T1

Descrive la velocità di cessione dell’energia all’ambiente molecolare circostante da parte dei nuclei

risonanti al termine dell’impulso di RF . E’ uno scambio termodinamico che comporta una variazione di

energia del sistema. La rapidità del ripristino è quindi funzione dell’efficienza degli scambi termodinamici

spin-reticolo

o Rilassamento Spin - Reticolo

T1

Il T1 può essere considerato espressione degli scambi termodinamici intercorrenti tra idrogeno ( spin ) e reticolo ( ambiente molecolare circostante). Tali scambi sono tanto più efficienti quanto più prossima le frequenza precessionale degli spin a quella rotovibrazionale del reticolo. Il T1 esprime un processo di “ recupero “ legato unicamente al movimento del reticolo che si verifica alla frequenza sovrapponibile a quella di precessione dei nuclei: esso può essere immaginato come espressione della tendenza alla minima energia potenziale e restituzione dell’energia acquisita durante l’impulso RF.

(RF)(RF) MLLMLL

MMTMMT

T2

Descrive l’andamento temporale della perdita di coerenza di fase del sistema al cessare dell’impulso RF. E’ espressione delle interazioni tra spin e spin . A tale processo contribuiscono : una componente dinamica

legata ai moti molecolari che avvengono alla frequenza di risonanza ( componente T1) , ed una componente

statica , importante nel determinare la drastica perdita della coerenza di fase nei solidi cristallini e nelle

proteine a basso grado di idratazione in relazione alla presenza di microcampi magnetici interni al sistema .

Tale presenza di microcampi cresce con l’aumentare del tempo di correlazione delle strutture

Oltre alle prime due cause ,propriamente dette intrinseche , esistono cause estrinseche , una non desiderata è secondaria alla non perfetta uniformità del campo magnetico statico (CMS). L’altra voluta dall’applicazione intenzionale di un gradiente magnetico che causa una variazione dell’intensità del CMS fra i vari voxel causando una perdita di coerenza di fase. Tali componenti aggiunte a quelle intrinseche determinano il T2* . Le componenti estrinseche del defasamento possono essere annullate o minimizzate da impulsi RF supplementari. Il T2* è più rapido del T2.

CHEMICAL SHIFT

ωo = γ Bo ( 1- σ )

La frequenza di risonanza dipende dall’intensità del CMS e dalla costante giromagnetica , ma è anche influenzata dalla nube elettronica che circonda il nucleo e che crea un piccolo campo magnetico locale che interferisce con il CMS in modo proporzionale all’intensità di questo , secondo una costante definita di schermo ( sigma ).

ωo = γ Bo ( 1- σ )

Si definisce chemical shift ( CS ) la variazione della frequenza di risonanza dei diversi substrati che esprime l’effetto schermo prodotto dagli elettroni atomici sul CMS.

Rispetto al nucleo di riferimento dell’ H legato all’acqua , quello legato ad un gruppo alcolico od al carbonio di una catena lipidica ha una differenza di 225 Hz ad 1,5 T di I del CMS .

σ = Bloc / Bo

ωo = γ Bo ( 1- σ )

υo = 42.57 MHz ad 1 T

υo = 63.86 MHz ad 1.5 T

se / 150 Hz = 3.5 ppm

se / 225 Hz = 3.5 ppm

Chemical Shift ImagingIl fenomeno del CS può essere usato per valutare la quantità relativa delle componenti di idrogeno legate all’acqua o al grasso nei tessuti specialmente usando sequenze sensibili alle differenze di fase ( sequenze in eco di gradiate che sono prive di impulsi di rifasamento ) quindi agli effetti del CS.

A causa del CS il decadimento della MMT dei protoni legati all’acqua e del grasso avviene con frequenza e velocità differente risultante in un andamento sinusoidale .

Infatti le due onde di decadimento si troveranno ciclicamente ad un valore massimo ( in fase ) e ad un valore minimo ( opposizione di fase ) con un periodo specifico per ciascun CMS

Codifica spaziale del segnale

La codifica spaziale del segnale RM è la procedura tramite la quale viene identificato ogni voxel nelle tre dimensioni dello spazio

Essa avviene mediante variazioni programmate dell’intensità del campo

magnetico principale Bo dette gradienti

A seconda delle modalità della loro applicazione i gradienti modificheranno la

frequenza o la fase di precessione dei nuclei in maniera diversa da punto a punto.

Essi sono creati da apposite bobine di gradiente situate all’interno del magnete

secondo i tre assi dello spazio

I gradienti sovrappongono per pochi millisecondi piccoli campi magnetici al campo

principale con una variazione lineare dell’intensità di campo dotata di una propria

direzione e versoPer questo i gradienti vengono definiti di tipo

lineare

L’informazione relativa alla codifica spaziale del segnale è quindi contenuta nella frequenza e nella

fase degli spin .Si definisce “ K space “ la rappresentazione dei

dati grezzi acquisiti come matrice bidimensionale di punti individuati dalle coordinate combinanti

valori di frequenza e di fase.

Una volta identificati mediante l’impulso di eccitazione selettivo i protoni dello strato d’interesse , questi risultano non separabili, avendo tutti la stessa frequenza e la stessa fase.

Se si espongono i protoni che precedono in fase a 65 MHz ad un gradiente lungo l’asse delle Y , essi subiranno una accelerazione che sarà proporzionale all’ampiezza del gradiente . Allo spegnimento del gradiente tutti i protoni , indipendentemente dalla posizione sull’asse , torneranno a precedere alla frequenza di 65 MHz , ma conserveranno la variazione di fase .

Il segnale viene campionato 256 volte . Il campionamento èeffettuato da uno strumento detto ADC che converte delle variazioni continue del voltaggio nel tempo in dati digitali chepossono essere elaborati dal computer.

L’accensione di un gradiente lungo l’asse delle X al momento del campionamento del segnale permette di separare i protoni in colonne caratterizzate da diversa frequenza di risonanza proporzionale alla loro posizione lungo l’asse X.

Codifica di fase

Gy

Il gradiente di codifica di frequenza viene applicato al momentodi raccolta del segnale che permette di identificare in una solavolta la posizione di tutti i nuclei lungo l’asse della sua applicazione grazie alle loro differenti frequenze.Al contrario il gradiente di codifica di fase detto anche di preparazione deve essere applicato tante volte quante sono le posizioni sull’asse delle Y che si vogliono distinguere isolatamente , cioè le righe della matrice che si vogliono campionare

T = TR ·Ny ·Nex

T = 2000 ·256 ·2 = 1024000 msec = 1024” ≅ 17 min

TR = Intervallo tra due impulsi di eccitazione a 90° ad eco di spin

TE = Intervallo tra il centro dell’eccitazione ed il centro del periodo di campionamento

SE

RF a 90° FID

RF a 90° + 180° ECO di SPIN

SE

TI = Tempo di Inversione

RF a 180°- TI - 90° + 180° ECO di SPIN

STIR FLAIR

IR

GRE = Gradiente Echo

z

y

Flip Angle

yMML MMT

z α° 30°

Dopo un impulso di RF α ,per campionare il segnale è necessario modificare il gradiente di lettura con un onda di defasamento e rifasamento dei protoni sul’asse X .Questi gradienti determinano una inversione del gradiente che produce un eco.

GRE = Gradiente Echo

Le sequenze in eco di gradiente si caratterizzano per un solo impulso di RF <90° e da TE brevi In rapporto all’impigo di un inversione dei gradienti di lettura. .Tale sequenze sono molto sensibili a differenze di suscettibilità magnetica ed al CS.

Gradienti Spoiler

( Cancellazione della residua MMT )

Gradienti Rewinder

( Riavvolgimento che enfatizza la componente residua T2 )

GRADIENTI SUPPLEMENTARI

Codifica spaziale del segnale

•Tecnica convenzionale

•Nuove tecniche

•Tecnica bidimensione multislice 2DFT•Tecnica tridimensione singol slab 3D•Tecnica tridimensione multislab 3D

•Tecnica RARE Hibrid Rapid Acquisition Relaxation Enhancement

•Tecnica EPI Echo planar Imagin single / multi shot

Codifica spaziale del segnale