Hyperpolarization (physics)Hyperpolarization is the nuclear spin polarization of a material in a magnetic field far beyond thermal equilibrium conditions determined by the Boltzmann distribution. It can be applied to gases such as 129Xe and 3He, and small molecules where the polarization levels can be enhanced by a factor of 104-105 above thermal equilibrium levels. Hyperpolarized noble gases are typically used in magnetic resonance imaging (MRI) of the lungs. Hyperpolarized small molecules are typically used for in vivo metabolic imaging.
Imagerie par résonance magnétiqueL'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique d' permettant d'obtenir des vues en deux ou en trois dimensions de l'intérieur du corps de façon non invasive avec une résolution en contraste relativement élevée. L'IRM repose sur le principe de la résonance magnétique nucléaire (RMN) qui utilise les propriétés quantiques des noyaux atomiques pour la spectroscopie en analyse chimique. L'IRM nécessite un champ magnétique puissant et stable produit par un aimant supraconducteur qui crée une magnétisation des tissus par alignement des moments magnétiques de spin.
XénonLe xénon est l'élément chimique de numéro atomique 54, de symbole Xe. C'est un gaz noble, inodore et incolore. Dans une lampe à décharge, il émet une lumière bleue. Le xénon est le plus rare et le plus cher des gaz nobles, à l'exception du radon dont tous les isotopes sont radioactifs. Étymologiquement, le nom de « xénon » dérive du mot grec , « étranger ». Ce nom vient du fait que le xénon a été découvert sous forme de « gaz inconnu, étranger » dans le krypton lors des identifications successives des gaz rares (argon, krypton, xénon) à la fin du .
Résonance magnétique nucléairevignette|175px|Spectromètre de résonance magnétique nucléaire. L'aimant de 21,2 T permet à l'hydrogène (H) de résonner à . La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une propriété de certains noyaux atomiques possédant un spin nucléaire (par exemple H, C, O, F, P, Xe...), placés dans un champ magnétique. Lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement électromagnétique (radiofréquence), le plus souvent appliqué sous forme d'impulsions, les noyaux atomiques peuvent absorber l'énergie du rayonnement puis la relâcher lors de la relaxation.
Gaz nobleLes gaz nobles, ou gaz rares sont un sous-ensemble d’éléments chimiques du groupe 18 (anciennement « groupe VIIIA », voire « groupe 0 ») du tableau périodique. Ce sont l'hélium He, le néon Ne, l'argon Ar, le krypton Kr, le xénon Xe et le radon Rn, ce dernier étant radioactif, avec une période de pour le , son isotope le plus stable. Ils forment une famille d'éléments chimiques très homogène de gaz monoatomiques incolores et inodores chimiquement très peu réactifs, voire totalement inertes pour les deux plus légers — hormis dans des conditions très particulières.
In vivo magnetic resonance spectroscopyIn vivo magnetic resonance spectroscopy (MRS) is a specialized technique associated with magnetic resonance imaging (MRI). Magnetic resonance spectroscopy (MRS), also known as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, is a non-invasive, ionizing-radiation-free analytical technique that has been used to study metabolic changes in brain tumors, strokes, seizure disorders, Alzheimer's disease, depression, and other diseases affecting the brain. It has also been used to study the metabolism of other organs such as muscles.
Spectroscopie RMNvignette|redresse|Spectromètre RMN avec passeur automatique d'échantillons utilisé en chimie organique pour la détermination des structures chimiques. vignette|redresse|Animation présentant le principe de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). La spectroscopie RMN est une technique qui exploite les propriétés magnétiques de certains noyaux atomiques. Elle est basée sur le phénomène de résonance magnétique nucléaire (RMN), utilisé également en sous le nom d’.
Résonance paramagnétique électroniquevignette|redresse=1.25|Spectromètre à résonance paramagnétique électronique La résonance paramagnétique électronique (RPE), résonance de spin électronique (RSE), ou en anglais electron spin resonance (ESR) désigne la propriété de certains électrons à absorber, puis réémettre l'énergie d'un rayonnement électromagnétique lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique. Seuls les électrons non appariés (ou électrons célibataires), présents dans des espèces chimiques radicalaires ainsi que dans les sels et complexes des métaux de transition, présentent cette propriété.
Nuclear magnetic resonance spectroscopy of proteinsNuclear magnetic resonance spectroscopy of proteins (usually abbreviated protein NMR) is a field of structural biology in which NMR spectroscopy is used to obtain information about the structure and dynamics of proteins, and also nucleic acids, and their complexes. The field was pioneered by Richard R. Ernst and Kurt Wüthrich at the ETH, and by Ad Bax, Marius Clore, Angela Gronenborn at the NIH, and Gerhard Wagner at Harvard University, among others.
Imagerie médicaleL'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images du corps humain à partir de différents phénomènes physiques tels que l'absorption des rayons X, la résonance magnétique nucléaire, la réflexion d'ondes ultrasons ou la radioactivité auxquels on associe parfois les techniques d'imagerie optique comme l'endoscopie. Apparues, pour les plus anciennes, au tournant du , ces techniques ont révolutionné la médecine grâce au progrès de l'informatique en permettant de visualiser indirectement l'anatomie, la physiologie ou le métabolisme du corps humain.
Spin–lattice relaxationDuring nuclear magnetic resonance observations, spin–lattice relaxation is the mechanism by which the longitudinal component of the total nuclear magnetic moment vector (parallel to the constant magnetic field) exponentially relaxes from a higher energy, non-equilibrium state to thermodynamic equilibrium with its surroundings (the "lattice"). It is characterized by the spin–lattice relaxation time, a time constant known as T1.
Spin–spin relaxationIn physics, the spin–spin relaxation is the mechanism by which Mxy, the transverse component of the magnetization vector, exponentially decays towards its equilibrium value in nuclear magnetic resonance (NMR) and magnetic resonance imaging (MRI). It is characterized by the spin–spin relaxation time, known as T2, a time constant characterizing the signal decay. It is named in contrast to T1, the spin–lattice relaxation time.
Spin echoIn magnetic resonance, a spin echo or Hahn echo is the refocusing of spin magnetisation by a pulse of resonant electromagnetic radiation. Modern nuclear magnetic resonance (NMR) and magnetic resonance imaging (MRI) make use of this effect. The NMR signal observed following an initial excitation pulse decays with time due to both spin relaxation and any inhomogeneous effects which cause spins in the sample to precess at different rates. The first of these, relaxation, leads to an irreversible loss of magnetisation.
Imagerie moléculaireL'imagerie moléculaire est le nom donné à une discipline émergente d'imagerie, située entre la biologie moléculaire et la biologie cellulaire. Elle vise essentiellement à observer le fonctionnement des organes et organismes in vivo par des moyens les moins invasifs possibles ou perturbant le moins possible les organismes observés ou les cultures de tissus produites à partir de ces organismes.
Chimie des gaz noblesLes gaz nobles, souvent appelés gaz rares, rarement gaz inertes (cf. l'article Gaz noble au sujet de ces différentes dénominations), forment une famille d'éléments a priori très peu réactifs car, ayant une couche de valence complète, ils n’ont aucun électron de valence pour former une liaison chimique. Il en découle que ces éléments ont une énergie d'ionisation élevée et une affinité électronique pratiquement nulle, et on a longtemps cru qu'ils ne pouvaient participer à aucune réaction chimique pour former des composés.
Effet Overhauser nucléaireEn spectroscopie RMN, l'effet Overhauser nucléaire décrit une interaction entre deux spins à travers l'espace et non pas à travers les liaisons chimiques comme le couplage scalaire. Cette interaction est limitée à environ 5-6 Å. En anglais, cet effet s'appelle "Nuclear Overhauser Effect", soit NOE. Cet acronyme est souvent utilisé en français sous l'expression "effet NOE". Une des conséquences de la résonance magnétique nucléaire est l'interaction dipôle-dipôle à travers l'espace.
Modulation de fréquenceright|Illustration de modulation en amplitude et en fréquence. La modulation de fréquence ou MF (FM en anglais) est un mode de modulation consistant à transmettre un signal par la modulation de la fréquence d'un signal porteur (porteuse). On parle de modulation de fréquence par opposition à la modulation d'amplitude. En modulation de fréquence, l'information est portée par une modification de la fréquence de la porteuse, et non par une variation d'amplitude.
Champ magnétiqueEn physique, dans le domaine de l'électromagnétisme, le champ magnétique est une grandeur ayant le caractère d'un champ vectoriel, c'est-à-dire caractérisée par la donnée d'une norme, d’une direction et d’un sens, définie en tout point de l'espace et permettant de modéliser et quantifier les effets magnétiques du courant électrique ou des matériaux magnétiques comme les aimants permanents.
IrradiationL'irradiation désigne l'exposition, volontaire ou accidentelle, d'un organisme, d'une substance, d'un corps, à des rayonnements. Ce terme est en particulier utilisé lorsque l'on considère l'exposition à des rayonnements ionisants. Rayonnement ionisant L'irradiation et la radioactivité s'expriment dans des unités spécifiques (sievert (symbole : Sv), becquerel (Bq)) : L'unité SI utilisée pour mesurer une irradiation physique est le gray (Gy). Le gray mesure une énergie fournie par unité de masse, indépendamment de ses effets biologiques.
Hyperpolarization (biology)Hyperpolarization is a change in a cell's membrane potential that makes it more negative. It is the opposite of a depolarization. It inhibits action potentials by increasing the stimulus required to move the membrane potential to the action potential threshold. Hyperpolarization is often caused by efflux of K+ (a cation) through K+ channels, or influx of Cl– (an anion) through Cl– channels. On the other hand, influx of cations, e.g. Na+ through Na+ channels or Ca2+ through Ca2+ channels, inhibits hyperpolarization.
