FR2628839A1

FR2628839A1 - Procede de mesure des effets des courants de foucault

Info

Publication number: FR2628839A1
Application number: FR8803582A
Authority: FR
Inventors: Patrick Le Roux
Original assignee: Thomson CGR
Current assignee: General Electric CGR SA
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-22
Anticipated expiration: 2008-03-18
Also published as: EP0407422A1; WO1989008852A1; FR2628839B1; JPH0418856B2; JPH03500016A; US5126672A

Abstract

On mesure les effets des courants de Foucault pendant une période TM longue dans une machine RMN en plaçant dans cette machine une sonde possédant un matériau susceptible de résonance magnétique ayant un temps de relaxation spin-spin faible, et en procédant à une réitération PR de l'excitation 17-19 électromagnétique d'un signal de résonance dans ce matériau et à la mesure du signal 20-22 de RMN de désexcitation qui en résulte, d'autant plus souvent de fois que la période pendant laquelle les effets des courants de Foucault sont à prendre en compte est longue. On montre que cette manière de faire permet d'apprécier justement les corrections à appliquer sur des impulsions de gradient 23-24 de champ réel.

Description

) RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 839 (à n'utilhser que pour

les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction)

DE LA PROPRIET!É INDUSTRIELLE

DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE N d'enregistrement national: 88 03582 PARIS

( Int Cl': G 01N 24/08.

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1

Date de dépôt: 18 mars 1988. ( Demandeur(s): Société dite: THOMSON CGR, Société

anonyme. - FR.

) Priorité:

( Inventeur(s): Patrick Le Roux, Cabinet Ballot-Schmit.

Date de la mise à disposition du public de la

demande: BOPI " Brevets " n 38 du 22 septembre 1989.

( Références à d'autres documents nationaux appa-

rentés: (r Titulaire(s)

( Mandataire(s): Cabinet Ballot-Schmit.

( Procédé de mesure des effets des courants de Foucault.

On mesure les effets des courants de Foucault pendant 's t

une période TM longue dans une machine RMN en plaçant. ..

dans cette machine une sonde possédant un matériau suscep- -

tible de résonance magnétique ayant un temps de relaxation spin-spin faible, et en procédant à une réitération PR de 2 l'excitation 17-19 électromagnétique d'un signal de résonance __ I_

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dans ce matériau et à la mesure du signal 20.22 de RMN de désexcitation qui en résulte; d'autant plus souvent de fois que I = la période pendant laquelle les effets des courants de Foucault PR 22

sont à prendre en compte est longue. On montre que cette -

manière de faire permet d'apprécier justement les corrections à appliquer sur des impulsions de gradient 23-24 de champ réel. cc <o N IL D Vente des fascicules à l'IMPRIMERIE NATIONALE, 27, rue de la Convention -75732 PARIS CEDEX 15

-A- 2628839

PROCEDE DE MESURE DES EFFETS DES COURANTS DE FOUCAULT

La présente invention a pour objet un procédé de mesure, pendant une période de temps donnée, des effets des courants de FOUCAULT. Ce procédé est principalement destiné à être mis en oeuvre en médecine dans des expérimentations de résonance magnétique nucléaire (RMN). Il y sert à mesurer les effets résultant de

l'application d'impulsions de gradient de champ magnéti-

que, au moyen de bobines de gradient de champ magnéti-

que, dans une machine d'imagerie par RMN.

On connaît l'imagerie par résonance magnétique nucléaire. Dans des expériences d'imagerie selon de tels procédés, on place un corps, dont on veut donner des images de parties intérieures, dans une région o est créé, par un aimant, un champ magnétique homogène intense B0. Sous l'effet de ce champ intense les moments magnétiques des particules du corps s'orientent dans la direction du champ magnétique homogène. On soumet

ensuite ces moments magnétiques à une exitation, élec-

tromagnétique radiofréquence tendant à les faire bascu-

ler de cette orientation. On peut, à l'issue de l'exci-

tation, mesurer un signal de résonance de désexcitation dit de RMN, représentatif des parties internes de ce corps. Ce signal correspond au retour de l'orientation des moments magnétiques, en un mouvement de précession, vers leur orientation initiale. Cependant, au cours d'une telle expérimentation, toutes les particules

résonnent en même temps. Elles apportent leur contribu-

tion simultanément au signal mesuré.

Pour permettre de discriminer dans ce signal les parts relatives à chacune de ces parties, pour en

reconstruire l'image, il est connu de coder magnétique-

ment l'espace o se trouve placé le corps à imager pendant l'excitation, entre l'excitation et la mesure du signal de désexcitation, ou même pendant la mesure de ce signal de désexcitation. Ces codages sont appliqués par des bobines produisant un champ magnétique de codage particulier. Ces champs magnétiques particuliers ont une

composante essentielle, mesurée parallèlement à l'orien-

tation du champ magnétique homogène, dont la valeur évolue dans l'espace en fonction des coordonnées d'un

point de cet espace o cette composante agit.

Classiquement il est connu de repérer l'espace d'examen avec un repère orthonormé XYZ. Généralement la

direction Z est la direction attribuée au champ magnéti-

que homgène. Les bobines de gradient produisent alors des champs magnétiques dont la composante essentielle, mesurée selon Z, est fonction de X pour une bobine dite de gradient X, est fonction de Y pour une bobine dite de gradient Y et est fonction de Z pour une bobine dite de gradient Z. On sait, ensuite, connaissant une séquence au cours de laquelle une excitation et des codages magnétiques d'espace ont été appliqués, extraire du signal de désexcitation mesuré, des informations relatives à la répartition des différentes particules dans le corps. En fait, cette répartition ne peut être déterminée qu'après une réitération de ces séquences

d'acquisition. Au cours de cette réitération les coda-

ges, les gradients de champ, sont modifiés d'une sé-

quence à l'autre.

Une des particularités des gradients de champ créés est donc qu'ils sont pulsés. Ils sont établis, ils persistent pendant une durée prédéterminée, puis ils sont coupés. Or leur établissement ou leur coupure sont par essence la cause de courant de FOUCAULT. En effet, une machine de RMN comporte l'aimant pour produire le champ homogène, une antenne pour appliquer l'excitation électromagnétique radio fréquence, et les bobines de gradient proprement dites. Lorsque l'aimant est de type supraconducteur il comporte en outre un écran suscepti- ble d'amortir l'énergie magnétique créé, au cas o, par accident, le phénomène de supraconductivité qui permet d'entretenir le champ viendrait à défaillir (par défaut

du système de refroidissement de l'aimant par exemple).

Tous ces dispositifs sont mécaniquement soutenus par des

structures métalliques, quand ils ne sont pas métalli-

ques eux mêmes, et sont donc susceptibles de laisser se

développer des courants de FOUCAULT au moment de l'é-

tablissement et de la coupure des impulsions de gradient de champ. Et de tels courants de FOUCAULT sont eux même la cause de champs magnétiques parasites proportionnels à leurs intensités. De plus les courants de FOUCAULT présentent une réponse différée dans le temps par

rapport à l'action qui leur donné naissance.

On a tenté de réduire les effets des courants de FOUCAULT en réduisant la self inductance constituée par les parties métalliques. On a- aussi préconisé de neutraliser, à l'endroit de ces parties métalliques, le potentiel vecteur magnétique créé, en adjoignant pour chaque bobine de gradient une autre bobine de gradient, dite compensatrice ayant un effet neutralisateur à l'endroit de ces parties métalliques mais n'ayant pas d'effet néfaste dans la zone névralgique d'examen à l'intérieur de l'aimant. Cependant, ces solutions ne

sont pas complètement suffisantes.

En effet, une des particularités du signal de RMN de désexcitation mesuré est d'être rapidement évanescent. Cette evanescence est liée essentiellement au défaut d'homogénéité du champ magnétique principal de la machine. En effet, indépendamment des impulsions de codage appliquées, les moments magnétiques retournent à leur orientation initiale en précessant à une fréquence

fonction de l'intensité du champ magnétique principal.

Compte tenu des défauts d'homogénéité des différentes régions de la zone d'examen de l'aimant, des moments magnétiques en phase à l'origine peuvent se retrouver rapidement en opposition de phase les uns par rapport aux autres. Du fait de leur différence de fréquence de précession ces phase se décalent. De sorte que les signaux de RMN, produits par des particules situées dans

les différentes régions du corps tendent à se neutrali-

ser au bout d'un certain temps. Dans ces conditions,

leur mesure ne donne plus de résultat.

Pour éviter cet effet, il a été provoqué au moyen d'un procédé dit à écho de spin (ou éventuellement avec un procédé dit à écho de gradient) une réflection de la dispersion de phase due aux inhomogénéités du champ magnétique principal. La conséquence de cette réflection de la dispersion est que le signal de RMN renaît, après la réflex ion, au bout d'une durée égale à celle qui a séparé la naissance du signal de RMN de cette réfle Xion elle-même. Le signal prélevé à l'issue d'une telle première réfle Xion est dit signal de premier écho. On peut, avec les signaux de premier écho mesurés dans toutes les séquences, produire une image dite de premier écho. Cependant, le phénomène de la réflexion de la dispersion de phase évolue, après la renaissance, comme une dispersion de phase proprement dite. Il est alors

possible au cours de chaque séquence d'acquisition-

mesure de réitérer l'action de réfle xion de manière à donner naissance à un signal de RMN de deuxième écho, et ainsi de suite de troisième écho, et même de quatrième écho ou plus. L'évolution du signal de RMN entre le

premier écho et le quatrième écho peut être très révéla-

trice de l'évolution du temps de relaxation spin-spin, dit aussi T2, des particules sous examen. Bien que le signal de quatrième écho soit plus difficilement mesura- ble parce qu'il est beaucoup plus faible que le signal

de premier écho, sa signification physique est impor-

tante car elle permet de mesurer avec précision le temps de relaxation T2 recherché. Or les compensations des effets de courants de FOUCAULT, envisagées dans l'état de la technique, sont peu efficaces pour éliminer les influences de ces courants de FOUCAULT sur les signaux de RMN de quatrième écho qui renaissent bien plus tard

àprès l'excitation.

Une autre méthode plus connue, et utilisée dès l'origine dans les machines de RMN, a consisté pour éliminer les effets des courants de FOUCAULT au moment de l'application des impulsions de gradient, à faire parcourir les bobines de gradient productrices de ces

champs magnétiques de gradient, par des courants élec-

triques dont l'intensité tient déjà compte de l'effet perturbateur de ces courants de FOUCAULT. De sorte que le champ magnétique de grandiant créé est alors en principe parfait. Associée aux premières techniques de compensation des effets des courants de FOUCAULT, cette méthode donne de bons résultats dans la mesure o on est susceptible de connaître avec suffisamment de précision

les intensités des courants électriques à faire parcou-

rir dans ces bobines pour que cette compensation se

produise.

Compte tenu de ce qui a été expliqué précédemment, et notamment du fait que le signal de quatrième écho est à mesurer, il est important d'avoir neutralisé les effets des courants de FOUCAULT jusqu'au moment de cette mesure de ce signal de quatrième écho. Or, dans une séquence d'excitationmesure, la mesure du signal de RMN de quatrième écho est effectuée bien après l'excitation elle-même. Avec des temps d'écho de l'ordre de 60 millisecondes, le quatrième écho est mesuré au bout d'une durée sensiblement égale à 240 millisecondes après la naissance du signal de RMN. Il importe donc de connaître pendant toute cette durée, les effets des courants de FOUCAULT. Cette mesure est complexe en sens qu'au bout d'une telle durée les effets de tels courants

de FOUCAULT sont faibles: leur mesure est peu précise.

Par contre leurs effets sont très perturbateurs.

Le principe de la mesure des effets des courants de FOUCAULT par utilisation d'une sonde de RMN a été décrit par P. HEUBES au congrès de la Society of Magnetic Resonance in Medicine, résumé des conférences page 315, en 1984. Une autre présentation en a été faite par E.

YAMAMOTO et H. KOHNO et publiée dans le J. PHYS.: SCI.

INSTRUM. N 19 de 1986, et enfin, par Frantz SCHMITT au congrès de la même Society of Magnetic Resonance in Medicine de 1987, résumé des conférences page 445. Le principe de ces mesures consiste à placer une sonde de RMN en un endroit adéquat des machines, à exciter

électromagnétiquement le matériau susceptible de réso-

nance magnétique contenu dans cette sonde, à le soumet-

tre à une impulsion de gradient de champ caractéristi-

que, à mesurer l'évolution du signal de résonance au cours du temps, et à comparer cette évolution à une évolution théorique attendue correspondant à un gradient

de champ parfait à l'endroit o se trouve la sonde.

Il est rapidement apparu, puisque la sonde ne peut

pas physiquement être de dimension nulle, qu'un phéno-

mène d'opposition de phase se produit, au bout d'un certain temps, entre des contributions au signal de RMN fournies par des parties de la sonde se trouvant à une

de ses extrémités et à une autre, par rapport à l'ori-

entation du gradient de champ. En définitive, le gradient de champ à évaluer agit dans la sonde comme une inhomogénéité du champ magnétique principal: il rend le signal de résonance de la sonde evanescent. Cette evanescence se produit même si, comme il se doit, le matériau résonant de la sone à un temps de relaxation T2 long (plus long que la durée de la séquence avec quatre échos). Pour éviter cette évanescence, qui empêche la mesure du signal de RMN de la sonde au bout d'une durée suffisamment longue (250 millisecondes, ou 500 millisecondes) il a été imaginé, dans le deuxième document cité, de provoquer un écho de spin du signal de RMN mesuré dans la sonde. Compte tenu de l'application de l'impulsion de gradient de champ à mesurer, entre l'impulsion d'excitation et l'impulsion d'écho de spin, il importe pour provoquer la renaissance du signal de RMN dans la sonde de replacer, symétriquement par rapport à l'impulsion d'écho de spin, une impulsion de gradient de même sens et de même valeur que l'impulsion de gradient dont on cherche à évaluer les effets des

courants de FOUCAULT.

Dans le troisième document cité, plutôt que de provoquer un phénomène d'écho de spin, on provoque un phénomène d'écho de gradient en utilisant une impulsion

de gradient à évaluer dont le sens s'alterne régulière-

ment au cours de la mesure, un certain nombre de fois.

cependant, ceci ne contre pas l'effet de l'inhomogénéité

du champ B0 qui tend toujours à déphaser les aimanta-

tions. Toutes ces techniques présentent l'inconvénient que la forme des impulsions de gradient dont on cherche à évaluer les effets des courants de FOUCAULT est alors imposée. Pour l'essentiel cette forme est liée à la notion d'écho dont les particularités de provocation de la, renaissance du signal de RMN sont ainsi mises à profit. En effet, dans une séquence de RMN, la pluspart des impulsions de gradient n'ont pas de caractère symétrique ni alterné. Il en résulte comme conséquence que la mesure des effets des courants de FOUCAULT, par

de telles méthodes, ne peut être qu'une mesure théori-

que. Et l'utilisation de ses résultats ne peut produire qu'une modélisation mathématique de l'effet de ces courants. On en déduit ultérieurement, d'une manière pratique, les intensités des courants à faire passer dans les bobines de gradient de champ de manière à supprimer les effets des courants de FOUCAULT. Cependant cette modélisation théorique est génante. Elle conduit à

une théorie complexe et peut maniable.

Ainsi par exemple, il n'est pas possible de créer une boucle de régulation prenant en compte une mesure pour agir simplement sur une valeur d'intensité en vue de remédier à ces défauts. On ne peut pas utiliser

directement le signal de la sonde comme signal d'erreur.

L'invention a pour objet de remédier à ces inconvé-

nients en choisissant une voie de mesure diamétralement opposée. Dans I'état de la technique citée, pour que le signal continue à être mesurable, il était nécessaire de choisir un matériau susceptible de résonance magnétique dans la sonde avec un temps de relaxation spin-spin long, si possible ce temps était bien plus long que la durée au bout de laquelle on désire connaitre les effets des courants de FOUCAULT. De sorte qu'au bout de cette durée, le signal de RMN dans la sonde était encore mesurable pour apprécier ses effets. Par opposition, dans l'invention, on procède différemment. On choisit au contraire un matériau susceptible de résonance magnétique mais dont le temps de relaxation spin- spin est très faible. Dans un exemple on le prend de l'ordre (5 millisecondes) du temps d'evanescence du signal de RMN, évanescence due & l'inhomogénéité créé par le gradient à mesurer. La durée de ce temps d'évanescence

est due à la taille de la sonde (de l'ordre de 2 milli-

mètres) et à l'altération de la fréquence de précession

sur une telle distance pour un gradient de champ magné-

tique de valeur donnée (0,25 Gauss par centimètre). De

préférence cette valeur donnée est une valeur intermé-

diaire par rapport à la valeur nom inale d'un gradient réel à mettre en oeuvre. En choisissant un matériau avec un temps T2 faible on assure l'indépendance des mesures

successives les unes par rapport aux autres.

Pour connaître le signal tout au long de la dé-

croissance de l'effet des courants de FOUCAULT, il est

alors procédé à une répétition de l'excitation électro-

magnétique de la sonde et à des mesures consécutives du signal de RMN de désexcitation qu'elle réémet. On réexcite aussi souvent de fois, et à tous les instants de la séquence, qu'il est nécessaire. Autrement dit, dans une séquence particulière selon l'invention, on applique l'impulsion de gradient, hors la présence d'une impulsion d'excitation dans la sonde, on coupe cette impulsion de gradient (on est alors en présence de la traînée de cette impulsion: ce qui nous intéresse), on excite la sonde régulièrement pendant cette traînée, et on mesure à chaque fois un signal de désexcitation. On montre qu'en agissant ainsi on peut connaître avec suffisamment de précision les longues constantes de temps de décroissance des effets des courants de FOUCAULT, sans avoir à imposer de forme de gradient spécifique à la mesure de ces courants de FOUCAULT, mais en choisissant au contraire des formes d'impulsion de gradient tout à fait comparables à celles qui sont ultérieurement mises en oeuvre dans les séquences

d'imagerie proprement dites.

L'invention a donc pour objet un procédé de mesure, pendant une période de temps, des effets des courants de FOUCAULT, ces effets résultant de l'application d'une impulsion de gradient de champ magnétique, au moyen d'une bobine de gradient de champ magnétique, dans une machine pour effectuer des expérimentations de RMN comportant les étapes suivantes:

- on place une sonde contenant un matériau suscep-

tible de résonance magnétique dans la machine, - on soumet la sonde à une impulsion de gradient, - on excite la sonde au moyen d'une excitation électromagnétique radio-fréquence, - on mesure le signal de RMN de la sonde, résultant de cette excitation et de cette impulsion de gradient, à des instants auxquels on désire connaitre les effets de ces courants de FOUCAULT, caractérisé en ce que: - on réitère l'excitation plusieurs fois pendant la période, - et on choisit un matériau avec un temps de relaxation spin-spin'inférieur à la durée qui sépare les

réitérations.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui suit et à l'examen des figures qui

l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - figure 1: une machine pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention.; - figures 2a à 2c: des diagrammes temporels d'une séquence d'excitation-mesure utilisable pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention; - figures 3a et 3b: le diagramme fréquentiel du signal de précession libre prenant naissance dans la

sonde du fait de la taille de cette sonde, de sa posi-

tion, et de l'importance du gradient de champ. La figure 1 montre schématiquement une machine de

RMN pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Cette machine comporte, représenté symboliquement par une bobine 1 un aimant pour produire un champ magnétique Bo homogène et intense dans une zone d'examen 2 o est censé être placé un corps à imager. La machine comporte en outre une antenne, par exemple du type à barres rayonnantes 3 à 6, pour induire dans la zone 2 au moment

de l'examen des impulsions d'excitation électromagné-

tiques radio-fréquence produites par un générateur 7.

De manière à coder l'espace et à permettre la discrimi-

nation des contributions, dans le signal de RMN, des parties du corps aux parties des images, la machine comporte en outre des bobines de gradient symbolisées

par les dispositifs 8 et 9 et alimentées par un généra-

teur d'impulsion de gradient 10. Un circuit de réception 11 permet de recevoir le signal de RMN de désexcitation

émis par les particules du corps à l'issue de l'exci-

tation. Un dispositif de visualisation 12 permet de montrer des images des coupes du corps sous examen dans

la machine après traitement des signaux de RMN reçus.

L'ensemble de ces moyens fonctionne sous le commandement d'un séquenceur 13 qui organise l'application des impulsions d'excitation, des impulsions de gradient de

champ, et la mesure du signal de RMN.

D'une manière connue, pour la mesure des effets des courants de FOUCAULT dans la structure (non représentée) de la machine, on utilise une sonde 14, constituée essentiellement d'une petite quantité 15 d'un matériau susceptible de résonance magnétique et d'une antenne associée 16. La sonde est plaçée dans la zone d'examen 2 de la machine. L'antenne 16 sert à prélever le signal de

RMN émis par le matériau 15 sous l'effet d'une excita-

tion appliquée par l'antenne 3 à 6. Cependant l'exci- tation peut aussi être appliquée par l'antenne 16 en commandant le fonctionnement de cette antenne par le séquenceur, et en interposant, dans sa liaison au générateur 7 et au récepteur 11, un duplexeur. En fonctionnement normal le récepteur 11 peut par ailleurs, être raccordé par un duplexeur (non représenté), à l'antenne à barres 3 à 6. Il peut aussi être raccordé à une antenne de surface posée sur le corps du patient à

l'endroit à imager.

S15 Les figures 2a à 2c montrent respectivement les signaux d'excitation radio-fréquence RF, les signaux de

gradient G, et les signaux de RMN reçus S. L'expérimen-

tation mise en oeuvre dans l'invention comporte essentiellemnent des excitations radiofréquences telles que 17 à 19 donnant naissance, à chaque fois, à des

signaux de précession libre respectivement 20 à 22.

L'impulsion de gradient dont on cherche à évaluer les effets des courants de FOUCAULT est, par exemple, l'impulsion 23. La valeur constante de cette impulsion à son sommet est située sensiblement à la moitié-de la valeur d'une grandeur nom inale GN d'un gradient de champ utilisable avec cette machine. De cette manière l'étude de l'impulsion de gradient est faite dans la

gamme de variation linéaire de cette impulsion.

Bien entendu les évaluations des effets des cou-

rant< de FOUCAULT sont faites bobine de gradient par bobine de gradient. Dans un exemple, la bobine de gradient étudiée est une bobine de gradient produisant un gradient selon Z (figure 1). La figure 2b montre le temps de descente 24 de l'impulsion de gradient 23, et la trainée 25 du champ magnétique qui subsiste et qui correspond aux effets des courants de FOUCAULT produits par l'impulsion de gradient 23, après la coupure de cette impulsion. La durée de cette traînée est longue,

ses constantes de temps de décroissance sont grandes.

Compte tenu de la nécessité de connaître les effets des courants de FOUCAULT pour des échos du signal de RMN de rang élevé dans les séquences, la mesure de la valeur de cette trainée doit être faite sur une durée longue TM du même ordre que les séquences d'excitation les plus longues que la machine peut permettre de mettre en oeuvre. Dans un exemple pratique, avec un gradient de champ de l'ordre de 0,25 Gauss par centimètre, et avec une sonde 14 dont le matériau 15 est contenu dans une sphère de l'ordre de 2 millimètres, l'existence du signal de RMN de la sonde est brève: elle est de l'ordre de 5 millisecondes. Ceci est particulièrement visible en examinant sur la figure 2c les réponses 20 à 22. On conçoit en conséquence que la dispersion de phase due à la présence de l'impulsion de gradient 23, ou de sa trainée 25 qu'on cherche à mesurer, est telle qu'au bout de la durée TM aucun signal RMN ne sera plus mesurable. C'est pour cette raison que, dans l'état de la technique, d'une part on utilisait un phénomène d'écho, pour faire renaître les signaux de RMN de la sonde au bout d'une durée double de-la durée qui sépare l'excitation de la sonde de l'instant o on provoque l'écho, et que d'autre part on choisissait un temps de relaxation spin-spin T2 long. De cette manière, au moment de la fin de la durée TM ce signal de RMN,

renaissant sous l'effet d'un écho, était encore mesura-

ble. En pratique, les sondes -de l'état de la technique

contenaient de l'eau pure.

A l'opposé, dans l'invention, on choisit un maté-

riau présentant un temps de relaxation spin-spin T2 faible. Ceci est pénalisant puisqu'on ne dispose alors que de peu de temps pour mesurer le signal de RMN. Par contre on peut réexciter relativement fréquemment le

matériau de la sonde sans faire naître, dans ce maté-

riau, des phénomènes analogues à un phénomène de type SSFP (Steady State Free Precession dans la littérature anglo-saxonne) entre les différentes excitations. Ces phénomènes de type SSFP, qui sont tels qu'il y aurait alors un rejet du signal de RMN dû à une excitation dans

le signal de RMN d'une excitation suivante, fausse-

raient alors les résultats de mesure. En pratique on a

choisi comme matériau susceptible de résonance magnéti-

que de l'eau additionnée de sulfate de cuivre. Cependant

d'autres matériaux sont tout aussi envisageables.

En pratique pendant une durée de mesure TM de l'ordre de 500 millisecondes on peut alors faire vingt réitérations de l'excitation 18 et de la mesure 21 du

signal de RMN. On obtient ainsi une période de répéti-

tion PR de l'ordre de 25 millisecondes. En choisissant un matériau dont le T2 est au moins cinq fois plus faible, par exemple de l'ordre de 5 millisecondes, on trouve en fait généralement des matériaux dont le T1, le temps de relaxation spin-réseau, est de l'ordre de 30 millisecondes. Comme la durée T1 est alors du même ordre que la durée PR il convient, au moment de l'application

des impulsions 17 à 19, de ne pas provoquer un bascule-

ment total de l'aimantation longitudinale des moments

magnétiques des particules. Au contraire on fait bascu-

ler cette aimantation d'un angle faible, par exemple de degrés. De telle sorte qu'on puisse considérer qu'à l'issue de la durée T1 l'aimantation longitudinale a été complètement restaurée. Ceci ne serait pas le cas si le

basculement avait été maximum, si le basculment d'orien-

tation ayait été de 90 degrés. Il en résulte que les signaux de RMN 20 à 22 mesurés à l'issue de chacune de ces excitations sont tout à fait comparables entre eux. L'autre grand avantage est alors de pouvoirdisposer d'une mesure des signaux de RMN à des dates quelconques

au cours de la duée TM sans avoir eu à faire des conces-

sions sur la forme de l'impulsion 23.

La figure 2b montre en outre que l'excitation 17 est appliquée après la chute 24 de l'impulsion de gradient 23 à. évaluer. En outre, elle montre aussi un décalage DE entre la fin 24 de l'impulsion 23 et la date de l'application de l'impulsion 17. Cette durée DE doit être additionnée à toutes les périodes PR pour savoir à quel instant, par rapport à la chute 24 de l'impulsion 23, se situe la mesure. L'existence de la durée DE peut

en outre être mise à profit pour, en une autre expéri-

mentation avec une durée DE différente, mesurer les effets de la traînée 25 à des dates intermédiaires dans

les périodes PR. Par exemple on peut recommencer l'ex-

périence en faisant DE = mPR/n. Ainsi de suite, on peut avoir une connaissance temporelle aussi fine qu'on le désire des effets des courants de FOUCAULT en choisisant

m et n, m variant de O à n-l.

Sur la figure 1 on voit, pour la mesure d'un gradient Z, que la sonde 14 n'est pas placée au centre 26 de la machine mais plutôt à l'applomb d'une position 27 située à une distance L de ce centre. L'intérêt de ce

choix est le suivant. Si on place la sonde à une dis-

tance L du centre 26 par rapport à la direction du gradient considéré, on bénéficie, à l'endroit o cette sonde est placée, d'un codage de champ magnétique sensiblement égal au produit du gradient de champ à évaluer par la longueur de l'écart L. En conséquence, plus la sonde est placée loin du centre (dans la zone de linéarité du gradient bien entendu) plus la-mesure sera sensible. La figure 3a montre le spectre du signal de RMN prélevé par l'antenne 16. Si le gradient n'était pas présent, et s'il n'y avait pas d'effet de courant de FOUCAULT, la sonde resonnerait à une fréquence f0 dépendant de l'intensité du champ B0 et du rapport giromagnétique r du matériau de la sonde. En l'absence d'un gradient de champ, son signal résonnerait à la fréquence f0 même quelle que soit la place de cette sonde dans la machine. Par contre, en présence d'un gradient de champ, ou de la trainée 25 due au courant de FOUCAULT de l'impulsion de gradient correspondante,

le matériau magnétique de la sonde résonne à une fré-

quence fl décalée de la fréquence fo. Le décalage est proportionnel à l'amplitude du gradient d'une part et à la distance qui sépare la sonde du centre de la machine d'autre part. Lorsque les effets des courants de FOUCAULT se font de moins en moins sentir leur "gradient correspondant" se réduit de sorte que vers la fin de l'expérience la fréquence fl tend à se rapprocher de la fréquence fo. Pour les mêmes raisons d'ailleurs vers la fin de l'expérience, l'évanescence du signal de RMN est

moins rapide.

La figure 3b montre, en correspondance à la figure

3a, la sonde 15 placée à la distance L du centre 26.

Comme la sonde 15 n'est pas réduite à un point théori-

que, le signal de RMN produit par le moment magnétique des particules situées au centre 28 de la sonde 15 est différent du signal produit par les moments magnétiques des particules situées aux extrémités respectivement 29 et 30 de cette sonde selon la direction du gradient Z appliquée. Le spectre du signal correspondant à ces différentes contributions a une largeur Sf. Cette

largeur 6f est liée à la dimension d par la même rela-

tion que celle qui lie (fl - f0) à L. Comme la mesure de fl est ainsi faite à 6f près, on peut en déduire que la précision de la mesure est égale à Sf/(f1 - fo) qui est elle même équivalente à d/L. Dans l'exemple pratique choisi, o d est de l'ordre de 2 millimètres et o L vaut 10 centimètres, la précision ainsi obtenue est de

l'ordre de 2%.

Ceci est notablement insuffisant et en pratique il est nécessaire d'obtenir une précision de l'ordre de /10 000ème. Mais on sait qu'il existe des dispositifs 31 (figure 1), ou plus particulièrement des procédés mis en oeuvre par des ordinateurs, qui permettent de retrouver la fréquence centrale fl correspondant à la composante centrale d'amplitude la plus forte d'un spectre s'étalant- sur Sf. La connaissance de f1 peut alors avoir pour effet de réduire l'erreur de mesure dans un rapport 30. Dans ces conditions on atteint la

précision de 5/10000 recherchée.

L'utilisation d'une sonde autonome, c'est à dire possédant sa propre antenne d'émission et de réception

et son propre circuit de réception peut en outre s'a-

vérer particulièrement intéressante pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. En effet, le procédé de l'invention permet, à la sortie du dispositif 31 de recherche de la fréquence centrale du spectre du signal

de RMN de résonance de la sonde, de donner la valeur fl.

Cette valeur est directement représentative de l'effet

des courants de FOUCAULT au moment de leur mesure.

Autrement dit, au bout d'une durée TM après l'appli-

cation d'une impulsion de gradient, on connait l'histo-

rique de la traînée des effets de ces courant. Il est alors possible d'utiliser cette information délivrée par le dispositif 31 pour l'introduire dans un dispositif de

traitement 32 qui élabore une grandeur de correction.

Cette grandeur de corection peut elle-même être appli-

quée aux entrées du générateur de gradient 10. On réalise ainsi une régulation de la valeur des impulsions de gradient sans avoir à effectuer de modélisation théorique pour les déduire. Par contre, dans les méthodes de l'état de la technique cité, étant donné que les mesures des courants de FOUCAULT étaient

des mesures qui correspondaient à des impulsions spéci-

fiques de gradient de champ, les résultats de ces mesures ne pouvaient pas être transposés directement aux impulsions de gradient de champs effectivement mises en

oeuvre dans les séquences sans une analyse théorique.

cette analyse théorique s'opposait à la mise en oeuvre d'une contre réaction simple agissant en temps réel sur

le réglage des alimentations des bobines de gradient.

Quand la sonde est utilisée pour permettre une régula-

tion de la valeur des impulsions de gradient, cette sonde peut être laissée dans la machine, même quand une

expérimentation d'imagerie est entreprise sur un pa-

tient, sous réserve que l'antenne soit légèrement blindée. En effet, du fait de l'association de l'antenne 16 au matériau 15, le gain à l'endroit du matériau 15

est telle qu'un blindage léger suffit.

Avec le procédé de l'invention il est bien entendu aussi possible de se livrer à une modélisation théorique des effets des courants de FOUCAULT. Dans une solution particulièrement intéressante, on appliquera, pendant l'expérimentation elle-même, des impulsions de gradient de champ à des moments quelconques, et on les coupera également à des moments quelconques. La forme des impulsions de gradient appliquée est de préférence la même que la forme des impulsions effectivement mises en

oeuvre dans les expérimentations d'imagerie. Des techni-

ques connues d'identification de système permettent alors de trouver la fonction de transfert liant la commande des gradients et la réponse, mesurée par fl,

des courants de FOUCAULT.

Claims

REVENDICATIONS i - Procédé de mesure, pendant une période (TM) de temps donnés, des effets (25) des courants de FOUCAULT, ces effets résultant de l'application d'une impulsion (23) de gradient de champ magnétique, au moyen d'une bobine (8,9) de gradient de champ magnétique, dans une machine (1-13) pour effectuer des expérimentations de RMN, comportant les étapes suivantes - on place (L) une sonde (14) contenant un matériau (15) susceptible de résonance magnétique dans la ma- chine, - on soumet la sonde à une impulsion (23) de gradient, - on excite (3-7) la sonde au moyen d'une excita- tion (17-19) électromagnétique radio-fréquence, - on mesure (11) le signal (20-22) de RMN de la sonde résultant de cette excitation et de cette impul- sion à des instants (PR) auxquels on désire connaître des effets de ces courants de FOUCAULT, caractérisé en ce que - on réitère l'excitation plusieurs fois pendant la période, - et on choisit un matériau avec un temps de relaxation spin-spin inférieur à la durée qui sépare les réitérations. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les réitérations sont régulièrement réparties pendant la période.

3 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions i ou 2 caractérisé en ce que le temps de relaxa-

tion spin-spin est plus de cinq fois inférieur à la

durée qui sépare les réitérations.
4 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3 caractérisé en ce que l'impulsion de gradient est d'amplitude sensiblement égale à la moitié (GN/2) de l'amplitude nomminale qu'elle peut avoir. - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4 caractérisé en ce que la sonde est placée le

plus loin possible (L) du centre (26) de la machine.
6 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5 caractérisé en ce qu'on mesure la fréquence (fl) du signal de RMN résultant pour en déduire l'effet des courants ae FOUCAULT, et en ce qu'on soumet cette mesure de fréquence à un algorithme (31) de recherche de

fréquence centrale.
7 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 6 caractérisé en ce qu'on le recommence, en décalant (mPR/n) dans le temps les excitations des mesures par rapport à l'application (24) de l'impulsion

de gradient de champ.
8 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 7 caractérisé en ce qu'on utilise une sonde

(14) avec une antenne (16) d'excitation propre blindée.
9 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 8 caractérisé en ce qu'on excite le matériau magnétique de la sonde après (DE) l'application de

l'impulsion de gradient.

- Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 8 caractérisé en ce qu'on applique des comman-

des de gradient quelconques pendant les mesures pour modéliser les effets des courants de FOUCAULT
11 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 10 caractérisé en ce qu'on choisit des excita-

tions électromagnétiques radiofréquences dont l'angle de nutation estréglé en fonction de la période de répétition (PR) e t du temps de relaxation spin-réseau

du matériau, de manière à obtenir un maximum de signal.
12 - Procédé selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 11 caractérisé en ce qu'on choisit des excita-

tions dont l'intensité est inférieure de moitié à l'intensité d'une excitation nom inale utilisable avec

la machine.
13 - Mise en oeuvre du procédé selon l'une quelcon-

que des revendications 1 à 12, en même temps qu'une

expérimentation de RMN en vue d'annuler les effets des

courants de FOUCAULT.

1/2 FIG_1

X 9

12 Frequence o o _ énérateurthL

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>[' tAgrt Ih o-o\o é.érateurgradie Reception rechercnhel m I I Frequen.e ||e IS Tr it m t3 2 2/2

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FIG.2-aX 17 / FItL2-b 23 2 v v // 251 l

FIG-2' 324 25

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OE2 AL PR FIG_2-c20 22 Af FIG_3-a I fo fi

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FIG_3-b 1 25