Principi fisici della risonanza magnetica.
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Principi fisici dellaPrincipi fisici dellarisonanza magneticarisonanza magnetica
(RF)(RF) MM
MM
Segnale
1 T1 2 T1 3 T1 4 T1 5 T1Tempo
63%86%
95% 98% 100%
Segnale
1 T2 2 T2 3 T2 4 T2 5 T2Tempo
63%
86%95% 98%
100%
Gradiente
B0
3 40 1 2
-1-2
Gradienti di campo magneticoGradienti di campo magnetico
NETWORK
STAMPANTE LASER
ARCHIVIO
ARRAY PROCESSOR
HOST COMPUTER
MEMORIA
AMPLIFICATOREGRADIENTI
TRANSCEIVER
PULSE
CONTROLLER
CONSOLE
Patient:- Fred BlogsSequence:- Fast Spin Echo
TR = 2000 msec
TE eff = 100 msec
Nex = 1
Axial NP FC
Magnete
Bobine dei gradienti
Bobina RF
Tomografo RMTomografo RM
Obbiettivo clinico Obbiettivo clinico elevata informazione diagnostica elevata informazione diagnostica
• elevata risoluzione spaziale e temporaleelevata risoluzione spaziale e temporale• elevata risoluzione di contrastoelevata risoluzione di contrasto• minimizzazione degli artefattiminimizzazione degli artefatti• confort per il pazienteconfort per il paziente• semplicità di utilizzo per gli operatorisemplicità di utilizzo per gli operatori
Criteri che hanno condizionato l’evoluzione Criteri che hanno condizionato l’evoluzione tecnologica e la progettazione dei sistemi RMtecnologica e la progettazione dei sistemi RM
MagneteElevata intensità di campo
Omogeneità spazialeBobina RF
Bobine dei gradienti
Stabilità temporale
MagneteMagnete
Vantaggi :Vantaggi :• non richiede energia elettricanon richiede energia elettrica
• campo di dispersione limitatocampo di dispersione limitato
• non richiede raffreddamentonon richiede raffreddamento
• costi di gestione limitaticosti di gestione limitati
Svantaggi :Svantaggi :• peso elevatopeso elevato
• sensibile alle variazioni termichesensibile alle variazioni termiche
• intensità di campo limitataintensità di campo limitata
BoBoBoBo
PermanentePermanente
Vantaggi :Vantaggi :• non richiede criogeninon richiede criogeni
• può essere disattivatopuò essere disattivato
• campo Bcampo Boo fino a 0.5-0.6 tesla fino a 0.5-0.6 tesla
Svantaggi :Svantaggi :• elevato consumo di energiaelevato consumo di energia
• raffreddamento ad acquaraffreddamento ad acqua
• costi di gestione elevaticosti di gestione elevati
ResistivoResistivo
Vantaggi :Vantaggi :• intensità di campo elevataintensità di campo elevata
• omogeneità di campo elevataomogeneità di campo elevata
• consumo di energia ridottoconsumo di energia ridotto
Svantaggi :Svantaggi :• necessità di criogeninecessità di criogeni
• costi di acquisto elevaticosti di acquisto elevati
SuperconduttivoSuperconduttivo
1.5
0 0.5 1.00
20
40
60
80
100
120
140
160
Intensità di campo (T)
Seg
nal
e/R
um
ore
No Chemical Shift
Rapporto Segnale/RumoreRapporto Segnale/Rumore
Criogeni
Inizialmente per il raffreddamento dei sistemi superconduttivi venivano usati azoto + elio.
Successivamente si è passati all’uso del solo elio, con un consumo tipico di 0,15-0,20 l/h.
Attualmente il consumo dell’elio è dell’ordine di 0,03-0,05 l/h.
Le valutazioni che determinano la scelta di Le valutazioni che determinano la scelta di
un tomografo si vanno orientando sempre un tomografo si vanno orientando sempre
più sulle applicazioni cliniche piuttosto che più sulle applicazioni cliniche piuttosto che
sull’intensità del campo magnetico.sull’intensità del campo magnetico.
Svantaggi :Svantaggi :• tempi di esame più lunghitempi di esame più lunghi
• sequenze avanzate non disponibilisequenze avanzate non disponibili
Vantaggi :Vantaggi :• esami su pazienti claustrofobiciesami su pazienti claustrofobici
• esami su pazienti obesi esami su pazienti obesi
• miglior gestione degli esami su : miglior gestione degli esami su :
pazienti traumatizzati pazienti traumatizzati
pazienti pediatricipazienti pediatrici
• radiologia interventisticaradiologia interventistica
• rendimento del campo maggiore rendimento del campo maggiore
di almeno il 20% nella direzione Ydi almeno il 20% nella direzione Y
Sistemi apertiSistemi aperti
Sistemi chiusiSistemi chiusi
Vantaggi :• alta intensità di campo
• sequenze di acquisizione ultra-rapide
• sequenze di acquisizione avanzate
(MRS, fMRI, perfusion, diffusion etc.)
Svantaggi :• in genere minor confort per il paziente
MRSMRS DWI - PWIDWI - PWI
fMRIfMRI
Cardio MRICardio MRI
Sistemi dedicatiSistemi dedicati
• indirizzati allo studio di specifici distretti corporeiindirizzati allo studio di specifici distretti corporei
• basso costobasso costo
• buona risoluzione e buon S/Rbuona risoluzione e buon S/R
Magnete
Bobine dei gradienti
Bobina RF
Linearità
Elevata intensità
Elevata rapidità temporale
Gradienti
Slew rateG
t r max
Gradient StrengthmT/m
Time (msec)
Gmax.
tr
Gradienti intensi e rapidi permettono :Gradienti intensi e rapidi permettono :
• risoluzioni spaziali e temporali elevaterisoluzioni spaziali e temporali elevate
• l’ accesso al ‘fast imaging’ (EPI etc)l’ accesso al ‘fast imaging’ (EPI etc)
• minori artefatti (miglior compensazione del minori artefatti (miglior compensazione del flusso)flusso)
Magnete
Bobine dei gradienti
Bobina RF
Bobina trasmittentedeve
generare un campo RF intenso ed omogeneo per un breve periodo
Bobina riceventedeve
possedere un elevata sensibilità
Bobine RF
Molti progressi sono stati compiuti rispetto alle bobine usate negli scanner di prima generazione, grazie soprattutto all'introduzione della tecnologia digitale.
Lo sviluppo delle bobine phased-array con ricevitori multipli permette di acquisire volumi grandi (ad esempio l'intera colonna toracica e lombare) in tempi estremamente ridotti e con un elevato rapporto segnale/rumore.