FR2853080A1 - MULTIDIMENSIONAL INHOMOGENEOUS FIELD MAGNETIC RESONANCE PROCESS AND INSTALLATION - Google Patents
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Abstract
Procédé d'imagerie multidimensionnelle par résonance magnétique d'un échantillon (5) placé dans un gradient de champ magnétique principalement monodirectionnel le long d'une direction de gradient (z), dans lequel on soumet l'échantillon (5) à une séquence d'impulsions radiofréquences, et on détecte l'énergie émise par l'échantillon.On fait tourner l'échantillon (5) autour d'un axe, et on synchronise la séquence d'impulsions avec la rotation de l'échantillon de manière à coder la fréquence de résonance en fonction de la position.Method for multidimensional magnetic resonance imaging of a sample (5) placed in a mainly monodirectional magnetic field gradient along a gradient direction (z), in which the sample (5) is subjected to a sequence d radiofrequency pulses, and the energy emitted by the sample is detected. The sample (5) is rotated about an axis, and the sequence of pulses is synchronized with the rotation of the sample so as to code the resonant frequency as a function of the position.
Description
Procédé et installation d'imagerie multidimensionnelle parMethod and installation for multidimensional imaging by
résonance magnétique en champ inhomogène. magnetic resonance in an inhomogeneous field.
La présente invention est relative aux procédés 5 d'imagerie multidimensionnelle par résonance magnétique en champ inhomogène. The present invention relates to methods of multidimensional magnetic resonance imaging in an inhomogeneous field.
Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé d'imagerie multidimensionnelle par résonance magnétique d'un échantillon placé dans un gradient de champ 10 magnétique principalement monodirectionnel le long d'une direction de gradient, dans lequel on soumet l'échantillon à une séquence d'impulsions radiofréquences, et on détecte l'énergie émise par ledit échantillon. More particularly, the invention relates to a method for multidimensional magnetic resonance imaging of a sample placed in a mainly monodirectional magnetic field gradient along a gradient direction, in which the sample is subjected to a sequence of radiofrequency pulses, and the energy emitted by said sample is detected.
En imagerie par résonance magnétique nucléaire, on utilise des gradients de champ magnétique pulsés pour coder la fréquence de résonance des noyaux possédant un spin en fonction de leur position spatiale. Plutôt que de générer un gradient de champ magnétique avec un équipement 20 spécifique, il est connu et appliqué de se servir directement du champ de fuite d'un aimant comme gradient de champ magnétique, par exemple dans le cadre de la technique " STRAFI " (STRAy Field Imaging) présentée dans " Stray Field Imaging of Solids (STRAFI) ", Samilenko, Zick, Bruker 25 Report 1 (1990) 40-41. Néanmoins, dans ce cas, un fort gradient de champ magnétique n'est obtenu que dans une direction. Pour obtenir une image tridimensionnelle de l'échantillon à imager, on doit alors faire pivoter l'échantillon dans chacune des trois directions de 30 l'espace, par exemple mécaniquement à l'aide d'une sonde telle que celle décrite dans le document GB 2 268 275, prendre une image monodirectionnelle de l'échantillon le long de chacune de ces directions, et retrouver par calcul la densité de spin volumique de l'échantillon, ce qui 35 constitue un procédé trop long et fastidieux pour être mis en oeuvre de manière efficace. In nuclear magnetic resonance imaging, pulsed magnetic field gradients are used to code the resonance frequency of nuclei with a spin as a function of their spatial position. Rather than generating a magnetic field gradient with specific equipment, it is known and applied to directly use the leakage field of a magnet as a magnetic field gradient, for example in the context of the "STRAFI" technique ( STRAy Field Imaging) presented in "Stray Field Imaging of Solids (STRAFI)", Samilenko, Zick, Bruker 25 Report 1 (1990) 40-41. However, in this case, a strong magnetic field gradient is only obtained in one direction. To obtain a three-dimensional image of the sample to be imaged, the sample must then be rotated in each of the three directions of space, for example mechanically using a probe such as that described in the document GB 2 268 275, take a one-way image of the sample along each of these directions, and find by calculation the volume spin density of the sample, which constitutes a process too long and tedious to be implemented efficient manner.
La présente invention a notamment pour but de fournir un procédé simple et rapide permettant de fournir des images multidimensionnelles (2D ou 3D) d'un échantillon 5 placé dans un fort gradient de champ magnétique monodimensionnel. The object of the present invention is in particular to provide a simple and rapid method making it possible to provide multidimensional images (2D or 3D) of a sample 5 placed in a strong gradient of one-dimensional magnetic field.
A cet effet, selon l'invention, un procédé du genre en question est essentiellement caractérisé en ce qu'on fait tourner ledit échantillon autour d'un axe formant un 10 angle non nul avec ladite direction de gradient, de manière à ce que ladite direction de gradient soit successivement orientée, relativement à l'échantillon, le long d'au moins une première et une deuxième directions distinctes d'échantillon, et on synchronise ladite séquence d'impulsions avec la rotation de l'échantillon de manière à coder la fréquence de résonance en fonction de la position le long des au moins première et deuxième directions d'échantillon. To this end, according to the invention, a method of the kind in question is essentially characterized in that said sample is rotated about an axis forming a non-zero angle with said gradient direction, so that said gradient direction is successively oriented, relative to the sample, along at least first and second distinct sample directions, and said sequence of pulses is synchronized with the rotation of the sample so as to code the resonant frequency as a function of position along the at least first and second sample directions.
Grâce à ces dispositions, on peut coder au cours 20 d'une même période de rotation la fréquence de résonance des noyaux possédant un spin en fonction de leur position spatiale dans un gradient de champ magnétique ayant une direction principale fixe, tel le champ de fuite d'un aimant, et obtenir une image de Fourier multidimensionnelle 25 de l'échantillon. Thanks to these arrangements, it is possible to code during a same rotation period the resonance frequency of the nuclei having a spin as a function of their spatial position in a magnetic field gradient having a fixed main direction, such as the leakage field. of a magnet, and obtain a multidimensional Fourier image 25 of the sample.
Dans des modes de réalisation préférés de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - on synchronise ladite séquence d'impulsions avec 30 la rotation de l'échantillon en émettant une impulsion radiofréquence au moins quand la première et la deuxième direction d'échantillon sont orientées le long de ladite direction de gradient; - on soumet l'échantillon à une séquence 35 d'impulsions comportant au moins un temps d'acquisition indirecte au cours duquel la première direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient, et un temps d'acquisition directe, les temps d'acquisition étant séparés par un temps de 5 rotation pendant lequel la rotation de l'échantillon amène ladite deuxième direction d'échantillon le long de la direction de gradient et pendant lequel l'acquisition est stoppée; pendant au moins un temps de rotation, on soumet 10 l'échantillon à au moins une impulsion radiofréquence synchronisée avec la rotation de l'échantillon soit pour stocker soit pour refocaliser l'aimantation de l'échantillon; - on détecte la vitesse de rotation de 15 l'échantillon, et on utilise ladite vitesse détectée pour synchroniser la séquence d'impulsions avec la rotation de l'échantillon; - un signal électrique relatif à la position temporelle détectée de l'échantillon est utilisé pour 20 commander la séquence d'impulsions; - au cours de rotations successives de l'échantillon, on fait varier la durée des temps d'acquisition indirects de manière à coder l'énergie détectée en fonction des temps d'acquisition; - on calcule, à partir de l'énergie détectée codée, une image de Fourier de l'échantillon; - l'échantillon a été placé en une région du champ magnétique dans laquelle le gradient de champ magnétique est globalement constant; - l'acquisition d'image présente une erreur systématique connue liée au positionnement de l'échantillon dans un gradient non constant du champ magnétique et, au cours du calcul de l'image, on redresse l'image à l'aide d'une carte de champ de l'espace; le procédé comprend en outre une étape préliminaire au cours de laquelle on évalue ladite carte de champ en prenant une image de calibration d'un objet de géométrie connue, et en calculant la carte de champ nécessaire à appliquer à l'image de calibration pour représenter ladite géométrie connue; - l'échantillon tourne sensiblement par rapport à la direction de gradient pendant au moins un temps d'acquisition indirecte ou directe, ce qui induit une erreur systématique de l'image et, au cours du calcul de 10 l'image, on redresse numériquement l'image; - on soumet l'échantillon à une séquence d'impulsion comportant: * une première impulsion avant un temps d'acquisition indirecte au cours duquel la première 15 direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient, * un temps de rotation pendant lequel la rotation de l'échantillon amène la deuxième direction d'échantillon le long de la direction de gradient, et 20 pendant lequel l'acquisition est stoppée, et * un temps d'acquisition directe au cours duquel la deuxième direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient; - on fait tourner ledit échantillon autour d'un 25 axe formant un angle non nul avec ladite direction de gradient, de manière à ce que ladite direction de gradient soit successivement orientée, relativement à l'échantillon, le long de la première, d'une troisième et de la deuxième directions non coplanaires d'échantillon, et on synchronise ladite séquence d'impulsions avec la rotation de l'échantillon de manière à coder la fréquence de résonance en fonction de la position le long des première, deuxième et troisième directions d'échantillon; - on sélectionne au moins une plage énergétique de 35 l'énergie détectée pour obtenir au moins une coupe de l'échantillon; - on soumet l'échantillon à une séquence d'impulsion comportant: * une impulsion sélective au cours de laquelle 5 la première direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient, * un premier temps de rotation pendant lequel la rotation de l'échantillon amène la troisième direction d'échantillon le long de la direction de gradient, et pendant lequel l'acquisition est stoppée, * une première impulsion avant un temps d'acquisition indirecte au cours duquel ladite troisième direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient, 15. un deuxième temps de rotation pendant lequel la rotation de l'échantillon amène la deuxième direction d'échantillon le long de la direction de gradient, et pendant lequel l'acquisition est stoppée, et * un temps d'acquisition directe au cours 20 duquel la deuxième direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient; - on soumet l'échantillon à une séquence d'impulsion comportant: * une première impulsion avant un temps 25 d'acquisition indirecte au cours duquel la première direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient, * un temps de rotation pendant lequel la rotation de l'échantillon amène la troisième direction 30 d'échantillon le long de la direction de gradient, et pendant lequel l'acquisition est stoppée, * une deuxième impulsion avant un temps d'acquisition indirecte au cours duquel la troisième direction d'échantillon est globalement orientée le long de 35 la direction de gradient, un temps de rotation pendant lequel la rotation de l'échantillon amène la deuxième direction d'échantillon le long de la direction de gradient, et pendant lequel l'acquisition est stoppée, 5. un temps d'acquisition directe au cours duquel la deuxième direction d'échantillon est globalement orientée le long de la direction de gradient; - les directions d'échantillon sont orthogonales deux à deux; - on soumet l'échantillon à une rotation autour d'un axe formant un angle d'environ 54,70 avec la direction de gradient. In preferred embodiments of the invention, it is optionally possible to have recourse to one and / or the other of the following arrangements: the said sequence of pulses is synchronized with the rotation of the sample in emitting a radio frequency pulse at least when the first and second sample directions are oriented along said gradient direction; the sample is subjected to a sequence of pulses comprising at least one indirect acquisition time during which the first sample direction is generally oriented along the gradient direction, and a direct acquisition time, the acquisition times being separated by a rotation time during which the rotation of the sample brings said second direction of sample along the gradient direction and during which the acquisition is stopped; during at least one rotation time, the sample is subjected to at least one radiofrequency pulse synchronized with the rotation of the sample either to store or to refocus the magnetization of the sample; the speed of rotation of the sample is detected, and said speed detected is used to synchronize the sequence of pulses with the rotation of the sample; an electrical signal relating to the detected temporal position of the sample is used to control the sequence of pulses; - During successive rotations of the sample, the duration of the indirect acquisition times is varied so as to code the energy detected as a function of the acquisition times; - a Fourier image of the sample is calculated from the encoded detected energy; - the sample was placed in a region of the magnetic field in which the magnetic field gradient is generally constant; - the image acquisition presents a known systematic error linked to the positioning of the sample in a non-constant gradient of the magnetic field and, during the calculation of the image, the image is straightened using a space field map; the method further comprises a preliminary step during which said field map is evaluated by taking a calibration image of an object of known geometry, and by calculating the field map necessary to apply to the calibration image to represent said known geometry; the sample rotates appreciably with respect to the gradient direction for at least one indirect or direct acquisition time, which induces a systematic error of the image and, during the calculation of the image, it is digitally straightened the image; the sample is subjected to a pulse sequence comprising: a first pulse before an indirect acquisition time during which the first direction of the sample is generally oriented along the gradient direction, a time of rotation during which the rotation of the sample brings the second direction of sample along the gradient direction, and during which the acquisition is stopped, and * a direct acquisition time during which the second direction of sample is generally oriented along the gradient direction; - Said sample is rotated about an axis forming a non-zero angle with said gradient direction, so that said gradient direction is successively oriented, relative to the sample, along the first, a third and second non-coplanar sample directions, and said sequence of pulses is synchronized with the rotation of the sample so as to code the resonant frequency as a function of the position along the first, second and third directions sample; - at least one energy range of the detected energy is selected to obtain at least one section of the sample; - the sample is subjected to a pulse sequence comprising: * a selective pulse during which the first direction of the sample is generally oriented along the gradient direction, * a first rotation time during which the rotation of the sample brings the third direction of sample along the direction of gradient, and during which the acquisition is stopped, * a first pulse before an indirect acquisition time during which said third direction of sample is overall oriented along the gradient direction, 15. a second rotation time during which the rotation of the sample brings the second sample direction along the gradient direction, and during which the acquisition is stopped, and * a direct acquisition time during which the second sample direction is generally oriented along the gradient direction; the sample is subjected to a pulse sequence comprising: * a first pulse before an indirect acquisition time during which the first direction of sample is generally oriented along the gradient direction, * a time of rotation during which the rotation of the sample brings the third direction of sample along the gradient direction, and during which the acquisition is stopped, * a second pulse before an indirect acquisition time during which the third sample direction is generally oriented along the gradient direction, a rotation time during which the rotation of the sample brings the second sample direction along the gradient direction, and during which the acquisition is stopped, 5. a direct acquisition time during which the second sample direction is generally oriented along the gradient direction; - the sample directions are orthogonal two by two; - the sample is subjected to a rotation about an axis forming an angle of about 54.70 with the gradient direction.
Selon encore un autre aspect, l'invention concerne une installation d'imagerie multidimensionnelle par 15 résonance magnétique d'un échantillon placé dans un gradient de champ magnétique principalement monodirectionnel le long d'une direction de gradient, comprenant: une sonde adaptée pour soumettre l'échantillon à 20 une séquence d'impulsions radiofréquences, et pour détecter l'énergie émise par ledit échantillon, un dispositif moteur adapté pour faire tourner ledit échantillon autour d'un axe formant un angle non nul avec ladite direction de gradient, de manière à ce que 25 ladite direction de gradient soit successivement orientée, relativement à l'échantillon, le long d'au moins une première et une deuxième directions distinctes d'échantillon, et une unité centrale adaptée pour synchroniser ladite 30 séquence d'impulsions avec la rotation de l'échantillon de manière à coder la fréquence de résonance en fonction de la position le long des au moins première et deuxième directions d'échantillon. According to yet another aspect, the invention relates to an installation for multidimensional magnetic resonance imaging of a sample placed in a mainly monodirectional magnetic field gradient along a gradient direction, comprising: a probe adapted to submit the the sample has a sequence of radio frequency pulses, and for detecting the energy emitted by said sample, a motor device adapted to rotate said sample around an axis forming a non-zero angle with said gradient direction, so as to that said gradient direction is successively oriented, relative to the sample, along at least first and second distinct sample directions, and a CPU adapted to synchronize said sequence of pulses with rotation of the sample so as to code the resonant frequency as a function of the position along the at least prem 1st and 2nd sample directions.
Dans des modes de réalisation préférés de 35 l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes - l'installation comprend un aimant adapté pour générer le champ magnétique présentant un gradient principalement monodirectionnel; - l'échantillon est adapté pour être placé dans une région de champ magnétique homogène, et l'installation comprend en outre au moins une bobine de gradient adaptée pour générer le gradient de champ magnétique le long d'au moins une direction de gradient au niveau de 10 l'échantillon; - la sonde est une sonde MAS (" magic angle spinning ") standard. In preferred embodiments of the invention, it is optionally possible to have recourse to one and / or the other of the following arrangements - the installation comprises a magnet suitable for generating the magnetic field having a gradient mainly unidirectional; - the sample is adapted to be placed in a region of homogeneous magnetic field, and the installation further comprises at least one gradient coil adapted to generate the gradient of magnetic field along at least one direction of gradient at the level of the sample; - the probe is a standard MAS ("magic angle spinning") probe.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description 15 suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Other characteristics and advantages of the invention will appear during the following description, given by way of nonlimiting example, with reference to the accompanying drawings.
Sur les dessins - les figures la à lc sont des vues schématiques en perspective représentant un mode de réalisation d'une 20 installation, la figure 2 est une vue schématique plane des lignes de champ magnétique à proximité d'un aimant, - les figures 3a et 3b sont des diagrammes représentant très schématiquement l'invention, et - les figures 4a, 4b, 5 et 6 sont des séquences radiofréquences utilisées dans le cadre de l'invention. In the drawings - Figures 1a to 1c are schematic perspective views showing an embodiment of an installation, Figure 2 is a schematic plan view of the magnetic field lines near a magnet, - Figures 3a and 3b are diagrams very schematically representing the invention, and - Figures 4a, 4b, 5 and 6 are radio frequency sequences used in the context of the invention.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. In the different figures, the same references designate identical or similar elements.
On décrit ici l'invention en référence à des 30 techniques d'imagerie par résonance magnétique nucléaire, mais l'invention est susceptible d'application dans tout type d'imagerie par résonance magnétique, comme par exemple la résonance paramagnétique électronique, ou autre. The invention is described here with reference to nuclear magnetic resonance imaging techniques, but the invention is capable of application in any type of magnetic resonance imaging, such as for example electronic paramagnetic resonance, or the like.
Les figures la à lc représentent un premier mode de 35 réalisation de l'invention. On utilise par exemple un aimant 1 supraconducteur présentant principalement la forme d'un cylindre évidé centralement en un espace interne 2, à l'air libre, également principalement cylindrique. L'aimant produit un champ magnétique B de l'ordre par exemple de 5 quelques Tesla à quelques dizaines de Tesla au niveau de l'espace interne 2. Cet aimant est typiquement un électroaimant formé par une bobine 18 de fils supraconducteurs, embobinés autour d'un axe z par exemple vertical, et plongés dans un liquide réfrigérant, tel que par exemple de 10 l'hélium liquide. La bobine, parcourue par un courant électrique i génère le champ magnétique dans l'espace interne 2. Figures 1a to 1c show a first embodiment of the invention. For example, a superconducting magnet 1 is used, mainly having the shape of a cylinder hollowed out centrally in an internal space 2, in the open air, also mainly cylindrical. The magnet produces a magnetic field B of the order for example of 5 a few Tesla to a few tens of Tesla at the level of the internal space 2. This magnet is typically an electromagnet formed by a coil 18 of superconductive wires, wound around an axis z for example vertical, and immersed in a coolant, such as for example liquid helium. The coil, traversed by an electric current i generates the magnetic field in the internal space 2.
Un tel champ magnétique est représenté sur la figure 2. Celle-ci représente les lignes de champ 15 magnétique générées par l'aimant 1 au niveau de l'espace intérieur 2. Le champ magnétique B est relativement uniforme dans une portion centrale 16 de l'espace intérieur, et cette portion centrale 16 est la région dans laquelle sont généralement placés les échantillons à imager 20 en imagerie par résonance magnétique traditionnelle. Dans la technique d'imagerie en champ inhomogène " STRAFI ", on positionne classiquement l'échantillon à imager dans une région excentrée 17, décalée le long de l'axe longitudinal de l'espace interne 12, par rapport à la portion centrale 25 16, par exemple de quelques centimètres. Cette région excentrée présente un fort gradient G de champ magnétique dans la direction de cet axe. On peut estimer par exemple un gradient de 17 Hz/pm pour un champ magnétique central de 11,75 T et un échantillon placé à 7 cm du centre de 30 l'aimant. Il est connu qu'il existe, pour le type d'aimant de la figure 1, une position particulière dans laquelle le gradient G de champ magnétique est quasiment constant en fonction de la côte suivant l'axe z, et on peut éventuellement, mais pas nécessairement, placer l'échantillon dans cette position particulière. Such a magnetic field is shown in FIG. 2. This represents the magnetic field lines 15 generated by the magnet 1 at the level of the interior space 2. The magnetic field B is relatively uniform in a central portion 16 of the interior space, and this central portion 16 is the region in which the samples to be imaged 20 are generally placed in conventional magnetic resonance imaging. In the "STRAFI" inhomogeneous field imaging technique, the sample to be imaged is conventionally positioned in an eccentric region 17, offset along the longitudinal axis of the internal space 12, relative to the central portion 25 16 , for example a few centimeters. This eccentric region has a strong gradient G of magnetic field in the direction of this axis. One can estimate for example a gradient of 17 Hz / pm for a central magnetic field of 11.75 T and a sample placed at 7 cm from the center of the magnet. It is known that, for the type of magnet of FIG. 1, there is a particular position in which the gradient G of magnetic field is almost constant as a function of the coast along the axis z, and it is possible, but not necessarily, place the sample in this particular position.
A cet effet, on dispose en outre d'une sonde 3 (figure lb), destinée à être introduite dans l'espace interne 2 au sein de l'aimant 1, et présentant à cet effet une forme globalement complémentaire de l'espace interne 2, 5 telle par exemple une sonde " MAS " (" magic angle spinning ") classique. La sonde 3 est ainsi de forme cylindrique allongée le long d'un axe longitudinal qui est confondu avec l'axe z de l'aimant, une fois la sonde insérée dans l'espace interne 2. La sonde 3 présente une 10 portion de réception 4 destinée à recevoir l'échantillon à imager 5, un dispositif moteur 12, un dispositif de détection de la rotation 13, et une ou plusieurs bobines radiofréquences 14. La portion de réception 4 présente par exemple un ou plusieurs éléments de fixation dans lesquels 15 va être monté un porte-échantillon 6 contenant l'échantillon à imager 5. Cet échantillon peut par exemple être un fragment de roche, de tissu biologique, d'aliment ou autre. For this purpose, there is also a probe 3 (FIG. 1b), intended to be introduced into the internal space 2 within the magnet 1, and having for this purpose a shape which is generally complementary to the internal space. 2, 5 such as a conventional "magic angle spinning" probe. The probe 3 is thus of cylindrical shape elongated along a longitudinal axis which coincides with the z axis of the magnet, once the probe is inserted in the internal space 2. The probe 3 has a receiving portion 4 intended to receive the sample to be imaged 5, a motor device 12, a rotation detection device 13, and one or more radio frequency coils 14. The receiving portion 4 has for example one or more fixing elements in which 15 A sample holder 6 containing the sample to be imaged will be mounted. This sample may for example be a fragment of rock, biological tissue, food or the like.
La figure lc représente en gros plan ce porte20 échantillon. Il s'agit par exemple d'un tube cylindrique creux, par exemple en plastique ou autre, de quelques millimètres de longueur et de diamètre. Le porteéchantillon recevant l'échantillon de manière fixe (par exemple à l'aide d'éléments de maintien placés à 25 l'intérieur du tube cylindrique) s'étend longitudinalement le long d'un axe de porte-échantillon. Il comporte également, par exemple sur une extrémité, une portion de rotor 7 constituée d'une pluralité d'ailettes 8, par exemple en matière plastique, et une portion signal 9, par 30 exemple située en une autre extrémité. La portion signal 9 comporte par exemple sur tout ou partie de sa périphérie une alternance connue de régions claires 10 et de régions foncées 11 lisible par exemple par moyens optiques, ou tout autre moyen permettant de facilement coder la vitesse de 35 rotation du porte- échantillon. Figure 1c shows a close-up of this sample holder. It is for example a hollow cylindrical tube, for example plastic or other, a few millimeters in length and diameter. The sample holder fixedly receiving the sample (for example by means of holding elements placed inside the cylindrical tube) extends longitudinally along a axis of the sample holder. It also includes, for example on one end, a rotor portion 7 consisting of a plurality of fins 8, for example made of plastic, and a signal portion 9, for example located at another end. The signal portion 9 comprises for example over all or part of its periphery a known alternation of light regions 10 and dark regions 11 readable for example by optical means, or any other means making it possible to easily code the speed of rotation of the sample holder .
Le porte-échantillon 6 est placé dans le logement de réception 4 de sorte que son axe longitudinal forme un angle Gr avec la direction principale du gradient de champ magnétique, et dans notre exemple avec l'axe longitudinal 5 de la sonde 3. On peut par exemple choisir Gm égal à l'" angle magique " classiquement utilisé en résonance magnétique, à savoir un angle d'environ 54,7 , ou tout angle 0 racine de l'équation suivante: 3 cos20 - 1 = 0. Un des intérêts de cette orientation est que des rotations 10 successives de 1200 de l'échantillon autour de cet axe permettent une permutation périodique dans le repère du laboratoire des axes de coordonnées (Xe, Ye, Ze) d'un repère orthonormé lié à l'échantillon. The sample holder 6 is placed in the receiving housing 4 so that its longitudinal axis forms an angle Gr with the main direction of the magnetic field gradient, and in our example with the longitudinal axis 5 of the probe 3. It is possible to for example choose Gm equal to the "magic angle" conventionally used in magnetic resonance, namely an angle of about 54.7, or any angle 0 root of the following equation: 3 cos20 - 1 = 0. One of the interests of this orientation is that successive rotations of 1200 of the sample around this axis allow a periodic permutation in the laboratory coordinate system of the coordinate axes (Xe, Ye, Ze) of an orthonormal coordinate system linked to the sample.
Le porte-échantillon 6 est également disposé de 15 manière à ce que le dispositif moteur 12 puisse provoquer la rotation du porte-échantillon autour de son axe longitudinal. Le dispositif moteur peut classiquement être constitué par une valve de sortie d'air 12 capable de générer un flux d'air, par exemple sur la portion de rotor 20 du porte-échantillon, de manière principalement normale aux ailettes 8. Un tel dispositif est classiquement utilisé en résonance magnétique nucléaire et ne sera pas décrit plus en détail. De plus, n'importe quel dispositif susceptible de générer la rotation de l'échantillon, à une vitesse 25 sensiblement constante de l'ordre de quelques hertz à quelques centaines de hertz, autour de l'axe longitudinal du porte-échantillon peut être utilisé dans le cadre de l'invention. Par exemple, et si les vitesses de rotation utilisées le permettent, on pourra utiliser un moteur pas à 30 pas, ou toute autre technique adaptée. The sample holder 6 is also arranged so that the motor device 12 can cause the sample holder to rotate about its longitudinal axis. The driving device can conventionally be constituted by an air outlet valve 12 capable of generating an air flow, for example over the rotor portion 20 of the sample holder, in a manner which is mainly normal to the fins 8. Such a device is conventionally used in nuclear magnetic resonance and will not be described in more detail. In addition, any device capable of generating the rotation of the sample, at a substantially constant speed of the order of a few hertz to a few hundred hertz, around the longitudinal axis of the sample holder can be used in the context of the invention. For example, and if the rotational speeds used allow it, a 30-step stepper motor may be used, or any other suitable technique.
En regard de la portion signal 9 du porteéchantillon, on peut disposer, fixé au corps de la sonde 3, d'un dispositif de détection de rotation 13, tel par exemple un émetteur/détecteur optique capable de détecter 35 une onde optique réfléchie par la portion signal 9 ou tout autre moyen permettant de lire la vitesse de rotation de l'échantillon. Ce dispositif de détection de rotation 13 peut être relié à une unité centrale 15 adaptée pour mesurer une vitesse de rotation du porte-échantillon. 5 L'unité centrale peut par exemple comporter une unité de stabilisation raccordée au dispositif moteur 12 de manière à stabiliser la vitesse de rotation de l'échantillon à une valeur sensiblement constante. Opposite the signal portion 9 of the sample holder, it is possible to have, attached to the body of the probe 3, a rotation detection device 13, such as for example an optical transmitter / detector capable of detecting an optical wave reflected by the signal portion 9 or any other means making it possible to read the speed of rotation of the sample. This rotation detection device 13 can be connected to a central unit 15 adapted to measure a speed of rotation of the sample holder. The central unit can for example comprise a stabilization unit connected to the motor device 12 so as to stabilize the speed of rotation of the sample at a substantially constant value.
La sonde 3 comporte également une ou plusieurs 10 bobines radiofréquences 14 par exemple capable d'exciter les résonances magnétiques nucléaires des différents spins (par exemple de proton) dans les champs magnétiques considérés. Ces bobines, contenant des éléments inductifs et capacitifs, sont disposées pour générer, selon une 15 séquence d'impulsions, un champ magnétique B1 de manière orthogonale au champ magnétique principal Bo. Ces impulsions font tourner l'aimantation globale de l'échantillon. La séquence d'impulsions peut classiquement comporter des impulsions 90 , qui sont dimensionnées de 20 manière à faire tourner le vecteur aimantation nette de l'échantillon de 90 , des impulsions 1800, qui sont dimensionnées de manière à faire tourner le vecteur aimantation nette de l'échantillon de 1800, ou tout autre type d'impulsions nécessaires. Les bobines radiofréquences 25 14 sont éventuellement reliées à l'unité centrale, de manière à recevoir l'information de la vitesse de rotation du porte-échantillon délivrée par le dispositif de détection de rotation 13, et à lui synchroniser la séquence d'impulsions. Ces bobines sont de plus aptes à détecter 30 l'énergie dégagée par la relaxation de l'aimantation de l'échantillon. The probe 3 also includes one or more 10 radiofrequency coils 14, for example capable of exciting the nuclear magnetic resonances of the different spins (for example of proton) in the magnetic fields considered. These coils, containing inductive and capacitive elements, are arranged to generate, according to a sequence of pulses, a magnetic field B1 orthogonal to the main magnetic field Bo. These pulses rotate the overall magnetization of the sample. The pulse sequence can conventionally comprise pulses 90, which are dimensioned so as to rotate the net magnetization vector of the sample of 90, pulses 1800, which are dimensioned so as to rotate the net magnetization vector of the sample sample of 1800, or any other type of pulse required. The radio frequency coils 25 are optionally connected to the central unit, so as to receive the information on the speed of rotation of the sample holder supplied by the rotation detection device 13, and to synchronize the pulse sequence there. These coils are moreover capable of detecting the energy released by the relaxation of the magnetization of the sample.
A des fins d'imagerie, l'échantillon doit être placé dans un gradient de champ magnétique qui permet de coder la fréquence de résonance des noyaux présentant des 35 spins (par exemple des noyaux 1H) en fonction de leur position spatiale. Dans le cadre de la technique " STRAFI ", on utilise le gradient de fuite de l'aimant 1, comme représenté sur la figure 2, plutôt que de générer par un équipement spécifique un tel gradient. For imaging purposes, the sample must be placed in a magnetic field gradient which makes it possible to code the resonance frequency of the nuclei exhibiting spins (for example 1 H nuclei) as a function of their spatial position. In the context of the "STRAFI" technique, the gradient of the magnet 1 is used, as shown in FIG. 2, rather than generating such a gradient by specific equipment.
Les figures 3a et 3b représentent schématiquement le principe de la réalisation de l'invention. La figure 3a est un diagramme temporel sur une période tr de révolution de l'échantillon, partagé en trois temps de rotation ta et trois temps d'acquisition t1, t2, t3. Pendant le temps 10 d'acquisition t1, l'échantillon est principalement orienté de manière à ce qu'un repère (Xe, Ye, Ze) orthonormé lié à l'échantillon a par exemple son axe Ze orienté dans la direction du gradient G, et son axe xe orienté avec B, (gauche de la figure 3b) . La fréquence de résonance est 15 codée en fonction de la position selon l'axe Ze des noyaux comportant des spins par une impulsion radiofréquence, par exemple de 90 , émise par la bobine radiofréquence juste avant le temps d'acquisition t1. Une impulsion avec un champ radiofréquence d'amplitude 125 kHz durant environ 2 20 ps peut facilement être insérée entre les temps de rotation ta et d'acquisition t1. Figures 3a and 3b schematically represent the principle of the embodiment of the invention. FIG. 3a is a time diagram over a period tr of revolution of the sample, divided into three rotation times ta and three acquisition times t1, t2, t3. During the acquisition time t1, the sample is mainly oriented so that an orthonormal reference frame (Xe, Ye, Ze) linked to the sample has for example its axis Ze oriented in the direction of the gradient G, and its fixed axis oriented with B, (left of FIG. 3b). The resonant frequency is coded as a function of the position along the axis Ze of the cores comprising spins by a radiofrequency pulse, for example of 90, emitted by the radiofrequency coil just before the acquisition time t1. A pulse with a radiofrequency field of amplitude 125 kHz lasting around 2 20 ps can easily be inserted between the rotation times ta and acquisition times t1.
Pendant le temps d'acquisition ti, qui est relativement court par rapport à la période de rotation de l'échantillon, l'échantillon tourne peu autour de l'axe 25 longitudinal du porte-échantillon. De ce fait, la position spatiale de l'échantillon ne varie que légèrement pendant le temps t1, de sorte que l'échantillon peut être considéré comme immobile. Cette variation de position est d'autant plus faible que le temps d'acquisition est court. During the acquisition time ti, which is relatively short compared to the period of rotation of the sample, the sample rotates little around the longitudinal axis of the sample holder. Therefore, the spatial position of the sample varies only slightly during time t1, so that the sample can be considered as stationary. The shorter the position variation, the shorter the acquisition time.
On stoppe alors l'acquisition pendant un temps de rotation t,, pendant lequel l'échantillon effectue une rotation autour de l'axe longitudinal du porte-échantillon, de sorte que pendant le temps d'acquisition suivant t2, les positions des axes du repère orthonormé lié à l'objet aient 35 été interchangées. On effectue par exemple une rotation d'environ 120 si l'échantillon est disposé le long d'un axe formant un angle égal à l'" angle magique " avec la direction du gradient G. Par exemple, à l'instant t2, c'est Xe qui est globalement aligné avec B1 et ye avec G, comme 5 représenté au centre de la figure 3b. La fréquence est maintenant en outre codée en fonction de la position selon l'axe Ye des noyaux comportant des spins par une nouvelle impulsion radiofréquence émise avant le temps d'acquisition t2. The acquisition is then stopped during a rotation time t ,, during which the sample rotates around the longitudinal axis of the sample holder, so that during the acquisition time along t2, the positions of the axes of the orthonormal coordinate system linked to the object have been interchanged. For example, a rotation of about 120 is carried out if the sample is placed along an axis forming an angle equal to the "magic angle" with the direction of the gradient G. For example, at time t2, c 'is Xe which is generally aligned with B1 and ye with G, as shown in the center of Figure 3b. The frequency is now also coded as a function of the position along the axis Ye of the nuclei comprising spins by a new radiofrequency pulse emitted before the acquisition time t2.
On coupe alors à nouveau l'acquisition pendant un temps ta nécessaire à amener l'échantillon dans une position dans laquelle c'est au tour de l'axe x, d'être amené parallèle au gradient G (droite de la figure 3b) . La fréquence est maintenant en outre codée en fonction de la 15 position selon l'axe xe des noyaux comportant des spins par une nouvelle impulsion radiofréquence émise avant le temps d'acquisition t3. The acquisition is then cut again for a time ta necessary to bring the sample to a position in which it is the turn of the x axis to be brought parallel to the gradient G (right of FIG. 3b). The frequency is now also coded as a function of the position along the x axis of the nuclei comprising spins by a new radiofrequency pulse emitted before the acquisition time t3.
Puis on stoppe l'acquisition pendant un temps suffisant pour ramener l'échantillon dans la position de 20 départ (gauche de la figure 3b). Then the acquisition is stopped for a sufficient time to bring the sample back to the starting position (left of FIG. 3b).
Pendant les temps de rotation de l'échantillon, l'évolution de l'aimantation nette est bloquée, par exemple, mais pas exclusivement, par des techniques classiques de résonance magnétique nucléaire du solide sous 25 angle magique, telle que l'utilisation de filtres-z, par impulsions d'inversion synchronisées avec la rotation de l'échantillon, ou autres. During the times of rotation of the sample, the evolution of the net magnetization is blocked, for example, but not exclusively, by conventional techniques of nuclear magnetic resonance of the solid under a magic angle, such as the use of filters -z, by inversion pulses synchronized with the rotation of the sample, or others.
On peut effectuer un grand nombre de fois cette suite périodique d'opérations pour obtenir une image de 30 Fourier de l'échantillon. A cet effet, pour chaque nouvelle révolution de l'échantillon, on peut être amené à faire varier les temps t1 et t2 pour ne réaliser qu'une acquisition directe pendant t3. Le signal ainsi obtenu est modulé par les variations de t1 et t2, ce qui permet 35 d'obtenir l'image de Fourier de l'échantillon par analyse spectrale du signal obtenu. This periodic sequence of operations can be performed a large number of times to obtain a Fourier image of the sample. To this end, for each new revolution of the sample, it may be necessary to vary the times t1 and t2 so as to carry out only a direct acquisition during t3. The signal thus obtained is modulated by the variations of t1 and t2, which makes it possible to obtain the Fourier image of the sample by spectral analysis of the signal obtained.
Il est ainsi essentiel de synchroniser avec précision la rotation de l'échantillon avec l'échéance et la durée des impulsions radiofréquences. La vitesse de 5 rotation de l'échantillon peut être mesurée par le dispositif de détection de rotation 13. Cette donnée est transmise à l'unité centrale, qui peut en conséquence adapter le fonctionnement du dispositif moteur 12, par exemple en régulant le débit de gaz atteignant les ailettes 10 8, pour garantir une vitesse de rotation uniforme. La vitesse de rotation et la phase correspondant à la position de l'échantillon au cours de la rotation peuvent également ou alternativement être transmises à la ou les bobines radiofréquences de sorte que l'émission des impulsions 15 radiofréquences soit contrôlée par la position et/ou la vitesse de rotation de l'échantillon, ou vice-versa. It is therefore essential to precisely synchronize the rotation of the sample with the timing and duration of the radiofrequency pulses. The speed of rotation of the sample can be measured by the rotation detection device 13. This data is transmitted to the central unit, which can consequently adapt the operation of the motor device 12, for example by regulating the flow of gas reaching the fins 10 8, to guarantee a uniform rotation speed. The speed of rotation and the phase corresponding to the position of the sample during the rotation can also or alternatively be transmitted to the radiofrequency coil (s) so that the emission of the radiofrequency pulses is controlled by the position and / or the speed of rotation of the sample, or vice versa.
La portion signal 9 du porte-échantillon comporte par exemple une unique zone claire et une unique zone sombre, et le signal correspondant mesuré par le dispositif 20 de détection de rotation est un créneau transmis à l'unité centrale pour déclencher automatiquement la séquence d'impulsions en fonction de la position de l'échantillon. The signal portion 9 of the sample holder comprises for example a single light zone and a single dark zone, and the corresponding signal measured by the rotation detection device 20 is a slot transmitted to the central unit to automatically trigger the sequence of pulses depending on the position of the sample.
Pendant les différents temps d'acquisition, l'échantillon étant mobile, les axes Xe, Yer ze du repère 25 qui lui est lié tournent légèrement autour de l'axe de rotation de l'échantillon. Pour des temps d'acquisition donnés, on pourra être tenté de réduire la vitesse de rotation, de manière à ce que le déplacement de l'échantillon pendant le temps d'acquisition soit minimal, 30 et donc la résolution spatiale de l'image améliorée. Une vitesse de rotation très lente rallonge néanmoins la durée de la séquence d'impulsions nécessaire pour l'acquisition totale de l'image. Pour certains types d'échantillons, le vecteur aimantation peut posséder en outre un temps de 35 relaxation trop court pour que le signal puisse être mesuré efficacement à de faibles vitesses de rotation. Un compromis peut donc être nécessaire entre la résolution souhaitée et l'intensité du signal mesuré. During the different acquisition times, the sample being mobile, the axes Xe, Yer ze of the reference 25 which is linked to it rotate slightly around the axis of rotation of the sample. For given acquisition times, one may be tempted to reduce the speed of rotation, so that the displacement of the sample during the acquisition time is minimal, and therefore the spatial resolution of the image improved. . A very slow rotation speed nevertheless lengthens the duration of the pulse sequence necessary for the total acquisition of the image. For certain types of samples, the magnetization vector may also have a relaxation time that is too short for the signal to be able to be measured effectively at low speeds of rotation. A compromise may therefore be necessary between the desired resolution and the intensity of the measured signal.
En particulier dans le cas de temps d'acquisition 5 relativement longs par rapport à la période de rotation, on pourrait obtenir une distorsion de l'image. Cette distorsion constitue toutefois une erreur systématique de l'installation, de sorte qu'elle peut être calculée numériquement en fonction des paramètres d'acquisition et 10 de rotation de l'échantillon. L'image peut alors être corrigée en conséquence. In particular in the case of relatively long acquisition times with respect to the rotation period, one could obtain a distortion of the image. This distortion however constitutes a systematic error of the installation, so that it can be calculated numerically as a function of the parameters of acquisition and rotation of the sample. The image can then be corrected accordingly.
Une autre erreur systématique pouvant conduire à une distorsion de l'image peut être due au fait que le gradient de champ magnétique n'est pas constant à l'endroit 15 o le porte-échantillon est placé. On peut s'en affranchir, par exemple par une étape préliminaire de calibration, qui peut par exemple être effectuée avant chaque image, périodiquement, ou une fois pour toute, par exemple au moment de la mise en service de l'installation. Au cours de 20 cette étape, on peut par exemple détecter l'image d'un fantôme de géométrie connue, tel que par exemple le porteéchantillon lui-même rempli d'eau ou autre. A l'aide de l'image obtenue et de la connaissance de la géométrie de l'échantillon, on peut générer numériquement un champ de 25 déformation à appliquer aux différents pixels de l'image détectée pour obtenir une image fidèle de la géométrie 3D de l'échantillon. Ce champ de déformation est par exemple mémorisé dans l'unité centrale de l'installation qui l'applique à chaque image prise ultérieurement dans les 30 mêmes conditions. Another systematic error which can lead to image distortion may be due to the fact that the magnetic field gradient is not constant at the place where the sample holder is placed. It can be dispensed with, for example by a preliminary calibration step, which can for example be carried out before each image, periodically, or once and for all, for example at the time of commissioning of the installation. During this step, it is possible, for example, to detect the image of a ghost of known geometry, such as for example the sample holder itself filled with water or the like. Using the image obtained and the knowledge of the geometry of the sample, it is possible to digitally generate a deformation field to be applied to the different pixels of the detected image in order to obtain a faithful image of the 3D geometry of the sample. This deformation field is for example stored in the central unit of the installation which applies it to each image taken subsequently under the same conditions.
La figure 4a décrit une séquence d'impulsions radiofréquence synchronisée avec la rotation de l'échantillon selon l'" angle magique " pour une image tridimensionnelle de l'échantillon selon l'invention. Cette 35 séquence reprend principalement la figure 3a, dans laquelle les temps de détection indirects t, et t2 sont encadrés par deux impulsions radiofréquences 900. La détection directe de l'écho tout entier peut par exemple être effectuée au cours des deux périodes entières suivantes de rotation du 5 porte-échantillon. A cet effet, et de manière classique en résonance magnétique nucléaire, une impulsion 180 est générée après un temps techo sensiblement égal à une période de révolution, et la détection de tout l'écho est effectuée pendant un temps d'acquisition directe t3 consécutif. Le temps d'acquisition techo peut également être choisi très court, par FIG. 4a describes a sequence of radiofrequency pulses synchronized with the rotation of the sample according to the "magic angle" for a three-dimensional image of the sample according to the invention. This sequence mainly repeats FIG. 3a, in which the indirect detection times t, and t2 are framed by two radiofrequency pulses 900. The direct detection of the entire echo can for example be carried out during the following two whole periods of rotation of the 5 sample holder. To this end, and conventionally in nuclear magnetic resonance, a pulse 180 is generated after a techo time substantially equal to a period of revolution, and the detection of the entire echo is carried out during a consecutive direct acquisition time t3. The techo acquisition time can also be chosen very short, by
exemple sensiblement plus court que la période de rotation, de manière à ce que l'angle de rotation puisse être négligeable pendant techo. Le signal est alors mesuré en t3 à partir de son sommet apparaissant 15 en un temps techo après l'impulsion 1800. La séquence ne dure alors plus qu'une période de rotation. example significantly shorter than the rotation period, so that the rotation angle can be negligible during techo. The signal is then measured in t3 from its apex appearing 15 in a techo time after the pulse 1800. The sequence then only lasts for one rotation period.
Pour une rotation lente de l'échantillon, on peut également mettre en oeuvre une séquence telle que représenté sur la figure 4b, au cours de laquelle la détection directe 20 de la moitié du signal est effectuée pendant un temps d'acquisition t3. Il peut exister d'autres techniques de détection pouvant être appliquées dans le cadre de l'invention. For a slow rotation of the sample, it is also possible to implement a sequence as shown in FIG. 4b, during which the direct detection 20 of half the signal is carried out during an acquisition time t3. There may be other detection techniques that can be applied in the context of the invention.
Plutôt qu'une image 3D, on peut également 25 facilement acquérir des projections planes de l'échantillon, toujours en le faisant tourner autour d'un axe formant un angle égal à l'" angle magique " avec la direction principale du gradient. On peut par exemple mettre en oeuvre la séquence de la figure 5, représentée 30 uniquement à titre illustratif dans le cadre d'une détection par écho. Après par exemple un premier temps d'acquisition tl, on peut attendre un temps équivalent à la rotation d'environ 1200 de l'échantillon autour de son axe (n=l sur la séquence de la figure 5), ou un temps 35 équivalent à la rotation d'environ 240 autour de son axe (n=2 sur la séquence de la figure 5) pour' effectuer l'acquisition directe. Ainsi on peut obtenir une projection sur le plan (Yeze) pour n=1 et une projection sur le plan (XeZe) pour n=2, avec Ze, Ye, et Xe, les directions de 5 l'objet alignées avec la direction du gradient G aux instants tl, t2, et t3 respectivement. Rather than a 3D image, one can also easily acquire planar projections of the sample, still by rotating it around an axis forming an angle equal to the "magic angle" with the main direction of the gradient. It is for example possible to implement the sequence of FIG. 5, represented only by way of illustration in the context of an echo detection. After, for example, a first acquisition time tl, we can wait for a time equivalent to the rotation of approximately 1200 of the sample around its axis (n = 1 in the sequence of FIG. 5), or an equivalent time. to the rotation of approximately 240 around its axis (n = 2 in the sequence of FIG. 5) to 'carry out the direct acquisition. Thus we can obtain a projection on the plane (Yeze) for n = 1 and a projection on the plane (XeZe) for n = 2, with Ze, Ye, and Xe, the directions of the object aligned with the direction of the gradient G at times tl, t2, and t3 respectively.
En imagerie bi- ou tridimensionnelle, en introduisant un délai A avant chaque séquence d'acquisition, on peut même obtenir une série de 10 projections de l'échantillon décalées angulairement d'un angle correspondant à l'angle de rotation parcouru par l'échantillon durant le temps A. Cette caractéristique peut être particulièrement utile en imagerie bidimensionnelle pour visualiser l'échantillon sous plusieurs angles. In two- or three-dimensional imaging, by introducing a delay A before each acquisition sequence, it is even possible to obtain a series of 10 projections of the sample offset angularly by an angle corresponding to the angle of rotation traversed by the sample during time A. This characteristic can be particularly useful in two-dimensional imaging to visualize the sample from several angles.
Pour de l'imagerie purement bidimensionnelle, il n'est pas nécessaire de faire tourner l'échantillon autour d'un axe orienté selon l'" angle magique ". Il suffit de faire tourner l'échantillon autour d'un axe de l'espace de sorte que deux directions orthogonales d'un repère lié à 20 l'échantillon soient successivement alignées avec l'axe portant le gradient G de champ magnétique, et de synchroniser de façon adéquate la séquence d'impulsions pour permettre une acquisition aux deux instants auxquels le repère lié à l'échantillon voit une de ses directions 25 alignées avec la direction du gradient. Par exemple, une rotation autour d'un axe perpendiculaire à la direction du gradient est envisageable. On obtient alors une projection bidimensionnelle dans le plan des deux directions de l'échantillon susnommées. For purely two-dimensional imaging, it is not necessary to rotate the sample around an axis oriented according to the "magic angle". It suffices to rotate the sample around an axis of space so that two orthogonal directions of a reference linked to the sample are successively aligned with the axis carrying the gradient G of magnetic field, and adequately synchronize the pulse sequence to allow acquisition at the two instants at which the reference frame linked to the sample sees one of its directions aligned with the direction of the gradient. For example, a rotation around an axis perpendicular to the direction of the gradient is conceivable. A two-dimensional projection is then obtained in the plane of the two directions of the aforementioned sample.
Il n'est même pas nécessaire que les deux ou trois directions de l'échantillon forment un repère orthonormé. It is not even necessary that the two or three directions of the sample form an orthonormal reference.
On peut tout à fait, si on le souhaite, obtenir une image bidimensionnelle (respectivement tridimensionnelle) en faisant tourner l'échantillon de manière à aligner avec la 35 direction du gradient G deux (respectivement trois) directions de l'échantillon formant un repère du plan souhaité (respectivement de l'espace), quitte à reconstruire par calcul l'image dans un plan souhaité (respectivement l'espace) orthonormé. It is entirely possible, if desired, to obtain a two-dimensional (respectively three-dimensional) image by rotating the sample so as to align with the direction of the gradient G two (respectively three) directions of the sample forming a reference mark of the desired plane (respectively of space), even if it means reconstructing by calculation the image in a desired plane (respectively space) orthonormal.
Plutôt que d'obtenir des projections de l'échantillon, on peut également facilement mettre en oeuvre l'invention pour obtenir des coupes à travers l'échantillon, en sélectionnant une tranche de résonance, par exemple en utilisant des impulsions carrées de durée 10 plus longue, par des impulsions sélectives comme représenté sur la figure 6, ou autres. Rather than obtaining projections of the sample, it is also easy to implement the invention for obtaining cuts through the sample, by selecting a resonance section, for example by using square pulses of duration 10 plus. long, by selective pulses as shown in Figure 6, or others.
On émet une impulsion sélective, représentée par une Gaussienne sur la figure 6, quand par exemple une direction Ze d'échantillon est orientée avec la direction 15 de gradient de champ magnétique. On peut alors obtenir, dans le plan (xe, ye) des directions d'échantillon alignées avec la direction de gradient aux temps de détection indirecte t2 et directe t3, une coupe correspondant à la tranche de résonance sélectionnée. A selective pulse is emitted, represented by a Gaussian in FIG. 6, when for example a direction Ze of the sample is oriented with the direction 15 of magnetic field gradient. It is then possible to obtain, in the plane (xe, ye) of the directions of sample aligned with the direction of gradient at the times of indirect detection t2 and direct t3, a section corresponding to the selected resonance section.
On peut également augmenter la résolution de l'image en éloignant encore l'échantillon de la portion centrale de l'espace interne de l'aimant vers une région o le gradient est encore plus fort. Il peut alors être nécessaire de réduire la durée des impulsions 25 radiofréquences si on souhaite exciter uniformément toute la gamme des fréquences de résonance. The resolution of the image can also be increased by further moving the sample further from the central portion of the internal space of the magnet towards a region where the gradient is even stronger. It may then be necessary to reduce the duration of the radiofrequency pulses if it is desired to uniformly excite the entire range of resonant frequencies.
On a ici présenté différentes séquences d'impulsions utilisées pour mettre en oeuvre l'invention. Here we have presented different pulse sequences used to implement the invention.
D'autres séquences d'impulsions, non décrites, et pouvant 30 par exemple servir à améliorer la qualité du signal, ou autres, comme il en existe dans l'état de la technique, pourraient également être appliquées dans le cadre de l'invention. Other pulse sequences, not described, which can, for example, be used to improve the quality of the signal, or the like, as there are in the state of the art, could also be applied within the framework of the invention. .
L'invention a été présentée en référence à un 35 gradient de champ magnétique généré par le champ de fuite d'un aimant, dans le cadre du procédé " STRAFI ". Il n'est pas forcément nécessaire de travailler dans un tel cadre, l'invention étant applicable à n'importe quel gradient de champ magnétique dirigé principalement selon une direction 5 de gradient donné. On peut par exemple tout à fait utiliser une unique bobine de gradient conventionelle générant un gradient de champ magnétique dans une seule direction pour un échantillon situé dans un champ magnétique globalement homogène. On peut ainsi générer une image multidimensionnelle en n'utilisant qu'une seule bobine de gradient, ce qui est un avantage vis-à-vis des techniques antérieures qui en nécessitent une par dimension d'image. The invention has been presented with reference to a magnetic field gradient generated by the leakage field of a magnet, in the context of the "STRAFI" method. It is not necessarily necessary to work in such a framework, the invention being applicable to any gradient of magnetic field directed mainly along a direction of given gradient. It is, for example, entirely possible to use a single conventional gradient coil generating a magnetic field gradient in one direction for a sample located in a generally homogeneous magnetic field. It is thus possible to generate a multidimensional image by using only a single gradient coil, which is an advantage with respect to the prior techniques which require one per image dimension.
Egalement, l'invention peut tout à fait être mise en oeuvre en bénéficiant du fort gradient de champ 15 magnétique obtenu à la surface d'un aimant ouvert, ce qui permet d'appliquer l'invention à des techniques d'imagerie bi- ou tridimensionnelle ex-situ. La sonde 3 peut par exemple être alors posée directement à la surface de l'aimant ouvert, en une position o le gradient de champ 20 magnétique est adéquat, l'échantillon placé directement à proximité de l'aimant. Also, the invention can quite be implemented by taking advantage of the strong magnetic field gradient obtained on the surface of an open magnet, which makes it possible to apply the invention to bi- or ex-situ three-dimensional. The probe 3 can for example be then placed directly on the surface of the open magnet, in a position where the gradient of the magnetic field is adequate, the sample placed directly near the magnet.
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