Principi fisici della
risonanza magnetica
w = g Bo
(RF)
M
M
95%
98%
100%
2 T1
3 T1
Tempo
4 T1
5 T1
86%
S
e
g
n
a
l
e
63%
1 T1
63%
S
e
g
n
a
l
e
86%
95%
1 T2
2 T2
3 T2
Tempo
98%
4 T2
100%
5 T2
Gradienti di campo magnetico
B0
Gradiente
-2
-1
0
1
2
3
4
Tomografo RM
Patient:- Fred Blogs
Sequence:- Fast Spin Echo
TR = 2000 msec
TE eff = 100 msec
Nex = 1
Axial NP FC
CONSOLE
NETWORK
STAMPANTE LASER
HOST COMPUTER
ARCHIVIO
ARRAY PROCESSOR
P
U
L
S
E
MEMORIA
Magnete
Bobine dei gradienti
TRANSCEIVER
Bobina RF
AMPLIFICATORE
GRADIENTI
C
O
N
T
R
O
L
L
E
R
Obbiettivo clinico  elevata informazione diagnostica
• elevata risoluzione spaziale e temporale
• elevata risoluzione di contrasto
• minimizzazione degli artefatti
• confort per il paziente
• semplicità di utilizzo per gli operatori
Criteri che hanno condizionato l’evoluzione
tecnologica e la progettazione dei sistemi RM
Magnete
Elevata intensità di campo
Magnete
Bobine dei gradienti
Bobina RF
Omogeneità spaziale
Stabilità temporale
Vantaggi :
• non richiede energia elettrica
Permanente
• campo di dispersione limitato
• non richiede raffreddamento
• costi di gestione limitati
Bo
Svantaggi :
• peso elevato
• sensibile alle variazioni termiche
• intensità di campo limitata
Vantaggi :
• non richiede criogeni
Resistivo
• può essere disattivato
• campo Bo fino a 0.5-0.6 tesla
Svantaggi :
• elevato consumo di energia
• raffreddamento ad acqua
• costi di gestione elevati
Vantaggi :
Superconduttivo
• intensità di campo elevata
• omogeneità di campo elevata
• consumo di energia ridotto
Svantaggi :
• necessità di criogeni
• costi di acquisto elevati
Rapporto Segnale/Rumore
160
Segnale/Rumore
140
No Chemical Shift
120
100
80
60
40
20
0
0
0.5
1.0
1.5
Intensità di campo (T)
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 0,150,20 l/h.
Attualmente il consumo dell’elio è
dell’ordine di 0,03-0,05 l/h.
Le valutazioni che determinano la scelta di
un tomografo si vanno orientando sempre
più sulle applicazioni cliniche piuttosto che
sull’intensità del campo magnetico.
Vantaggi :
Sistemi aperti
• esami su pazienti claustrofobici
• esami su pazienti obesi
• miglior gestione degli esami su :
pazienti traumatizzati
pazienti pediatrici
• radiologia interventistica
• rendimento del campo maggiore
di almeno il 20% nella direzione Y
Svantaggi :
• tempi di esame più lunghi
• sequenze avanzate non disponibili
Sistemi 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
MRS
DWI - PWI
Cardio MRI
fMRI
Sistemi dedicati
• indirizzati allo studio di specifici distretti corporei
• basso costo
• buona risoluzione e buon S/R
Gradienti
Linearità
Magnete
Bobine dei gradienti
Bobina RF
Elevata intensità
Elevata rapidità temporale
Gmax
Slew rate =
tr
Gmax.
Gradient Strength
mT/m
t
r
Time (msec)
Gradienti intensi e rapidi permettono :
• risoluzioni spaziali e temporali elevate
• l’ accesso al ‘fast imaging’ (EPI etc)
• minori artefatti (miglior compensazione del flusso)
Bobine RF
Magnete
Bobine dei gradienti
Bobina trasmittente
deve
generare un campo RF intenso ed
omogeneo per un breve periodo
Bobina RF
Bobina ricevente
deve
possedere un elevata sensibilità
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.