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Pourquoi les condensateurs non magnétiques sont-ils importants en imagerie médicale ?

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La qualité d'une image IRM dépend de l'homogénéité, ou de l'uniformité, du champ magnétique. Le choix du matériau des composants est primordial ; même la plus petite trace de magnétisme à l'intérieur d'un scanner IRM peut perturber le champ et nuire à la qualité d'une image IRM.

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Les appareils d'imagerie par résonance magnétique (IRM) utilisent un champ magnétique puissant et des ondes radio générées par ordinateur pour produire des images en coupe des tissus mous tels que les muscles et la graisse.

Ces images permettent aux cliniciens d'enquêter et de diagnostiquer sans avoir recours à des procédures plus invasives. Cependant, une image de mauvaise qualité peut conduire à des diagnostics erronés et, par conséquent, à des choix de traitement erronés. Cela dit, les applications de résonance magnétique ont des besoins très spécifiques jusqu'au niveau des composants.

Les bases de l'IRM

Lorsque l'on réfléchit aux principes de fonctionnement de l'IRM, il est important de se rappeler les bases : Les appareils d'IRM auxquels nous sommes habitués sont basés sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN). Le nom du phénomène fournit l'indice - il a trait aux noyaux et aux aimants.

L'intensité magnétique est mesurée en Tesla (T) ; par extension, Tesla indique l'intensité du champ magnétique de l'IRM. L'IRM 1,5T est l'un des scanners IRM les plus courants aujourd'hui, mais les appareils 3T et 7T peuvent produire des images à résolution encore plus élevée. Ce niveau de détail est utile pour diagnostiquer des cas plus particuliers. Cependant, lorsque les scanners IRM atteignent 7T et plus, le magnétisme est suffisamment fort pour entraîner des complications chez les personnes portant des dispositifs implantables tels que des stimulateurs cardiaques.

Les molécules qui composent le corps humain contiennent de l'hydrogène. Le noyau d'un atome d'hydrogène, un proton unique, se comporte comme un aimant avec un pôle nord et un pôle sud. Lorsqu'un champ magnétique est appliqué, leurs spins (le spin est une propriété des particules subatomiques) s'arrangent uniformément. Lorsqu'un patient est placé à l'intérieur du tube du scanner IRM, les spins des protons des molécules de son corps s'alignent, faisant face à la même direction comme une fanfare qui s'entraîne sur un terrain de football.

Lorsqu'un court signal RF généré par ordinateur est appliqué à une partie du champ uniforme, ces protons reçoivent un "coup de pouce" et se brisent. Imaginez un scénario dans lequel un ballon de football égaré se dirige vers la fanfare. Après l'interruption, les protons (les musiciens dans notre analogie) reviennent à leur état d'alignement. Lors de ce réalignement, de l'énergie est émise. Cette énergie peut être mesurée et utilisée pour distinguer les différents types de molécules et leur emplacement. Pour bien comprendre l'IRM, il faut plonger plus profondément dans la mécanique quantique, mais commencer à comprendre le processus rend le résultat encore plus étonnant.

La prise

Une machine IRM est conçue pour nous aider à identifier les types et les emplacements des molécules en mesurant le comportement de leurs noyaux d'hydrogène. Cependant, la qualité d'une image IRM dépend de l'homogénéité, ou de l'uniformité, du champ magnétique. En cas de variation, il est plus difficile de détecter l'impact d'une interruption du signal RF. Même avec la plus petite variation, ces protons ne sont pas alignés de la même façon que les autres et ne répondent pas de la même façon aux stimuli.

Ces différences confondent les algorithmes de détection. Ce serait comme si certains des musiciens de notre fanfare étaient déjà déphasés lorsque le ballon a frappé. En regardant tout cela, comment saurions-nous où la perturbation causée par la balle perdue s'est produite ? En pratique, un bruit de signal excessif, ou une variation aléatoire de l'intensité du signal, produit des images granulaires. Il est beaucoup plus difficile pour un professionnel de la santé de se fier à eux pour obtenir des informations précises.

Il est important pour les fabricants d'appareils médicaux de rechercher des métaux de haute pureté qui ne présentent pas de magnétisme mesurable, car les composants magnétiques à l'intérieur du tunnel du scanner IRM peuvent altérer l'homogénéité du champ. Même la plus petite trace de magnétisme peut affecter la qualité de l'image IRM.

Les composants matériels, notamment les condensateurs fixes, les condensateurs de réglage, les inducteurs, les connecteurs et autres, doivent être amagnétiques. Prenez les condensateurs, par exemple : De nombreux condensateurs sont conçus avec une finition de barrière en nickel pour maintenir la soudabilité. En raison des propriétés magnétiques du nickel, ces condensateurs ne sont pas acceptables pour des applications médicales telles que l'IRM. Le laiton commercial, un matériau couramment utilisé, n'est pas non plus acceptable pour ces applications. Les bobines nécessitent également des inserts, des broches et d'autres formes spéciales sans magnétisme mesurable.

Ce niveau de soin au niveau des composants empêche la distorsion et minimise le besoin de correction d'image.

Les patients, les soignants et les professionnels de la santé ont tous recours à la technologie de l'imagerie par IRM. Alors que les composants comme les condensateurs sont généralement considérés comme simples ou peu compliqués, les applications critiques pour la vie exigent une attention particulière dans chaque aspect de la conception.