Risonanza Magnetica: apparecchiature e tomografo RM

Risonanza Magnetica

Apparecchiature RM

Tomografo RM

• Magnete
• Sistema di generazione dei gradienti
• Sistema a radiofrequenza
• Sistema di elaborazione dei dati

Magnete

• Produzione del campo magnetico statico
  • Intensità
  • Omogeneità
• Unità di misura dell'intensità di campo:

  Tesla (T), Gauss (1 Tesla = 10.000

  Gauss). 1 Tesla = 20.000 volte intensità

  del campo magnetico terrestre.

• RM utilizzate per applicazioni cliniche

  intensità di campo 0,1-3 Tesla.

Magneti

• Magneti

  permanenti

• Magneti resistivi o elettromagneti
• Magneti superconduttivi

Magneti permanenti

• Simili alle comuni calamite
• Proprietà magnetiche dei materiali di cui

  Sono costituiti

• Leghe di Neodimio, ferro e boro o

  ferrite

• Intensità di campo 0,1-0,4 T
• Apparecchiature "dedicate"

Magneti permanenti

Magneti permanenti

Vantaggi dei magneti permanenti

Vantaggi

• Costo di gestione minimo
• Basso consumo di

  corrente elettrica

• Non materiali criogenici

Limiti dei magneti permanenti

Limiti

• Instabilità dei campi

  magnetici nel tempo

• Ridotta omogeneità (no

  angio-RM o sequenze

  veloci)

• Sensibilità agli sbalzi di

  temperatura

Magneti resistivi o elettromagneti

• Elettrocalamita
• Genera il campo magnetico durante il

  passaggio di una corrente all'interno di

  avvolgimenti di rame

• Elettromagneti a nucleo di ferro
• Intensità di campo fino a 0,5T
• Ormai sostituiti dai magneti permanenti

Magneti resistivi o elettromagneti

Vantaggi dei magneti resistivi

Vantaggi

• Basso costo iniziale

Limiti dei magneti resistivi

Limiti

• Grande consumo di

  energia elettrica

Magneti superconduttivi

• Avvolgimenti di materiale

  superconduttore (lega metallica niobio

  titanio Nb Ti) la cui resistenza elettrica

  Si azzera basse temperature.

• Sistema di raffreddamento con elio

  liquido a 4ºK.

• Intensità di campo fino a 7-8T

Magneti superconduttivi

Magneti superconduttivi

Vantaggi dei magneti superconduttivi

Vantaggi

• Stabilità della

  temperatura

• Alti campi magnetici

  statici

• Omogeneità di campo

  magnetico

Limiti dei magneti superconduttivi

Limiti

• Costi iniziali elevati
• Materiali criogenici

Magneti superconduttivi

Nuove prospettive per i magneti superconduttivi

Nuove prospettive

• Nuovi materiali superconduttivi a

  temperature più alte (azoto liquido

  77°K): Diboruro di Magnesio (MgB2),

  materiali ceramici

• Materiali molto costosi

Magneti

Intensità di campo magnetico

Intensità di campo magnetico

• Campo medio-basso (<0,5T): magneti

  permanenti

• Campo alto (1,5-3T): magneti

  superconduttivi

Geometria dei magneti

• Geometrie chiuse
• Geometrie aperte: magnete a forma di

  C, intensità medio-bassa (0,1-1T).

• Sistemi "short-bore": alto campo, tunnel

  più corto e più largo nella parte esterna.

Tomografo RM

• Magnete
• Sistema di generazione dei gradienti
• Sistema a radiofrequenza
• Sistema di elaborazione dei dati

Sistema di generazione dei gradienti

Deforma il campo magnetico in forma

controllata per consentire la

discriminazione spaziale. E caratterizzato

dal valore massimo di gradiente producibile

e dal tempo necessario per le commutazioni

dei gradienti.

Gradiente: campo magnetico addizionale che

varia da punto a punto, generalmente in

forma lineare.

Gradienti

• Codifica spaziale del segnale
• Bobine di gradiente all'interno del

  magnete secondo i tre piani dello spazio.

• Piccoli campi magnetici supplementari a

  quello principale (per pochi millisecondi).

-

OUTER CRYOSHIELD

MAGNET WINDINGS AND LIQUID HELIUM DEWAR

INNER CRYOSHIELD

DE SHIM COILS

GRADIENT COILS

BODY COIL

B

o

TUNING

& MATCHING

CIRCUITS

SURFACE COIL

Tomografo RM

• Magnete
• Sistema di generazione dei gradienti
• Sistema a radiofrequenza
• Sistema di elaborazione dei dati

Sistema a radiofrequenza

• Bobina di eccitazione: produce un campo

  magnetico alternato in direzione

  ortogonale a quello statico. Trasmissione

  della radiofrequenza.

• Bobina di ricezione: raccoglie il segnale

  elettrico indotto dalla magnetizzazione

  trasversale del campione.

• Ricevitore: amplifica e rileva il segnale

  proveniente dalla bobina di ricezione per

  fornirlo in forma digitale alla sezione di

  elaborazione dati.

Bobine body

• trasmittenti e riceventi
• cospicui volumi anatomici (>50 cm)
• non visibili all'esterno
• ridotta risoluzione spaziale

OUTER CRYOSHIELD

MAGNET WINDINGS AND LIQUID HELIUM DEWAR

INNER CRYOSHIELD

WOULDDE SHIM COILS

GRADIENT COILS

BODY COIL

Bo

TUNING

& MATCHING

SURFACE COIL

CIRCUITS

Bobine di ricezione

Forma variabile per adattarsi alla regione

corporea in esame.

• Bobine di superficie
• Bobine in quadratura: due distinte bobine,

  una per ogni direzione della

  magnetizzazione trasversale

• Bobine Phased Array (multicanale): insieme

  di diverse bobine superficiali il cui segnale

  viene sommato. Possono coprire zone del

  corpo molto estese. 4-32 canali di ricezione

  distinti.

Bobina neurovascular

8 canali

Bobina multicanale

head neck spine

• Bobina torso

  multicanale

Bobina spalla

Tomografo RM

• Magnete
• Sistema di generazione dei gradienti
• Sistema a radiofrequenza
• Sistema di elaborazione dei dati

Sistema di elaborazione dei dati

• Operazioni di ricostruzione

  dell'immagine (pre e postprocessing).

• Funzioni di analisi delle immagini già

  acquisite.

Consolle

Disco fisso

• Memoria di massa removibile
  • Nastri magnetici
  • dischi magneto-ottici
  • Masterizzatori di CD-ROM/DVD
• Connessione a stampanti laser
• Connessione a sistemi di archiviazione e

  visualizzazione dei dati (PACS Picture

  Archiving and Communication Systems)

Legge di Faraday

Le onde RF emesse dagli spin inducono

nella bobina ricevente una corrente

alternata di intensità proporzionale al

numero degli spin eccitati e di frequenza

w (frequenza di Larmor).

Rilievo e trasformazione delle energie in segnali

• Bobina ricevente: conversione

  radiofrequenza in segnale elettrico

• Preamplificatore: amplifica il segnale

  elettrico

• Convertitore A/D: conversione segnale

  elettrico analogico in segnale digitale

• Computer: elabora il segnale digitale per

  ottenere le immagini.

Tipologia dei sistemi

Criterio funzionale

Criterio funzionale

• Sistemi a corpo intero: consentono di

  esaminare tutti i distretti corporei.

• Sistemi dedicati: studio di uno specifico

  distretto corporeo.

Geometria dei magneti

Geometria dei magneti:

• Sistemi a magnete aperto
• Sistemi a magnete chiuso

Sistemi a corpo intero

• Alto campo: 1,5-3T
• Magnete chiuso superconduttivo
• Versioni "short bore": tunnel più corto e

  più largo nella parte esterna.

Sistemi dedicati

• Campo medio basso: < 0,5T
• Magneti aperti permanenti

Sistemi aperti

• Pazienti claustrofobici o obesi.
• Strutture a C basate su magneti

  permanenti o elettromagneti

• Strutture "a tempietto" basate su

  magneti permanenti o superconduttivi a

  campo verticale.

• Intensità di campo 0,1-1T

AIRIS

Indicazioni per un esame di RM

Prevalenza

1. Sistema nervoso centrale
2. Apparato muscolo scheletrico

Sistemi dedicati

Studio di specifici distretti corporei.

• Tecnologia dedicata
• Riduzione ingombro, pesi, consumi, costi
• Utilizzo mirato
• Tipologia omogenea di pazienti
• Standardizzazione d'uso
• Contatto con il paziente
• Assenza razioni claustrofobiache
• Ottimizzazione rapporto costi/benefici

Sistemi dedicati

Vantaggi dei sistemi dedicati

Vantaggi

• Basso costo
• Facilità di installazione
• Maggior comfort e

  Sicurezza del paziente

Limiti dei sistemi dedicati

Limiti

• Limitata omogeneità di

  campo magnetico

• No sequenze con

  saturazione del grasso

• Tempo più lungo di

  posizionamento del

  paziente

Sistemi per applicazioni speciali

• Utilizzazione in campo

  intervenzionistico: operazioni di

  neurochirurgia sotto guida RM.

• Utilizzazione in campo ortopedico: esami

  sotto carico (posizione ortostatica) di

  colonna vertebrale, ginocchio, caviglia.

Sistemi mobili

• Campo alto (1,5-3T)

...

Philips Achieva 3.0T X-series

PHILIPS

Risonanza Magnetica

Norme di sicurezza

Tomografo RM

• Onde radio
• Campo magnetico statico

Radiofrequenze

Effetti biologici delle radiofrequenze

Effetti biologici

• Variazioni di temperature del corpo

  conseguenti all'energia rilasciata dalle

  RF. Lieve rialzo termico <0,5℃.

  Consigliato evitare l'esecuzione di esami

  RM nel primo trimestre di gravidanza.

• Evitare il contatto del paziente con il

  gantry durante l'esame (appositi cuscini).

  Pericolo di surriscaldamento del gantry.

Campo magnetico statico

• Controindicazioni assolute: rischio

  elevato, anche di morte

• Controindicazioni relative: senza sicura

  dimostrazione dell'innocuità dell'indagine

• Condizioni limitanti: possono ridurre

  l'efficacia diagnostica dell'indagine

Controindicazioni assolute

• Pace-makers cardiaci: malfunzionamento

  o blocco

• Clip vascolari ferromagnetiche

  (documentazione scritta)

• Corpi estranei ferromagnetici in sedi

  vitali

Controindicazioni relative

• Gravidanza primo trimestre
• Protesi del cristallino (documentazione

  per le vecchie protesi)

• Corpi estranei in sedi non vitali
• Filtri, stent e spirali dopo 6 settimane

  dall'impianto

• Protesi valvolari cardiache

Condizioni limitanti

• Protesi o dispositivi metallici che creino

  artefatti sulle immagini o che impediscano

  una perfetta immobilità del paziente

• Fili metallici di sutura
• IUD
• Cosmetici
• Pazienti non collaboranti
• Effetto proiettile oggetti ferromagnetici

  esterni (chiavi, monete, ecc ... ).