risonanza magnetica

RISONANZA
MAGNETICA
Prof. M. Zompatori
RISONANZA
MAGNETICA
NUCLEARE
RISONANZA
MAGNETICA
NUCLEARE
RM
• Non utilizza radiazioni ionizzanti
• Multiparametrica, approccio multiplanare
• Elevata risoluzione di contrasto
FASI DI ESECUZIONE ESAME RM
Il paziente è posto in un magnete
E’ inviato impulso RF (onde e.m. ad
elevata lunghezza d’onda: ambito delle
onde radio)
Viene interrotto impulso RF
Il paziente emette un segnale usato per
La ricostruzione delle immagini
NUCLEO ATOMICO
Protone
Neutrone
Elettrone
Istituto di Radiologia – Università di Parma
PRINCIPI TECNICI
Nuclei atomici con proprietà magnetiche:
• numero dispari di protoni
• possiedono carica ed un impulso rotatorio attorno
al proprio asse: spin ≠ 0: dipoli magnetici con un
polo N e un polo S
• nucleo d’H: abbondante in acqua e lipidi (corpo
umano: 70% acqua)
• Altri nuclei: P31, C13, Na23, F19
La carica in movimento
rappresenta una corrente
elettrica che a sua volta induce
un campo magnetico.
RISONANZA MAGNETICA
Istituto di Radiologia – Università di Parma
In natura i dipoli magnetici sono orientati a caso
in tutte le direzioni: agitazione termica
Immessi in forte campo magnetico omogeneo e
costante nel tempo (CMS B0): i vettori si
allineano lungo le linee di forza del CMS
RISONANZA MAGNETICA
N
Campo magnetico
S
Istituto di Radiologia – Università di Parma
Il verso parallelo è energeticamente favorito:
perché a più bassa energia potenziale
Lieve prevalenza dell’orientamento parallelo
10.000000
10.000007
Per restrizioni di natura quantistica l’allineamento
non può essere perfetto:
PRECESSIONE
Protone: moto di precessione
attorno alla direzione del
campo
La frequenza di precessione
(di Larmor) è direttamente
proporzionale all’intensità
del campo magnetico
applicato.
SPIN
Equazione di Larmor:
0 = B0
0 = frequenza di precessione
(MHz)
B0 = forza campo magnetico

esterno (in Tesla)
= costante giromagnetica:
differente per diverse sostanze
(per H: 42,5 MHz/T)
z
8 - 4 =4
z
y
y
x
x
La magnetizzazione longitudinale non è
direttamente misurabile dal momento che
è orientata in direzione parallela al
campo magnetico esterno
Abbiamo bisogno di magnetizzazione
trasversale al campo magnetico esterno
RADIOFREQUENZA
onda e.m. ad elevata lunghezza d’onda: ambito
delle onde radio
IMPULSO DI RF: di breve durata
Non casuale ma selettivo: l’impulso RF ed i protoni
devono avere la stessa frequenza (Larmor) per
scambiare energia: fenomeno della risonanza
L’impulso di radiofrequenza, cedendo energia
al sistema, determina due diversi effetti
1) Riduce la magnetizzazione longitudinale:
maggior numero di protoni in allineamento
antiparallelo
2) Determina la comparsa di una
magnetizzazione trasversale:
sincronizzazione dei moti di precessione
Dopo RF: protoni tornano alla condizione
iniziale (allineamento prevalentemente
parallelo, assenza di sincronismo dei moti
di precessione).
L’energia introdotta con l’impulso viene
restituita sotto forma di segnali
elettromagnetici (RF).
Questi segnali elettromagnetici vengono
raccolti dalla stessa bobina trasmittente
l’impulso di radiofrequenza, che funziona
ora come
antenna ricevente.
Questo segnale analogico è convertito in
digitale e viene fatto corrispondere al
segnale proveniente da ciascun voxel in
studio un tono di grigio sul pixel
corrispondente del video
RILASSAMENTO LONGITUDINALE
I protoni cedono l’energia assorbita dalla
RF al mezzo circostante (reticolo o
lattice): rilassamento spin-lattice
Tornano all’allineamento parallelo
T1: tempo necessario per il recupero della
magnetizzazione longitudinale
Tempo di rilassamento longitudinale
o T1 (lungo)
RILASSAMENTO TRASVERSALE
• Dopo RF i protoni vanno fuori fase
• Disomogeneità di campo: ogni protone è
influenzato dai piccoli campi magnetici dei
nuclei vicini
• Rilassamento spin-spin
• T2: tempo di decremento magnetizzazione
trasversale
Tempo di rilassamento trasversale o T2 (breve)
DP: densità protonica
• Rappresenta il numero di protoni, cioè
dei nuclei di H risonanti per unità di
volume di tessuto
• All’aumentare di tale numero aumenta
anche l’intensità del segnale RM
SEQUENZE RM
• Insieme di impulsi di RF
• Danno la possibilità di ottenere immagini
dipendenti in maggior misura dal T1 o
dal T2
• TR: Tempo di ripetizione: intervallo di
tempo tra l’inizio di una sequenza e la
successiva
• TE: Tempo di Eco: Intervallo di tempo
tra l’inizio della sequenza e la rilevazione
del segnale
TR breve < 500 ms
TR lungo > 1500 ms
TE breve < 30 ms
TE lungo > 80 ms
• Sequenza T1 pesata: TR breve e TE
breve
• Sequenza DP pesata: TR lungo e TE
breve
• Sequenza T2 pesata: TR lungo e TE
lungo
SEQUENZE RM
• Inversion Recovery, Spin Echo, Turbo o
Fast Spin Echo, Gradient Echo, Echo Planar
• L’operatore sceglie il tipo di sequenza per
ottenere il massimo contrasto tra i tessuti
prescelti esaltando le differenze in T1, DP e
T2
MEZZI DI CONTRASTO
• Agiscono indirettamente sull’immagine
modificando i tempi di rilassamento dei
nuclei di H
• Paramagnetici: Chelati di Gadolinio:
accorciano il T1
• Superparamagnetici: ossidi di Fe:
accorciano il T2
ESEMPI
• Demielinizzazione: aumento del T2: si
sceglie la sequenza che esalti le differenze
in T2 per contrastare meglio le aree di
demielinizzazione
• Grasso e acqua: T1 molto diversi e T2 simili
. Per contrastarli scelgo sequenza T1 pesata
Patologia
multicistica
ANGIO-RM
• Segnale RM: sensibile al flusso che
coinvolge i nuclei di H
• Posso visualizzare i vasi anche senza
il mdc
RM FUNZIONALE
• DIFFUSIONE: movimento casuale molecole d’acqua
per agitazione termica
• PERFUSIONE: emodinamica microvascolare
• BOLD: stato di ossigenazione ematica
• SPETTROSCOPIA: attività metabolica cellulare
SPETTROSCOPIA RM: nuclei di fosforo in varie
molecole ATP, ADP, esteri fosforici
spettroscopia RM in vivo del
fosforo
RISONANZA MAGNETICA
VANTAGGI DELLA RM
Alta risoluzione di contrasto
Non radiazioni ionizzanti
Caratterizzazione dei tessuti
Rare reazioni al mdc
SVANTAGGI
Controindicazioni: pace-makers,
protesi etc.
Bassa risoluzione spaziale
Costi
schegge
metalliche,
Istituto di Radiologia – Università di Parma
RISONANZA MAGNETICA
NO
Ai pazienti con
Pace makers
Protesi metalliche mobili
Operati di cataratta prima del 1982 circa
Schegge di metallo etc…
IUD
Gravidanza prima del 3° trimestre
Istituto di Radiologia – Università di Parma