800.

12 Procédé de génération de données d'image de résonance magnétique nucléaire (RMN) utilisant des séquences d'impulsions d'échos de spin multiples et des projections

sous des angles multiples pour produire des images représen-

tant pratiquement le paramètre de relaxation transversale T 2, caractérisé en ce que: (a) on excite sélectivement des

spins nucléaires dans une tranche plane ( 102) d'un échantil-

lon ( 100) et on applique à cet échantillon ( 100) une série d'impulsions radiofréquences non sélectives à 1800, à des

intervalles de temps espacés, pour produire une série corres-

pondante de m signaux d'échos de spin dans les intervalles

qui suivent ces impulsions; (b) on accomplit de façon répé-

tée les opérations d'excitation sélective et d'application, pour une succession de projections en utilisant des gradients

de champ magnétique de génération dlimage distincts pour cha-

que projection de la succession de projections; (c) on con-

vertit l'un au moins des signaux de la série de m signaux d'échos de spin en une première série temporelle de valeurs, et on convertit au moins un autre signal de la série de m signaux d'échos de spin en une seconde série temporelle de valeurs; (d) on transforme respectivement les première et

seconde séries temporelles en premières données et en secon-

des données du domaine des fréquences, représentatives de -

données de densité de spin de RMN pour les mêmes projections spatiales prédéterminées à travers la tranche ( 102), et on enregistre ces données du domaine des fréquences; (e) on reconstitue, à partir des premières données enregistrées du domaine des fréquences provenant de projections successives, des données modifiées représentatives des premières-données de densité de spin à des emplacements particuliers dans la tranche ( 102), et on enregistre ces données modifiées sous

la forme d'éléments individuels dume première matrice corres-

pondant à des emplacements particuliers de la tranche ( 102)

(f) on reconstitue à partir des secondes données enregis-

trées du domaine des fréquences provenant de projections

successives, des données modifiées représentatives des secon-

des données de densité de spin à des emplacements particu-

liers dans la tranche ( 102), et on enregistre ces données modifiées sous la forme d'éléments individuels d'ureseconde matrice correspondant à des emplacements particuliers de la tranche ( 102), les éléments individuels correspondants des premiber etseconde matrices orshogons 3 S concernant les mêmes emplacements particuliers de la tranche ( 102); et (g) on détermine une valeur de temps de relaxation transversale pour chacun des emplacements particuliers de la tranche

( 102) en utilisant les premières et secondes données de den-

sitéc de spin, et en enregistrant les valeurs résultantes de

T 2 dans une matrice d'emplacements correspondant aux emplace-

ments particuliers de la tranche ( 102).

13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la série d'impulsions à 1800 est constituée par des impulsions de phase alternée, et l'opération de conversion comprend en outre l'inversion de la séquence temporelle de valeurs alternées des première et seconde séries temporelles

de valeurs.

14 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on présente la matrice d'emplacements de valeurs de T 2 sur des moyens de visualisation ( 432), et on lui donne une configuration qui facilite son interprétation visuelle par des changements d'intensité correspondant aux valeurs de T 2 ' 15 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on présente la matrice d'emplacements de valeurs de T 2 sur des moyens de visualisation ( 432) et on lui donne une configuration qui facilite son interprétation visuelle par

des changements de chrominance de la visualisation correspon-

dant aux valeurs de T 2.

16 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on présente la matrice de valeurs de T 2 sur des

moyens de visualisation ( 432) et on lui donne une configura-

tion destinée à faciliter son interprétation visuelle au moyen de matrices de symboles alphanumériques correspondant

aux valeurs de T 2.

17 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'excitation sélective de la tranche plane ( 102) comprend l'application d'une impulsion radiofréquence à 900 en présence d'une première impulsion de gradient de champ

magnétique de génération d'image, dirigée de façon pratique-

ment perpendiculaire au plan de la tranche ( 102).

18 Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme gaussienne,

à la fréquence de RMN.

19 Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme en sinc(bt), à la fréquence de RMN. Procédé selon la revendication 12, caractérisé

en ce que l'excitation sélective est suivie par l'applica-

tion d'une seconde impulsion de gradient de champ magnétique

de génération d'image, dirigée à l'opposé du premier gra-

dient de champ magnétique de génération d'image, pendant une durée suffisante pour rétablir la phase de spins nucléaires déphasés précédemment, qui se trouvent à l'intérieur de la

tranche plane ( 102).

21 Procédé selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'on applique un troisième gradient de champ magnéti-

que de génération d'image, dirigé de façon pratiquement

orthogonale au premier gradient de champ magnétique, et con-

tenu dans le plan de la tranche sélectionnée ( 102), sous la

forme d'une série d'impulsions entre l'application de l'im-

pulsion à 900 et les impulsions à 1800, et entre des impul-

sions radiofréquences à 1800 successives.

22 Procédé selon la revendication 21, caractérisé

en ce que le troisième gradient de champ magnétique de géné-

ration d'image est pratiquement constant dans le temps pen-

dant la génération des signaux d'échos de spin.

23 Procédé selon la revendication 22, caractérisé

en ce que les intégrales par rapport au temps de la troisiè-

me impulsion de gradient de champ magnétique de génération

d'image, pendant son application entre les impulsions radio-

fréquences à 900 et à 1800, et son application entre la pre-

mière impulsion radiofréquence à 1800 et le milieu de l'in-

tervalle de temps entre les première et seconde impulsions à

, sont pratiquement égales.

24 Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'on obtient lesdites projections en réorientant le

gradient de champ magnétique de génération d'image à l'inté-

rieur du plan de la tranche sélectionnée ( 102), de façon à

couvrir au moins un arc de 180 .

Procédé de génération de données d'image de résonance magnétique nucléaire (RMN) en utilisant des séquen- ces d'impulsions d'échos de spin multiples et des projections de transformation de Fourier bidimensionnelles, pour produire

des images ayant un meilleur rapport signal à bruit, caracté-

risé en ce que: (a) on excite sélectivement des spins nucléaires dans une tranche plane ( 102) à l'intérieur d'un échantillon ( 100), et on applique une impulsion de gradient

de champ magnétique de génération d'image, ayant une amplitu-

de programmable, dirigée selon un premier axe qui est contenu dans le plan de la tranche ( 102), et on applique ensuite à l'échantillon ( 100) une série d'impulsions non sélectives à

1800, à des intervalles de temps espacés, de façon à produi-

re une série correspondante de m signaux d'échos de spin

dans les intervalles qui suivent les impulsions à 1800, cha-

que écho de spin ayant un rapport signal à bruit associé; (b) on accomplit de façon répétée les opérations d'excitation sélective et chacune des opérations d'application, pour une succession de projections, le gradient de génération d'image programmable étant distinct pour chacune des projections successives et lesdits intervalles contenant un gradient de champ magnétique de génération d'image prédéterminé dirigé selon un second axe contenu dans le plan de la tranche ( 102) et pratiquement orthogonal au premier axe, pour toutes les projections successives; (c) on convertit chacune des séries de m signaux d'échos de spin de l'opération (a) en une série temporelle de valeurs, et on fait la moyenne temporelle de points correspondants des séries temporelles, pour produire une série temporelle moyenne de valeurs, représentative de tous les échos de spin, grâce à quoi le rapport signal à bruit est amélioré par un facteur lié à la racine carrée du nombre m d'échos de spin distincts dans la série de signaux d'échos de spin; (d) et on transforme la série temporelle moyenne de valeurs, obtenue à partir de m signaux d'écho

de spin, en employant des transformations de Fourier bidi-

mensionnelles, en données du domaine des fréquences représen-

tatives de données de signal de RMN moyennes pour des posi- tions spatiales prédéterminées dans l'échantillon ( 100), et on enregistre ces données du domaine des fréquences sous la

forme d'une image de RMN modifiée.

26 Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que les impulsions des séries d'impulsions à 1800 ont une phase alternée, et l'opération de conversion comprend en outre l'inversion sélective de la séquence temporelle de

valeurs alternées des séries temporelles de valeurs.

27 Procédé selon la revendication 26, caractérisé

en ce que les données traitées sont visualisées sous la for-

me de changements d'intensité ou de chrominance correspondant

aux données moyennes de densité de spin de RMLN.

28 Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'excitation sélective de la tranche plane ( 102) comprend l'application d'une impulsion radiofréquence à 900 en présence d'une première impulsion de gradient de champ

magnétique de génération d'image, dirigée de façon pratique-

ment perpendiculaire au plan de la tranche ( 102).

29 Procédé-selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme gaussienne,

à la fréquence de RMN.

Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme en sinc(bt), à la fréquence de RIN, 31 Procédé selon la revendication 25, caractérisé

en ce que l'excitation sélective est suivie par l'applica-

tion d'une seconde impulsion de gradient de champ magnétique

de génération d'image, dirigée à l'opposé du premier gra-

dient de champ magnétique de génération d'image, pendant une durée suffisante pour rétablir la phase de spins nucléaires déphasés précédemment, qui se trouvent à l'intérieur de la

tranche plane ( 102).

32 Procédé selon la revendication 31, caractérisé en ce que le gradient de champ magnétique de génération d'image prédéterminé est pratiquement constant au cours du

temps pendant la génération des signaux d'échos de spin.

33 Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce qu' on applique unetriième impulsion de champ magnéiqu e entre

les applications des excitations sélectives et de la premiè-

re impulsion radiofréquence à 1800, avec une direction pra-

tiquement identique au gradient de champ magnétique de géné-

ration d'image prédéterminé, et avec une amplitude telle que l'intégrale de la troisième impulsion de champ magnétique, par rapport au temps, soit pratiquement égale à l'intégrale,

par rapport au temps, de l'impulsion de gradient de champ.

magnétique de génération d'image prédéterminé, depuis l'ins-

tant qui suit immédiatement l'impulsion à 1800, jusqu'à l'instant situé en position médiane entre les première et

seconde impulsions radiofréquences à 180 .

34 Procédé de génération de données d'image de

résonance magnétique nucléaire (RMN) en utilisant des séquen-

ces d'impulsions d'échos de spin multiples et des projections de transformation de Fourier bidimensionnelles, pour produire des images ayant un rapport signal à bruit amélioré et

représentant pratiquement le paramètre de relaxation trans-

versale T 2, caractérisé en ce que: (a) on excite sélective-

ment des spins nucléaires dans une tranche plane ( 102) d'un échantillon ( 100) et on applique à cet échantillon ( 100) une série d'impulsions non sélectives à 1800 à des intervalles de temps espacés, pour produire une série correspondante de m signaux d'échos de spin dans les intervalles qui suivent ces impulsions, chaque écho de spin ayant un rapport signal à

bruit associé; (b) on accomplit de façon répétée les opéra-

tions d'excitation sélective et d'application pour une succession de projections, en utilisant des gradients de génération d'image distincts pour chaque projection de la succession de projections; (c) on convertit deux au moins des séries de signaux d'échos de spin en au moins deux autres séries temporelles respectives de valeurs, et on fait la moyenne temporelle de points correspondants des deux séries temporelles, au moins, pour produire une première série temporelle moyenne de valeurs, grâce à quoi le rapport l signal à bruit est amélioré par un facteur lié à la racine

carrée du nombre m d'échos de spin convertis; (d) on conver-

tit au moins deux autres séries de signaux d'échos de spin en au moins deux autres séries temporelles respectives de

valeurs, et on fait la moyenne temporelle de points corres-

pondants des deux autres séries temporelles, au moins, pour produire une seconde série temporelle moyenne de valeurs ayant un rapport signal à bruit amélioré par un facteur lié à la racine carrée du nombre d'échos de spin convertis (e) on transforme les première et seconde séries temporelles moyennes en premières et secondes données du domaine des fréquences représentatives de données de densité de spin de RMN pour les mêmes projections spatiales prédéterminées à travers la tranche ( 102), et on enregistre ces données du domaine des fréquences; (f) on reconstitue à partir des données enregistrées du domaine des fréquences provenant de

projections successives, des données modifiées représentati-

ves des premières données moyennes de densité de spin à des

positions particulières dans la tranche ( 102), et on enregis-

tre ces données modifiées sous la forme d'éléments indivi-

duels d'une premièrematidce correspondant à ces positions par-

ticulières de la tranche ( 102); (g) on reconstitue à partir des secondes données enregistrées du domaine des fréquences provenant de projections successives, des données modifiées représentatives des secondes données moyennes de densité de spin à des positions particulières dans la tranche ( 102) et on enregistre ces données modifiées sous la forme d'éléments individuels d'une secondematrice corresprndant aux positions particulières de la tranche ( 102), les éléments individuels correspondants des première etseconde matrices concernant la même position particulière de la tranche ( 102); et (h) on détermine une valeur de temps de relaxation transversale pour chacune des positions particulières de la tranche ( 102), en utilisant les premières et secondes données moyennes de

densité de spin, et on enregistre les valeurs de T 2 résultan-

tes dans une matrice de positions correspondant à des posi-

tions particulières de la tranche ( 102).

Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que les impulsions de la série d'impulsions à 1800 ont

une phase alternée, et les opérations de conversion compren-

nent en outre l'inversion de la séquence temporelle de valeurs alternées des première et seconde séries temporelles

de valeurs.

36 Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'on présente sur des moyens de visualisation ( 432) la matrice de positions de valeurs de T 2, et on lui donne une configuration destinée à faciliter son interprétation

visuelle sous la forme de changements d'intensité qui corres-

pondent aux valeurs de T 2.

37 Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'on présente sur des moyens de visualisation ( 432) la matrice de positions de valeurs de T 2, et on lui donne une configuration destinée à faciliter son interprétation

visuelle sous la forme de changements d'intensité ou de chro-

minance qui correspondent aux valeurs de T 2.

38 Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'on présente sur des moyens de visualisation ( 432) la matrice de positions de valeurs de T 2 ' et on lui donne une configuration destinée à faciliter son interprétation visuelle, sous la forme de matrices imprimées de symboles

alphanumériques particuliers correspondant aux valeurs de T 2.

39 Procédé selon la revendication 34, caractérisé en ce que l'excitation sélective de la tranche plane ( 102) comprend l'application d'une impulsion radiofréquence à 900 en présence d'une première impulsion de gradient de champ magnétique de génération d'image, dirigée de façon pratique-

ment perpendiculaire au plan de la tranche ( 102).

Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une porteuse radiofréquence modulée avec une forme gaussienne, à

la fréquence de RMN.

41 Procédé selon la revendication 39, caractérisé en ce que l'impulsion d'excitation sélective consiste en une

porteuse radiofréquence modulée avec une forme en sinc(bt), -

à la fréquence de RMN.

42 Procédé selon la revendication 34, caractérisé

en ce que l'excitation sélective est suivie par l'applica-

tion d'une seconde impulsion de gradient de champ magnétique

de génération d'image, dirigée à l'opposé du premier gra-

dient de champ magnétique de génération d'image, pendant une durée suffisante pour rétablir la phase de spins nucléaires déphasés précédemment, qui se trouvent à l'intérieur de la

tranche plane ( 102).

43 Procédé selon la revendication 34, caractérisé

en ce qu'on applique un troisième gradient de champ magnéti-

que de génération d'image, dirigé de façon pratiquement

orthogonale au premier gradient de champ magnétique, et con-

tenu dans le plan de la tranche sélectionnée ( 102), sous la

forme d'une série d'impulsions entre l'application de l'im-

pulsion à 900 et les impulsions à 1800, et entre des impul-

sions radiofr-équences à 1800 successives.

44, Procédé selon la revendication 43, caractérisé

en ce que le troisième gradient de champ magnétique de géné-

ration d'image est pratiquement constant dans le temps pen-

dant la génération des signaux d'échos de spin.

45 Procédé selon la revendication 44, caractérisé en ce que les intégrales par rapport au temps de la troisième impulsion de gradient de champ magnétique de génération

d'image, pendant son application entre les impulsions radio-

fréquences à 900 et à 1800, et son application entre la pre-

mière impulsion radiofréquence à 1800 et le milieu de l'in- tervalle de temps entre les première et seconde impulsions à

1800,sont pratiquement égales.

46 Procédé selon la revendication 45, caractérisé en ce qu'on obtient lesdites projections en appliquant un quatrième gradient de champ magnétique de génération d'image, dirigé de façon orthogonale au premier gradient de champ magnétique de génération d'image et au troisième gradient de champ magnétique de génération -d'image, pendant l'intervalle entre l'impulsion à 90 et la première impulsion à 1800, l'impulsion du quatrième gradient de génération d'image

ayant une amplitude programmable qu'on fait varier.