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La résonance magnétique nucléaire est une technique de spectroscopie appliquée aux particules ou ensembles de particules atomiques qui ont un spin nucléaire non nul.
C'est un phénomène par lequel un noyau de l'atome considéré absorbe les rayonnements électromagnétiques d'une fréquence spécifique en présence d'un fort champ magnétique. Isidor Isaac Rabi a découvert ce phénomène en 1938. La résonance magnétique a par la suite été appliquée à la détection des atomes légers tel que l'hydrogène.
| Sommaire |
Dans cette méthode on utilise le spin des noyaux des atomes. Certains noyaux possèdent un spin nul (généralement ceux de nombre de masse pair) mais d'autres ont un spin nucléaire différent de zéro, ce qui implique que l'on peut leur associer un moment magnétique nucléaire (sorte de petit aimant). Les atomes de carbone 12 et d'oxygène 18 sont très répandus mais leur spin nucléaire est nul. En revanche l'hydrogène n'a qu'un proton et son moment magnétique nucléaire est ainsi non nul : la résonance magnétique de l'hydrogène (du proton) est donc la plus utilisée. Il est en particulier important de faire remarquer que l'adjectif nucléaire employé ici n'a aucun rapport avec les phénomènes de radioactivité, mais fait juste référence au noyau atomique.
La physique quantique nous apprend qu'un moment magnétique microscopique placé dans un champ magnétique extérieur peut avoir 2 énergies possibles (2 niveaux d'énergie). La RMN consiste à faire passer le moment magnétique nucléaire du niveau de plus basse énergie à celui de plus grande énergie (ce qui revient à « retourner » le spin) par absorption d'un photon : lorsque l'énergie du photon (et partant la fréquence de l'onde électromagnétique) permet cette transition il y a résonance. Pour les champs usuels (de l'ordre du tesla) la résonance du proton a lieu dans le domaine des ondes radio (100MHz environ).
Le caractère non destructif de cette technique analytique a conduit à divers développements de cette méthode qui est désormais employée en médecine pour étudier le corps humain (IRM), ou en chimie organique pour réaliser des analyse structurales.
C'est un outil de biophysique très utilisé en génomique structurale pour obtenir une 'image' en 3D des molécules du vivant.
L'image à résonance magnétique nucléaire (IRM) est une technique d'imagerie médicale permettant d'avoir une vue 3D d'une partie du corps. Cette technique est très utile pour l'observation du cerveau. Grâce aux différentes séquences (séquence IRM), on peut observer différents tissus avec des contrastes très élevés mais une résolution spatiale médiocre comparée au scanner.
La localisation spatiale est obtenue en ajoutant un gradient directionel sur le champ magnétique de base. La relaxation des protons sera alors modifiée par la variation du champ magnétique. Des techniques de traitement du signal utilisant les algorithmes de transformées de Fourier rapides Fast Fourier Transform, FFT permettent alors de localiser l'événement.
La résolution est liée à la valeur du champ magnétique (de l'ordre du tesla en 2000) et de la durée de l'examen (en général une dizaine de minutes). Elle est actuellement de l'ordre du millimètre.
Pour la petite histoire, le nom complet est image à résonance magnétique nucléaire, alors que dans les centres médicaux, on omet souvent le nucléaire. Cette omission est surtout là pour ne pas effrayer les patients.
Un examen médical de RMN prend typiquement 5 à 15 minutes. Un ensemble complet d'examens prend souvent entre une demi-heure et une heure pleine. L'examen est absolument sans douleur (le patient est allongé sur une table d'examen autour de laquelle tourne lentement le mécanisme). La seule gène à en attendre est le bruit notable (mais assurément pas assourdissant). En général, le ou les technicien(s) reste en contact constant avec le patient qui peut même faire une petite sieste (mais doit rester à peu près immobile). La seule contre-indication au passage d'examen IRM est le stimulateur cardiaque ou la présence de métaux dans le corps. Sinon l'IRM est totalement non invasif, et peut même être utilisé pendant la grossesse.
Les noyaux les plus souvent étudiés sont le 1H, le 13C et le 15N
