Laurea Magistralis
in MEDICINE
and SURGERY
Corso di Laurea
Specialistica
in
MEDICINA
e CHIRURGIA
“HARVEY”
corso integrato
FISICA - disciplina
FISICA
Integrated
Course/Discipline:
PHYSICS
OPTIONAL TEACHING ACTIVITY
TOMOGRAPHIC IMAGING
Magnetic Resonance
part B
- RM DEVICES
- TECHNICAL ASPECTS
MR BLOCK DIAGRAM
data
bus
datibus
computer
calcolatore
gradients
alimentatore
power
gradienti
supply
wave di
generatore
generator
forme
d'onda
sorgente
RF
main RF
principale
source
signals
media
segnali
mean
video
video
controllo
control
formatore
image
shaping
immagini
RF
amplificatore
amplifier
RF
deviatore
RF
coils
T/R
T/R
bobina
switchRF
schermo
RFRF
esterna
shield antiradiazione
against external
D. SCANNICCHIO 2007
impulse
generatore
generator
di
impulsi
RF
ricevente
receiver
RF
rivelatore
RF
phase
didetector
fase RF
alimentatore
magnet
magnete
power supply
2
MAGNETIC RESONANCE DEVICE
sala controllo
control
room
window
RF protection
finestrawith
schermata
RF
monitor
immagine
imagingper
monitor
monitor
per comandi
control monitor
control di
keyboard
tastiera
comando
comunicatore
voice comunication system
Istituto di Radiologia - San Matteo PV
D. SCANNICCHIO 2007
3
MAGNETIC RESONANCE DEVICE
main
magnet
coils
bobine
magnete
principale
D. SCANNICCHIO 2007
bobine
di gradiente
gradients
coils
4
MAGNETIC RESONANCE DEVICE
cryogenic
criogenia system
main (superconductor)
involucro
del magnete
magnet
and(superconduttore)
coils casing
principale
e delle bobine
oxygen
sensori detectors
di ossigeno
bed controls
comandi
del lettino
lettino con paziente
bed
Istituto di Radiologia - San Matteo PV
D. SCANNICCHIO 2007
D. SCANNICCHIO 2007
5
MAGNETIC RESONANCE DEVICE
bobine dei
z-gradient
gradienti incoils
z
y
z
main magnet
magnete
coils
principale
o
bobine
dei coils
y-gradient
gradienti in y
x-gradient coils not
bobine dei gradienti in x :
shown for clarity
non mostrate per chiarezza
D. SCANNICCHIO 2007
x
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MAGNETIC RESONANCE DEVICE
RF coils
bobine
RF
rocca petrosa
orbita
eye
orbitoculare
cervicale
lumbar
lombare
Istituto di Radiologia - San Matteo PV
D. SCANNICCHIO 2007
7
RM IMAGING
skull axial
section
cranio
- piano
assiale
pesata
T2
T2
pondered
D. SCANNICCHIO 2007
craniosagittal
- pianosection
sagittale
skull
pesata
T1
T1 pondered
8
RM IMAGING
skull- transverse
section
cranio
piano trasversale
T1
pondered
pesata
T2
D. SCANNICCHIO 2007
proton density
(PD)
densità
protonica
(PD)
T1 pondered
pesata
T1 e
contrasto
Gd
and
Gd contrast
9
RM IMAGING
T1 pondered
pesata T1
D. SCANNICCHIO 2007
10
RM IMAGING : LUNGS
3
He
nucleus
nucleo:
p
p
n
spin 1/2
gas 3He spin orientation:
orientati:
--laser
polarized
on 3He su 3He
fasciolight
lucebeam
lasercircularly
circolarmente
polarizzata
atomicoin3He
in campo
magnetico
--3orientamento
He atomic spinspin
is oriented
magnetic
field
3
interazione
spin
atomico
spin
nucleare
He
3
- He interacion atomic spin-nuclear
spin
3
orientamento
spin
nucleare
3
- orientation of He nuclear spinHe
gas 3He respirato
dalbypaziente
in magnetic
campo magnetico:
is breathed
patient in
field
(orientamento
conservato)
(consereved nuclear
orientation)
- segnale rf assorbito
RF radiation
absorbed
-- segnale
rf emesso
- RF radiation emitted
D. SCANNICCHIO 2007
immagine
RM
RM imaging
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RM IMAGING : LUNGS
helium-3 magnetic resonance imaging in medicine:
smoker subject
a) no-smoker
soggetto non
fumatore
b) soggetto
fumatore
subject
(volumes
with no
ventilation
(indicati
volumi
non
ventilati)
are shown)
D. SCANNICCHIO 2007
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RM IMAGING : LUNGS
of 3He proportional
• depolarization
3
• depolarizzazione
presenza O2
centration
conproporzionale
to O2 bloodHe
misura
nel sangue
blood
pO2pmeasurement
O2
normal workingfunzionamento
of lungs quantified
quantificazione
normale del polmone
locate
breathingdisordini
disordersrespiratori
before symptons
individuazione
prima della
evidenza sintomatica
in development
tecnica in fase
sperimentale
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RM TECHNICAL ASPECTS
algorithme and
procedures:
algoritmi
procedure
:
Fourier bidimensional
transform di
(2D
FT) (2D FT)
trasformazione
bidimensionale
Fourier
sensible apoint
method
metodo
punto
sensibile
TR (repetition
(tempo di ripetizione
impulsi RF)
RT
time of RFdegli
impulses)
spin-echo (sequenza
180°)
(90°-180°segnali
signals90°sequences)
contrastoindaproton
densità
protoni,T1,T2
immagini
pesate
contrast
density,
T1, T2: :images
pondered
in proton
densitàdensity,
protonica,T1,
in
T1, T2T2
saturation recovery (signals
(sequenza
segnali 90°TRRT
breve)
sequences
90°short)
contrastoindaproton
densitàdensity:
protoni :images
immagine
pesata in
contrast
pondered
in
densità density
protonica
proton
partial saturation (signals
(sequenza
segnali 90°TRRT
lungo)
sequences
90°long)
contrast
pondered
contrastoindaT1:
T1images
: immagine
pesata in
T1T1
inversion recovery (180°-90°
(sequenza segnali
- 90°)
signals180°
sequences)
contrastoindaT1:
T1images
: immagine
pesata in
T1T1
contrast
pondered
mezzo
di medium
contrasto
mediante
contrast
images
with 157Gd (+ DTPA)
D. SCANNICCHIO 2007
14
RM TECHNICAL ASPECTS
algorithm and procedures:
algoritmi e procedure :
movinginliquids:
liquidi
moto :
signal enhancement
or absence
assenza
oppure aumento
del segnale
enhancement
of the circolatorio
vascular system
in the studied
esaltazione
sistema
nel volume
in esame:
volume: isolate
the circulatory
tree (also 3D)
possibilità
di isolare
l' albero circolatorio
(anche 3D)
selective irradiation
irraggiamento
selettivo
fonar
not homogeneous
except
in a small
volume)
(B highly
molto disomogeneo
eccetto
in piccolo
volume)
irraggiamento
eco-planare
eco-planar irradiation
D. SCANNICCHIO 2007
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RM TECHNICAL ASPECTS
• insolation from radio and TV frequencies
• interference with pace-maker
• heat production in metal prothesis and clips
• artificials (from movements and metals)
• problems due to claustrophobia
• heavy noise: coils mechanical vibrations
D. SCANNICCHIO 2007
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RM TECHNICAL ASPECTS
locale calcolatore,
computer,
RF RF
power
supply
alimentatore
e criogenia
and cryogenics room
al magnete
to main
magnet
principale
cryogenic
system
sistema criogenico
liquid 4He (4 K) and nitrogen
He liquido
(4°K)
e
(from
external
tanks)
azoto liquido
(rifornimento
safety
problemsda
serbatoi esterni)
(oxygen detectors)
problemi di sicurezza
(sensori di ossigeno)
Istituto di Radiologia - San Matteo PV
D. SCANNICCHIO 2007
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in vivo MR SPECTROSCOPY
MR
applications
applicazioni
della tecnica MR
• informazioni
organi in situ
• informations
on infunzionamento
situ organs’ operation
proper magnetic
moment
nucleinuclei
dotatiwith
di momento
magnetico
proprio
fluorine
fluoro
sodium
sodio
phosphorus
fosforo
19
F
23
Na
31
P
potassio 39K
potassium
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metabolism
studied
studio metabolismo
in
healthy
and sick
tessuti
sani/malati
tissues
18
