ELEMENTI DI FISICA E TECNICA DI IMMAGINE

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Brigida Puglisi
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1 ELEMENTI DI FISICA E TECNICA DI IMMAGINE

2 Architettura Chiusa Sistemi TB ad alto campo (1.5T) Tecnologia: magneti superconduttivi I sistemi da 1,5T sono lo standard clinico e rappresentano circa il 60% dei sistemi attualmente utilizzati Tendenza verso sistemi da 1,5T Short-Bore con riduzione di pesi, ingombri e consumi rispetto ai magneti tradizionali riduzione costi Ampliamento applicazioni (imaging cardio-vascolare, Neuroimaging, MRI funzionale, AngioRM sequenze per correzione artefatti da movimento, 3D T1 e T1 e FLAIR, SWI...) Tendenza verso sistemi a Bore più ampio

3 Superconduttività Quali rischi comporta la corsa verso campi sempre più elevati? Sicurezza: potenze in gioco maggiori valori di SAR elevati con particolari sequenze intensità dei Gradienti elevata elevati valori di db/dte maggiori rischi per il paziente maggiori controindicazioni nell esaminare pazienti con protesi, impianti, ecc Problematiche sulla qualità immagine: maggiori artefatti da suscettività magnetica dei tessuti artefatti da flusso più evidenti aumento del fenomeno di chemical shift fra i tessuti acqua e grasso errori diagnostici incremento del tempo di rilassamento T1 riduzione del contrasto tra materia bianca e grigia Problematiche Varie: maggiore campo disperso installazione più difficoltosa gantry di dimensioni ridotte minore accessibilità per il paziente e problemi di claustrofobia costi elevati circa 1 milione $ più del 1.5Tesla

4 Tendenze socio socio-sanitarie Aumento dell dell attivit attività sportiva aumento della patologia traumatica Aumento della vita media aumento di patologie reumatiche e osteoartrosiche in generale ad alto impatto sociale

5 Architettura Aperta Sistemi TB aperti a campo medio e medio-alto (0.5T, 0.7T, 1T) Tecnologia: magneti permanenti e superconduttivi Migliore accessibilità (pazienti obesi, pediatrici, claustrofobici) Generalità di applicazioni Interventistica Costo contenuto Gap tecnologico elevato ed elevati costi di produzione Problematiche di campo disperso e suscettibilità ambientale (vibrazioni, campi elettromagnetici...)

6 PROPRIETA DEI TESSUTI Effetti di Suscettività (T2*) Rilassamento Spin-Spin (T2) Rilassamento Spin-Reticolo (T1)

7 Gradienti di campo magnetico Le informazioni spaziali vengono attribuite utilizzando dei gradienti di campo magnetico (campi magnetici variabili linearmente a seconda della posizione) per ciascuna direzione spaziale. Fissiamo per esempio: Z: Direzione di Selezione dello Strato X: Direzione di Codifica di Frequenza Y: Direzione di Codifica di fase

8 Gradienti di campo magnetico Attraverso i gradienti si seleziona uno strato ortogonalmente alla direzione Z e poi si ricostruisce l immagine nel piano XY Per le tre direzioni nello spazio il gradiente relativo ha un nome ma soprattutto una funzione diversa

9 Selezione di strato Prima dell impulso Dopo l impulso

10 Rapporto Segnale/Rumore (SNR) Il rapporto Segnale/Rumore descrive i contributi relativi al segnale captato derivanti dall intensità di segnale vero e proprio e dal rumore ambientale sovraimposto I fattori che influenzano il SNR: Dimensione del voxel più grande = più segnale Campo magnetico più elevato = più segnale

11 Riformattazione dati 3D: MPR (Multi Planar Reconstruction) Voxel isotropo A=B=C C A Un 3D isotropo consente, a partire dai dati del cubo 3D, la ricostruzione a posteriori di immagini relative a strati orientati a piacere B

13 Ogni oggetto rotante nello spazio (spin) produce un campo magnetico nel microambiente che lo circonda, ciò riguarda i pianeti (Legge di Newton) e gli atomi, anche quelli più elementari come l idrogeno.

14 Un nucleo atomico immerso in un campo magnetico omogeneo subisce un orientamento secondo i tre assi cartesiani e il suo spin gli conferisce un angolo di deflessione rispetto alle linee di forza del campo magnetico; il movimento che la forza del campo magnetico imprime allo spin si definisce precessione e si esprime con uno spazio conico che rappresenta la probabilità statistica di trovare il nucleo in questione.

15 Se stimoliamo l atomo in precessione con un impulso di radiofrequenza ne possiamo provocare il ribaltamento di 90 con sincronizzazione dei movimenti di precessione che subito dopo si defasano per ritornare allo stato iniziale.

16 La magnetizzazione longitudinale dei nuclei in precessione si trasforma in magnetizzazione trasversale dopo l applicazione della radiofrequenza cioè in forma leggibile da parte della bobina o antenna

17 Man mano che l energia dell impulso di radiofrequenza si riduce, cresce la magnetizzazione longitudinale fino al suo ripristino. Il tempo impiegato per questo ritorno allo stato iniziale viene detto tempo di rilassamento o T1

20 Partenza al tempo T0 Inversione al tempo T/2 Arrivo simultaneo al tempo T, cioè risincronizzazione dei vettori degli spin

21 Immagine T1 Immagine T2

23 Radiazioni diffuse = velatura al fondo del radiogramma

26 In verità oggi si producono anche sistemi con campo magnetico verticale di tipo superconduttivo (1 Tesla) che sono un buon compromesso tra qualità di immagini e confort dei pazienti che soffrono di claustrofobia

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