La risonanza magnetica

Risonanza Magnetica (RM) (RM Nucleare – RMN; Tomografia a Risonanza Magnetica – TRM) E’ una tecnica che sfruttando le capacità magnetiche ed elettriche degli atomi permette di studiare e riprodurre immagini dei tessuti biologici. La RM che utilizza NIR: radiazioni NON ionizzanti, sono radiazioni elettromagnetiche a basso contenuto energetico che non modificano né distruggono il tessuto da studiare. Permette di ottenere una valutazione topografica ( a fette ) assiali, coronali o sagittali, con multiplanarità diretta ( diverso quindi da TC!)perché la RM acquisisce direttamente le immagini secondo piani , non ha bisogno prima di ottenere il volume. E’ una tecnica multiparametrica ed ha ampia paronamicità. Ha una risoluzione di contrasto elevata(maggiore anche della tc, qui ad es. nelle sequenze t1 pesate vedo le strisce bianche di tessuto adiposo nel grigio muscolare.) La RM è basata su un fenomeno riguardante i nuclei atomici che , quando inseriti in un 1 campo magnetico
esterno uniforme , si allineano lungo la direzione del campo, possono assorbire energia elettromagnetica fornita ad una determinata 2 frequenza ( detta di risonanza) e di cedere successivamente questa energia per tornare alla posizione di equilibrio indotta dal campo magnetico esterno. Questo fenomeno accade perché i nuclei atomici ( I PROTONI!)sono dotati di una proprietà fisica nota come momento magnetico nucleare I protoni infatti ruotano attorno ad un asse (si dice che hanno uno spin) generando un microscopico campo magnetico. I nuclei atomici che hanno un numero pari di protoni non sono attivi, perché i momenti magnetici dei singoli protoni tendono ad annullarsi reciprocamente fornendo un vettore magnetico nullo. I nuclei atomici attivi sono quindi quelli che hanno un numero dispari di protoni ( 1H, 13C, 19F,23Na). I protoni utilizzati per produrre immagini RM sono quelli dell’Idrogeno che abbondano in tutti i tessuti biologici. 1Se sottoposti ad un forte campo magnetico esterno stazionario (B0), l’asse dei protoni si orienterà
lungo il campo stesso. Questo orientamento può avvenire o nella stessa direzione di B0 (in maniera parallela, cioè con
basso livello energetico) o con direzione opposta (in maniera antiparallela, cioè con alto livello energetico). I protoni paralleli sono leggermente prevalenti rispetto a quelli antiparalleli. Questa piccola prevalenza produce una magnetizzazione longitudinale M orientata parallelamente a B0 e misurabile. Inoltre il campo magnetico induce nel protone già dotato di un proprio spin un movimento di rotazione attorno al proprio asse detto movimento di precessione , paragonabile alle oscillazioni di una trottola. Il movimento di precessione è caratteristico di ogni elemento atomico , ed è influenzato proporzionalmente dal campo magnetico, maggiore sarà questo maggiore sarà la frequenza del moto, nota come frequenza di Larmor. Dunque nuclei dello stesso tipo avranno stessa frequenza di precessione, ma differente fase, cioè non saranno sincronizzati l’uno rispetto all’altro. WWW.SUNHOPE.IT
2 Lo step successivo consiste nell’invio di un impulso di radiofrequenza che perturbi l’equilibrio. Per mettere in risonanza i protoni dell’Idrogeno, si invia un’onda radio con frequenza pari alla frequenza di Larmor per l’Idrogeno, quindi gli fornisco energia. (ad esempio, per un campo di 1 Tesla*, essa è pari a 42 MHz* 1 Tesla = 10.000 Gauss (campo magnetico terrestre = 0,5 Gauss!; un apparecchio RM di 1,5 T equivale a circa 30.000 volte quello terrestre!) Sugli atomi compresi nel campo magnetico si determinano principalmente due cose: 1) la sincronizzazione dei protoni nella stessa fase di precessione (ruotano non solo alla stessa frequenza ma anche in maniera coordinata); quando i protoni precedono in fase tra loro si genera una nuova magnetizzazione trasversale, ortogonale cioè a quella del campo magnetico statico. Un impulso RF capace di spostare la magnetizzazione M viene definito impulso di 90°. 2) il passaggio di alcuni protoni dal livello energetico basso (paralleli a B0) al livello energetico alto (antiparalleli a B0). Un impulso RF di durata o intensità doppia rispetto a quello di 90° è in grado di ribaltare il vettore di magnetizzazione M in posizione antiparallela rispetto a B0 ed è perciò detto impulso di 180°. Una volta cessato l’impulso RF si verifica: 1) la progressiva desincronizzazione della precessione dei protoni, con conseguente decadimento della magnetizzazione trasversale; 2) il ritorno ad un livello energetico basso da parte dei protoni che avevano subito un’inversione di 180°. In ambedue i casi si parla di RILASSAMENTO durante il quale i protoni per tornare alla fase di equilibrio cedono energia sotto la stessa forma in cui l’hanno ricevuta ( Radiofrequenza)  questo segnale noto come FID (free induction decay) viene rilevato da un’antenna. Il rilassamento dei protoni avviene con due costanti di tempo distinte: la prima, definita T1 (rilassamento spin‐reticolo), indica il tempo necessario affinchè i protoni passino da uno stato energetico più alto (antiparallelo a B0) ad uno più basso ( parallelo a B0); i protoni devono perdere l’energia acquisita cedendola al microambiente (o reticolo) può essere rappresentata da una funzione La seconda, definita T2 (rilassamento spin‐spin), indica il tempo di annullamento della componente di magnetizzazione trasversale, cioè il tempo impiegato dai nuclei per desincronizzarsi. ( prima erano tutti nella stessa fase di precessione;) anch’essa può essere rappresentata da una funzione esponenziale T1 E T2 sono costanti di tempo caratteristiche dei vari tessuti. Il segnale RM FID dipende dai parametri T1, T2, e dal numero totale di protoni provvisti di spin per unità di volume (densità protonica – DP). In RM è possibile ottenere un serie diversa di immagini. Queste cambiano a seconda della SEQUENZA DI IMPULSI DI RADIOFREQUENZA INVIATI. I parametri che influenzano il risultato dell’immagine sono i tempi: 1) Time to Repeat (TR) : tempo di ripetizione degli impulsi 2) Time of Echo (TE) l tempo tra un impulso di 90° e la massima ampiezza dell'echo che possono essere lunghi o brevi. Mediante la combinazione di TR e TE lunghi o brevi, si avranno immagini pesate in T1, in T2 o in DP. per ottenere T1: TE brevi, TR brevi. T2: TR lungo , TE lungo. WWW.SUNHOPE.IT
Esistono molti tipi di sequenze, quelle più utilizzate sono la Spin Echo (SE), la Inversion Recovery (IR) e la Gradient Echo (GE). 1) Spin echo (SE) prima impulso a 90° poi 180°. Sono sequenze caratterizzate da un tempo di ripetizione pari al tempo che intercorre tra due successivi impulsi a 90° ed un tempo di echo pari al tempo che intercorre tra l’impulso a 90° e la genesi del segnale echo. 2) Inversion Recovery (IR) prima impulso 180° poi 90° poi ri‐impulso a 180°. 3) Gradient Echo (GE)il segnale di eco è generato dall’applicazione bipolare del gradiente di codifica di frequenza , i tempi di acquisizione dell’immagine possono essere anche di pochi secondi. 4) turbo spin echo: come spin echo, ma invece che un impulso a 180°, molteplici. L’INTENSITÀ DEL SEGNALE è un valore basato sui tempi di rilassamento dei tessuti normali. Nelle immagini T1‐pesate Risulta iperintenso l’elemento con il tempo T1 più breve . sono iperintense ( quindi appaiono bianche) le strutture adipose. Tutte le strutture con acqua sono nere: ipointenso muscolo , parenchimi sono grigi: segnale solido Es. SNC: il liquido cefalo‐rachidiano è scuro mentre il grasso è brillante. Le strutture del SNC (sostanza bianca e grigia) hanno dei segnali di intensità intermedia. Nelle immagini T2‐pesate E’ iperintenso l’elemento con il tempo di rilassamento T2 più lungo. I liquidi statici (erano ipointensi in T1) sono iperintensi in T2 invertono il segnale. Le strutture iperintense in T1 sono meno bianche in T2, il segnale è affievolito. Alcune strutture ipointense in T1 anche qui lo sono es. muscoli e tessuto fibroso. immagini DP pesate Sfrutta la densità dei protoni provvisti di spin ed in precessione in un determinato volume è alla base della formazione delle immagini dette appunto di Densità Protonica (DP). Per ottenere una sequenza SE DP‐pesata, si usa un TR lungo associato ad un TE breve. Le immagini DP presentano una risoluzione di contrasto molto inferiore alle immagini T1 o T2 pesate, in quanto tessuti anche molto diversi tra loro possono presentare una densità protonica simile. ALTRI PARAMENTRI IMPORTANTI: CHEMICAL SHIFT: sfrutta la differenza di frequenza di precessione esistente tra i protoni di atomi di H facenti parti di molecole che costituiscono tessuti adiposi e quelli dell’acqua. Con questa tecnica si acquisiscono immagini in coerenza di fase e in opposizione di fase. Nelle immagini in opposizione di fase c’è una caduta del segnale in presenza di grasso intracellulare. Utile per ricerca adenomi surrenalici o steatosi epatica. DIFFUSIONE (DWI) : permette di misurare la diffusibilità delle molecole d’acqua all’interno dei voxel, il segnale è saturato se la diffusibilità è eccessiva, se è mantenuta invece entro certi parametri il segnale è elevato. Utile per studi su SNC. WWW.SUNHOPE.IT
APPARECCHIO  TOMOGRAFO RM Possono essere distinti in “chiusi” o “aperti” . Gli apparecchi chiusi, esternamente, somigliano agli apparecchi TC: la principale differenza risiede nella profondità del tubo in cui viene inserito il paziente, più breve nel caso della TC, più lunga nel caso della RM. In entrambe, il paziente, su un lettino motorizzato, viene inserito in un anello. Gli apparecchi aperti, di solito a magnete permanente, sono in grado di sviluppare campi magnetici di minore intensità. Sono costituiti da: 1) UN MAGNETE Produce un campo magnetico statico costante. Sulla base dell’intensità del campo magnetico gli apparecchi possono anche essere distinti in: ad alto campo (≥ 1.5T); a medio campo (0,5‐1T); a basso campo (≤ 0.5T). Per generare il campo magnetico possono essere utilizzati magneti di tipo : 1‐permanente : costituito da materiale ferromagnetico, campo a bassa intensità, per apparechhi aperti 2‐resistivo : è un elettrocalamita, non usato per i notevoli costi che richiede per il suo mantenimento di energia elettrica. 3 superconduttivo :anche questo è un elettromagnete ma ha un alto potere di conduzione , bassissima resistenza quindi non necessita di tanta corrente elettrica, da campi a elevata intensità 2) SISTEMI DI GRADIENTI E RADIOFREQUENZA Il sistema dei gradienti modula l’intensità del campo magnetico, Il gradiente viene modificato in maniera progressiva, di un grado alla volta per 360°, l’immagine viene ricostruita lungo il piano attraverso il quale è stato impostato il gradiente. La radiofraquenza è suddivisa in una porzione trasmittente e una ricevente. Le antenne (o bobine) utilizzate per studiare un distretto anatomico possono essere doppie (una per l’emissione e una per la ricezione) o singole (sia emittenti che riceventi). Ci sono delle bobine di ricezione del segnale ( una per ogni piano geometrico); in tal modo si possono ottenere piani di scansioni a piacere senza la necessità di spostare il paziente . INDICAZIONI CLINICHE DELLA RM La RM è indicata nello studio dei tessuti molli. A causa della sua minore disponibilità su territorio essa è considerata una tecnica di terzo livello (cioè, utilizzata dopo che siano state impiegate altre tecniche più semplici, più diffuse o meno costose, quali la radiografia o l’ecografia). La RM è particolarmente indicata nello studio del sistema nervoso centrale, delle cartilagini e dei legamenti articolari, del sistema cardio‐circolatorio. WWW.SUNHOPE.IT
Vantaggi 







eccellente risoluzione di contrasto per i tessuti molli. Encefalo, midollo spinale, dischi intervertebrali. Muscoli, Tendini e legamenti. Non‐invasiva. Nessuna radiazione ionizzante. Permette di ottenere scansioni dirette multiplanari orientabili secondo piani diversi, senza dover riposizionare il paziente. Permette una visione panoramica di ampi distretti (ad es. rachide). Possibilità di ottenere immagini diverse (sequenze diverse), ognuna con informazioni aggiuntive, per ciascuna struttura anatomica. Svantaggi 







parenchima polmonare e la compatta ossea (perché poveri di protoni di idrogeno) sono di difficile valutazione. La presenza di oggetti metallici crea artefatti con perdita di informazioni. Portatori di protesi metalliche, pace‐maker, ecc. non possono eseguire questo tipo di esame*. Costi di acquisto e di gestione e, quindi, degli esami, elevati. Ridotta disponibilità in Medicina Veterinaria. Valutazione diagnostica più complessa rispetto alla TC. Tempi di acquisizione molto lunghi (30‐60 minuti). Risoluzione spaziale e temporale più bassa rispetto alla TC. Da passariello aggiungi: Pagine 67‐71:  angioRM  Spettroscopia con RM  Risonanza magnetica funzionale  interventistica in RM WWW.SUNHOPE.IT