ELEMENTI DI FISICA E
TECNICA DI IMMAGINE
Architettura Chiusa
Sistemi TB ad alto campo (1.5T)
•Tecnologia: magneti superconduttivi
• I sistemi da 1,5T sono lo standard clinico e rappresentano circa il
60% dei sistemi attualmente utilizzati
• Tendenza verso sistemi da 1,5T
“Short-Bore” con riduzione di pesi,
ingombri e consumi rispetto ai
magneti tradizionali →riduzione
costi
• Ampliamento applicazioni
(imaging cardio-vascolare, Neuroimaging, MRI funzionale, AngioRM
sequenze per correzione artefatti
da movimento, 3D T1 e T1 e
FLAIR, SWI...)
• Tendenza verso sistemi a Bore più ampio
Superconduttività
Quali rischi comporta la corsa verso campi sempre più elevati ?
Sicurezza:
– potenze in gioco maggiori valori di SAR elevati con particolari sequenze
– intensità dei Gradienti elevata elevati valori di dB/dTe maggiori rischi per
il paziente
– maggiori controindicazioni nell’esaminare pazienti con protesi, impianti,
ecc…
Problematiche sulla qualità immagine:
– maggiori artefatti da suscettività magnetica dei tessuti
– artefatti da flusso più evidenti
– aumento del fenomeno di “chemical shift” fra i tessuti acqua e grasso
errori diagnostici
– incremento del tempo di rilassamento T1 riduzione del contrasto tra
materia bianca e grigia
Problematiche Varie:
– maggiore campo disperso installazione più difficoltosa
– gantry di dimensioni ridotte minore accessibilità per il paziente e problemi
di claustrofobia
–costi elevati circa 1 milione $ più del 1.5Tesla
Tendenze socio
socio-sanitarie
• Aumento dell
dell’attivit attività sportiva �� aumento della
patologia traumatica
• Aumento della vita media
�� aumento di patologie
reumatiche e osteoartrosiche in generale ad
alto
impatto sociale
Architettura Aperta
Sistemi TB aperti a campo medio e medio-alto (0.5T, 0.7T,
1T)
• Tecnologia: magneti permanenti e superconduttivi
• Migliore accessibilità (pazienti obesi, pediatrici, claustrofobici)
• Generalità di applicazioni
• Interventistica
• Costo contenuto
• Gap tecnologico elevato
ed elevati costi di produzione
• Problematiche di campo disperso e suscettibilità
ambientale (vibrazioni, campi elettromagnetici...)
PROPRIETA’ DEI TESSUTI
Effetti di Suscettività (T2*)
Rilassamento Spin-Spin (T2)
Rilassamento Spin-Reticolo (T1)
Gradienti di campo magnetico
Le informazioni spaziali vengono attribuite
utilizzando dei gradienti di campo magnetico
(campi magnetici variabili linearmente a seconda
della posizione) per ciascuna direzione spaziale.
Fissiamo per esempio:
Z: Direzione di Selezione dello Strato
X: Direzione di Codifica di Frequenza
Y: Direzione di Codifica di fase
Gradienti di campo magnetico
Attraverso i gradienti si
seleziona uno strato
ortogonalmente alla direzione
Z e poi si ricostruisce
l’immagine nel piano XY
Per le tre direzioni nello
spazio il gradiente relativo ha
un nome ma soprattutto una
funzione diversa
Selezione di strato
Prima dell’impulso
Dopo l’impulso
Rapporto Segnale/Rumore (SNR)
Il rapporto Segnale/Rumore descrive i contributi
relativi al segnale captato derivanti dall’intensità di
segnale vero e proprio e dal rumore ambientale
sovraimposto
I fattori che influenzano il SNR:
Dimensione del voxel�più grande = più segnale
Campo magnetico �più elevato = più segnale
Riformattazione dati 3D: MPR
(Multi Planar Reconstruction)
Voxel isotropo
A=B=C
C
A
Un 3D isotropo consente, a
partire dai dati del cubo 3D, la
ricostruzione a posteriori di
immagini relative a strati
orientati a piacere
B
Ogni oggetto rotante nello spazio (spin) produce
un campo magnetico nel microambiente che lo
circonda, ciò riguarda i pianeti (Legge di Newton)
e gli atomi, anche quelli più elementari come
l’idrogeno.
Un nucleo atomico immerso in un campo magnetico omogeneo subisce un orientamento
secondo i tre assi cartesiani e il suo spin gli conferisce un angolo di deflessione rispetto alle
linee di forza del campo magnetico; il movimento che la forza del campo magnetico imprime
allo spin si definisce precessione e si esprime con uno spazio conico che rappresenta la
probabilità statistica di trovare il nucleo in questione.
Se stimoliamo l’atomo in precessione con un impulso di
radiofrequenza ne possiamo provocare il ribaltamento di 90° con
sincronizzazione dei movimenti di precessione che subito dopo
si defasano per ritornare allo stato iniziale.
La magnetizzazione longitudinale dei nuclei in precessione si
trasforma in magnetizzazione trasversale dopo l’applicazione della
radiofrequenza cioè in forma leggibile da parte della bobina o antenna
Man mano che l’energia
dell’impulso di
radiofrequenza si riduce,
cresce la magnetizzazione
longitudinale fino al suo
ripristino.
Il tempo impiegato per
questo ritorno allo stato
iniziale viene detto “tempo
di rilassamento” o T1
Partenza al tempo T0
Inversione al tempo T/2
Arrivo simultaneo al tempo T,
cioè risincronizzazione dei
vettori degli spin
Immagine T1
Immagine T2
Radiazioni diffuse =
velatura al fondo del
radiogramma
In verità oggi si
producono anche
sistemi con campo
magnetico verticale di
tipo superconduttivo
(1 Tesla) che sono un
buon compromesso
tra qualità di immagini
e confort dei pazienti
che soffrono di
claustrofobia
