Sequenze - Appunti RM

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Sequenze
Definizione
Le sequenze in risonanza magnetica
sono sostanzialmente una successione
di impulsi specifici che permettono di
ottenere dei segnali di ritorno con i
quali possono essere ricostruite le
immagini che conosciamo.
Classificazione generale
Esistono 3 grandi famiglie di sequenze:
Spin Eco
Inversion Recovery
Gradient Eco
Spin Eco
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE
Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale.
Condizioni di riposo
FASE 1
Le sequenze spin eco utilizzano un impulso
iniziale a 90 gradi che va a ribaltare la
magnetizzazione longitudinale nel piano
trasversale (facendola quindi diventare trasversale).
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE
PASSAGGIO TRA FASE 1 E FASE 2
La perdita di magnetizzazione trasversale è data dal
rilassamento T1 (spin->lattice) e dal rilassamento T2 (spin>spin).
Il rilassamento T2 è fondalmentamente provocato da un
defasamento degli spin, che inizia subito dopo l’applicazione del
primo impulso a 90° che ribalta la magnetizzazione dal piano
longitudinale a quello trasversale.
Il defasamento incrementa con il tempo, ma è omogeneo. Questo
significa che se (vedi dopo)
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE
FASE 2
La magnetizzazione
trasversale diminuita e la
longitudinale recuperata
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE
FASE 3
Viene inviato un impulso a 180° che va a rifocalizzare gli spin,
con recupero della trasversale
Fase 4
Nuova perdita della trasversale e recupero della
longitudinale.
In questa fase viene rilevato l’eco di ritorno
Fase 5
Ritorno alla longitudinale totale
Spin Eco
Caratteristiche generali
delle Spin Eco
Tra le caratteristiche principali
delle sequenze Spin Eco quella di
essere poco sensibili alle
disomogeneita’ del campo magnetico
e alle disomogeneita’ locali
Possibilità di avere ponderazioni T1,
DP, T2
Spin Eco
Pesatura SE T1
TR 400-800ms
TE 8-18ms
Caratteristiche
Liquidi= Ipo
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB>SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
Vantaggi delle SE T1
-Ottima risoluzione in tempi limitati
- alta sensibilita’ alle lesioni ossee
- discreta sensibilita’ alle lesioni epatiche
- adatte a rilevare depositi di emosiderina (sanguinamenti)
Svantaggi delle SE T1
- Poco sensibile alle lesioni parenchimali
Spin Eco
Pesatura SE DP
TR 1500-3000ms
TE 8-18ms
Le vere pesature in Densita’ Protonica si ottengono
solo con le spin eco pure. Vedremo in seguito che le
pesature DP e T2 in SE non sono piu’ usate a causa dei
lunghissimi tempi di acquisizione (8minuti). Sequenze
molto più veloci si otterranno grazie all’aggiunta di un
fattore turbo, che però non permetteru’ piu’ una vera
e propria pesatura T2, a causa di un TE effettivo piu’
elevato.
Spin Eco
Nell’atto pratico le pesature DP vengono quindi usate
prevalentemente in campo osteoarticolare, abbinate alla
saturazione spettrale del grasso. Sostanzialmente sono però delle
T2, con una forte componente DP.
In campo osteoarticolare le DP FS uniscono i vantaggi delle
ponderazioni SE T1 e TSE T2, senza soffrire troppo dei vantaggi
delle stesse.
Unica vera applicazione delle SE DP è a livello cerebrale, per chi non può
effettuare le FLAIR oppure per chi vuole ottenere il massimo della
sensibilità per le microlesioni sottotentoriali.
Pesatura SE T2
TR 2000-8000+ms
TE 60-150+ms
Caratteristiche
Liquidi= Iper
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper(TSE) oppure Iso-Iper (SE)
Muscoli= Ipo
SB<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
Vantaggi delle SE T2 (non tse)
- Praticamente nessuno
- grasso poco iperintenso rispetto a
quello che si ottiene con le TSE
Svantaggi delle SE T2
- Tempi biblici rispetto a quello che
si può ottenere con le tse
Spin Eco
Altre sequenze che
utilizzano la tecnica
Spin Eco
-TSE FSE
-TSE ultrapide (HASTE, SSFSE,
FSE - ADA ,)
- EPI
TURBO Spin Eco
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO A
PAROLE
Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale.
Condizioni di riposo
FASE 1
Le sequenze spin eco utilizzano un impulso
iniziale a 90 gradi che va a ribaltare la
magnetizzazione longitudinale nel piano
trasversale (facendola quindi diventare trasversale).
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO
A PAROLE
PASSAGGIO TRA FASE 1 E FASE 2
La perdita di magnetizzazione trasversale è data dal
rilassamento T1 (spin->lattice) e dal rilassamento T2 (spin>spin).
Il rilassamento T2 è fondalmentamente provocato da un
defasamento degli spin, che inizia subito dopo l’applicazione del
primo impulso a 90° che ribalta la magnetizzazione dal piano
longitudinale a quello trasversale.
Il defasamento incrementa con il tempo, ma è omogeneo. Questo
significa che se (vedi dopo)
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO
A PAROLE
FASE 2
la sequenza invia alcuni (uguali al fattore
turbo) impulsi di 180°, che fanno in modo che
la fase degli gli spin venga ripetutamente
invertita, generando dopo ogni impulso un
eco che viene utilizzato dalla macchina per
riempire lo spazio K
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO
A PAROLE
Fase 3
Dopo un tempo TR, dove la
magnetizzazione trasversale e’
completamente persa e la
magnetizzazione longitudinale e’
completamente recuperata, si
ritorna alla fase 1
Spin Eco
Pesatura TSE T1
TR 400-800ms
TE 8-18ms
TF 3-5
Caratteristiche (molto
simili alle SE)
Liquidi= Ipo
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB>SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
Vantaggi delle TSE T1
-Piu’ veloci delle SE T1 quando il
numero di strati non e’ elevato
- alta sensibilita’ alle lesioni
ossee
- discreta sensibilita’ alle lesioni
epatiche
- adatte a rilevare depositi di
emosiderina (sanguinamenti)
Svantaggi delle TSE T1
-Poco sensibile alle lesioni
parenchimali
- minor contrasto parenchimale
rispetto alle SE T1
Spin Eco
Pesatura TSE DP
TR 1500-3000ms
TE 8-18ms
TF 3-8
Caratteristiche
(molto simili alle TSE T2, a
parte la ponderazione dei liquidi e dei parenchimi)
Liquidi= Ipo-Iso-Iper a seconda del fattore turbo
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
Vantaggi delle TSE DP
Utilizzata tantissimo in campo osteoarticolare, insieme alla
saturazione del grasso, perche’ permette di ottenre i vantaggi
delle TSE T1 (alta definizione, tempi relativamente brevi, buona
sensibilita’ alle lesioni legamentose e meniscali) e delle STIR T2
(alta sensibilita’ alle lesioni infiammatorie anche se circondate da
strutture grassose
Svantaggi delle TSE DP
- Utilizzata ormai solo in
articolare
- poco utile se non abbinata
alla saturazione spettrale
del grasso
Spin Eco
Pesatura TSE T2
TR 2000-8000+ms
TE 60-150+ms
TF 3-40
Caratteristiche
Liquidi= Iper
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper(TSE)
Muscoli= Ipo
SB<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
Vantaggi delle TSE T2 (non se)
- Immagini ponderate in T2 con buona
risoluzione e tempi accettabili
- Pochi artefatti da pulsazione
vascolare
Svantaggi delle TSE T2
- Difficili da valutare le lesioni
periventricolari o corticali a livello
cerebrale
- Grasso iperintenso, molto/troppo
simile ai liquidi, quindi:
-Lesioni epatiche difficili da
localizzare nei fegati steatosici
- lesioni ossee difficili da valutare
Spin Eco
Single Shot FSE (HASTE
– EXPRESS)
Spin Eco
SSFSE
TR 800-10000ms
TE 50-200ms
TF massimo
Caratteristiche
Liquidi= iper++
Osso corticale= nero
Osso spongioso= Lievemente-iper
Grasso= Lievemente-iper
Muscoli= Ipo
SB<SG
Arterie= artefatti
Vene= ipo
Spin Eco
Vantaggi delle SSFSE
- Sequenza veloce
- Permette apnee brevissime a livello addominale
- Acquisizione di ciascuna immagine singolarmente
- Liquidi altamente iperintensi
- Mmolto usata nelle varie tecniche idro-rm (colangio-rm, uro-rm,
mielo-rm)
Svantaggi delle SSFSE
- blurring importante
-Poco contrasto a livello
parenchimale
-Risoluzione limitata
Spin Eco
Inversion
Recovery
IR
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale.
Condizioni di riposo
FASE 1
impulso iniziale di 180 gradi, che ribalta
completamente la magnetizzazione
longitudinale, non sul piano trasversale ma su
un piano longitudinale opposto che non e’ pero’
una situazione di stabilita’ quindi…...
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
PASSAGGIO TRA FASE T1 E FASE 2
I tessuti quindi andranno subito incontro ad una risalita
del segnale, mantenendosi sul piano longitudinale, verso
lo zero.
Fase 2
Dopo un tempo TI (Tempo di inversione) gli spin verranno
nuovamente eccitati da un impulso a 90 gradi e quindi
ribaltati sul piano transversale
Se un tessuto, durante il recupero iniziale, si trovava
vicino al punto zero, dopo il ribaltamento di 90 gradi
avra’ segnale null0.
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
Passaggio tra Fase 2 e Fase 3
Defasamento degli spin con perdita della
magnetizzazione trasversale
Fase 3
Impulso a 180° per rifasare gli spin
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
Fase 4
Lettura del segnale di ritorno
Passaggio tra fase 4 e fase 5
Perdita completa della magnetizzazione trasversale, e
recupero completo della magnetizzazione longitudinale
Fase 5
Ritorno alla fase iniziale
Spin Eco
TURBO INVERSION RECOVERY
IR
Caratteristiche generali
delle Inversion Recovery
Le sequenze Inversion
Recovery sono simili
alle Spin Eco, quindi
poco sensibili alle
disomogeneita’ del
campo magnetico e alle
disomogeneita’ locali
La ponderazione e’
sostanzialmente
basata sul T1, ma
l’aspetto delle
immagini e’ simile alle
T2 (vedi in seguito)
IR
Come lavorano le Inversion Recovery
Questo effetto viene quindi utilizzato nella pratica
clinica per 2 scopi principale:
- Ottenere segnale nullo del grasso
- Ottenere segnale nullo dei liquidi puri
Altri scopi sono ad esempio sopprimere nello specifico il segnale
della sostanza bianca cerebrale o della sostanza grigia.
Tutto viene gestito da TI (ciascun tessuto puo’
essere annullato usando un TI specifico)
IR
STIR
(Short Tau Inversion Recovery)
TI corti, a seconda dell’intensita’ di campo
possono variare da 70 a 170ms
A 1,5T TI=150ms
Crea un effetto di soppressione del
grasso
Molto utile in tutte le patologie
osteoarticolari, ossee, o comunque meglio
organi in cui e’ presente del grasso.
IR
STIR
TR: 2500-8000ms
(deve essere piu’ lungo
del T1 dei vari tessuti, perche’ questi devono aver
recuperato tutta la magnetizzazione longitudinale prima
dell’impulso successivo)
TE= 20-80 ms
(piu’ e’ lungo e piu’ la sequenza
e’ “contrastata”)
TI= 150 per 1,5T
Caratteristiche
Liquidi= Iper
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Ipo++
Muscoli= Iso
SB<<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
IR
STIR
(Short Tau Inversion Recovery)
Vantaggi:
-Soppressione del grasso omogenea
indipendentemente dalle
disomogeneita’ locali e di campo
- Alta sensibilita’ alle lesioni muscolari, ossee,
parenchimali, midollari
Svantaggi:
- Tempi di acq lunghi
- Risoluzione spaziale
limitata
- Non eseguibili dopo mdc
IR
Flair
(FLuid Attenuation Inversion Recovery)
TI lunghi, da 2000 a 2500ms
Crea un effetto di annullamento piu’ o meno importante del
segnale dei liquidi puri (liquido cefalo rachidiano)
Utilizzata praticamente SEMPRE negli studi RM Encefalo, e
saltuariamente negli studi del midollo
IR
Flair
TR: 6000-10000ms
(deve essere piu’
lungo del T1 dei vari tessuti, perche’ questi devono aver
recuperato tutta la magnetizzazione longitudinale prima
dell’impulso successivo)
TE= 80-140 ms
(deve essere lungo per
assicurare la pesatura t2)
TI= 2000-2500
Caratteristiche
Liquidi= Ipo+++
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB<<SG
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
IR
Flair
(FLuid Attenuation Inversion
Recovery)
Vantaggi:
- Annullando il segnale dei liquidi che circondano il
parenchima cerebrale non si avranno piu’ problemi a
rilevare le alterazioni iperintense della parte piu’
esterna del parenchima (che in T2 normale si
sarebbro confuse con l’ipersegnale del liquido
cefalorachidiano)
- e’ una sequenza molto sensibile alle lesioni
edematose o emorragiche del parenchima
Svantaggi:
- Praticamente nessuno che possa giustificarne il non
utilizzo
- livemente meno sensibile nel parenchima
sottotentoriale
- qualche artefatto da pulsazione del liquor nelle
sisterne sottotentoriali
IR
gradient eco
Le sequenze gradient eco sono le sequenze piu’
semplici, caratterizzare da un semplice impulso ogni
ciclo.
L’impulso non ha un angolo fisso come le spin eco o
le inversion recovery, ma ha un angolo variabile
(solitamente da 0 a 90°) che va a condizionare
fortemente il risultato)
Le due principali tecniche di acquisizione gradient
eco
FLASH
FISP (o true-FISP)
Gradient
Gradient Eco Spoiled
Gradient
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO SPOILED A PAROLE
Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale.
Condizioni di riposo
FASE 1
impulso iniziale alfa (10-90°), che ribalta
parzialmente la magnetizzazione
longitudinale sul piano trasversale
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO SPOILER A PAROLE
Fase 2
Ritorno e lettura dell’eco
FASE 3
impulso spoiler per distruggere la magnetizzazione trasversale
residua
FASE 4
ritorno alle condizioni iniziali
Gradient
Gradient Eco Unspoiled (FISP)
Gradient
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE
Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale.
Condizioni di riposo
FASE 1
impulso iniziale (10-90°), che ribalta
parzialmente la magnetizzazione
longitudinale sul piano trasversale
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE
Fase 2
Ritorno e lettura dell’eco
FASE 3
progressiva diminuzione della magnetizzazione
trasversale, e progressivo recuper della
magnetizzazione longitudinale. Se un nuovo impulso
viene inviato, e la magnetizzazione trasversale non e’
ancora esaurita , il ribaltamento della magnetizzazione
longitudinale andra’ a sommarla a quella trasversale
rimasta, aumentandone il valore
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE
Fase 4
Lettura dell’eco
Fase 5
Mentre continua a perdere trasversale e
recuperare longitudinale, arriva nuovo
impulso e si torna alla fase 3
Spin Eco
Caratteristiche generali
delle Gradient Eco
Sono delle sequenze relativamente
sensibili alle disomogeneita’ del
campo magnetico e alle
disomogeneita’ locali
Possibilità di avere ponderazioni T1 e
T2
Gradient
Sottoclassificazione
delle gradient eco
Spoiled Gradient Echo
Non turbo:
FLASH Fast Imaging using Low Angle Shot (Siemens)
SPGR Spoiled GRASS (GE)
T1 FFE T1-weighted Fast Field Echo (Philips)
Turbo:
Turbo FLASH
FastSPGR
TFE Turbo Field Eco (Philips)
Steady-State Free Precession (SSFP)
Tipo FID
FISP Fast Imaging with Steady-state Precession (Siemens)
GRASS Gradient Recall Acquisition using Steady States (GE)
FFE Fast Field Echo (Philips)
Tipo Echo
PSIF Reversed FISP (siemens)
SSFP Steady State Free Precession (GE)
T2-FFE T2-weighted Fast Field Echo (Philips)
Balanced Steady-State Free Precession
(bSSFP)
True FISP(Siemens)
FIESTA Fast Imaging Employing Steady-state Acquisition (GE)
b-FFE Balanced Fast Fiel Echo (Philips)
Gradient
Gradient eco T1
Le caratteristiche delle sequenze
gradient eco e’ estremamente variabile in
relazione al tipo di sequenza utilizzata,
ed e’ quindi difficile dare una definizione
precisa sui parametri e sugli aspetti
classici dell’immagine
TR: 50-500ms
TE= minimo-10 ms
Flip Angle: 45-90°
(elevato) dipende dal
tr
Caratteristiche
Sostanzialmente comparabili con quelle delle TSE
t1, ma con i vasi arteriosi che possono diventare
iperintensi negli strati di entrata (se non
vengono saturati)
Gradient
Gradient eco t1
Vantaggi:
- Sequenze molto veloci
- se utilizzate con tecnica 3d possono essere
acquisiti voxel isotropici
- utilizzate in angiografia tof o CE
- possibilita’ di ottenere immagini in fase e fuori
fase
Svantaggi:
- Elevata Sensibilita’ alla disomogenita’ ossoaria e alla presenza di metalli
- sensibilimente meno sensibile delle TSE alla rilevazione dell’enhancement
parenchimale
Gradient
Gradient eco T2*
Le caratteristiche delle sequenze
gradient eco e’ estremamente variabile in
relazione al tipo di sequenza utilizzata,
ed e’ quindi difficile dare una definizione
precisa sui parametri e sugli aspetti
classici dell’immagine
TR: 400-800ms
TE= minimo-12-25 ms
Flip Angle: 20-30°
(basso)
Caratteristiche
Sostanzialmente comparabili con quelle delle TSE
t1, ma con i vasi arteriosi che possono diventare
iperintensi negli strati di entrata (se non
vengono saturati)
Gradient
Gradient eco t2*
Vantaggi:
- Sequenze molto sensibili alle lesioni
legamentose e meniscali
- sequenze molto sensibili ai depositi di
emosiderina o al materiale paramagnetico come
emorragie
Svantaggi:
- Elevata Sensibilita’ alla
disomogenita’ osso-aria e alla
presenza di metalli
ECO-PLANARI
Le sequenze eco-planari sono delle sequenze
velocissime. Utilizzano delle oscillazioni velocissime
dei gradienti che permettono il riempimento di
tutto il k-spazio in frazioni di secondo.
Purtroppo hanno un SNR limitato, sono molto
sensibili al chemical shift e alle disomogeneita’ di
campo.
Usate molto nei pazienti non collaboranti, per le
sequenze di diffusione, e nell’imaging funzionale.
EPI
Qualche immagine eco planare
Diamo un colore alle
sequenze
Un po’ di colore…..
Un po’ di colore…..
Un po’ di colore…..
Un po’ di colore…..