Excitation et relaxation des spins

Si l’on soumet les spins à une onde de radiofréquence (RF) dont la fréquence est identique à celle du mouvement de précession des spins, il se produit alors un transfert d’énergie, créant une interaction entre les deux phénomènes, interaction appelée “résonance”. Une première séquence d’impulsion RF de 90° provoque ainsi un apport d’énergie à ce système de spins. On parle alors d’une phase d’excitation, pendant laquelle on observe un mouvement de bascule de l’aimantation macroscopique qui passe d’une aimantation longitudinale à une aimantation transversale. Quand l’onde de radiofréquence est désactivée, le système de spins renvoie spontanément l’énergie auparavant absorbée. On parle alors d’une phase de relaxation, relative au retour à l’équilibre de l’aimantation macroscopique. Pendant cette phase de relaxation, l’aimantation macroscopique revient à son état d’équilibre initial selon Mz tout en induisant un signal dans l’antenne qui est enregistré. C’est le signal RMN ou FID (Free Induction Decay)

Cet enregistrement a lieu pendant les deux temps constitutifs de la relaxation :

• la relaxation qui s’opère sur un plan longitudinal, dite “T₁” ou “relaxation spin-réseau”, correspond au temps nécessaire à l’aimantation longitudinale pour revenir à 63% de sa valeur initiale ;
• la relaxation qui s’opère sur un plan transversal, dite “T₂” ou “relaxation spin-spin”, correspond au temps mis par l’aimantation transversale pour revenir à 37% de sa valeur initiale.

Pendant la relaxation spin-spin, les protons subissent un déphasage supplémentaire du fait des inhomogénéités du champ statique B0. C’est la raison pour laquelle on pratique une deuxième séquence d’impulsion à 180°, afin de rétablir le phasage.

Par ailleurs, on peut composer différentes séquences d’impulsions, en fonction du contraste que l’on souhaite obtenir sur l’image finale.