Schema generale SALA COMANDI SALA MAGNETE SALA TECNICA

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1 Apparecchiature RM Queste diapositive fanno parte di un corso completo e sono a cura dello staff di rm-online.it E vietata la riproduzione anche parziale

2 Schema generale SALA MAGNETE Magnete Gradienti Bobine Lettino Pulsante arresto Gabbia di Faraday Iniettore* Sistema di comunicazione* SALA COMANDI Console di comando (PC, monitor, tastiera) Dispositivi di Output esame (stampante, masterizzatore) Console di ricostruzione Console di interpretazione Console comando iniettore* Monitor temperatura, umidità, ossigeno Allarme paziente SALA TECNICA Armadio alimentatore Armadio Gradienti Armadio Radiofrequenza Armadio ricostruttori Compressore elio

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4 Magneti La parte piu importante del tomografo RM è il magnete produttore di un campo magnetico statico, CMS, quanto piu possibile omogeneo e stabile nel tempo. I magneti maggiormente utilizzati in ambito diagnostico clinico generano campi di intensità compresa tra 0,2T e 3T (1Tesla=10_4 Gauss) campo magnetico terrestre che è ossia 0, , Tesla!) L omogeneita di un campo magnetico B e valutata in termini di ppm,

5 Per ottenere e controllare l omogeneità di campo in un volume utile più ampio possibile è necessario intervenire con sistemi di gradienti di campo aggiuntivi Aumentando l intensità del campo si ottengono rapporti segnale/rumore maggiori, accompagnati tuttavia da una minor capacità penetrativa delle onde RF che devono avere intensità elevata per raggiungere i tessuti di interesse. Esistono tre tipologie di magnete e tutte e tre trovano impiego nel campo della tecnologia a RM: magneti permanenti magneti resistivi magneti superconduttivi. Ogni tipologia di magnete presenta dei vantaggi e degli svantaggi sia sul piano tecnologico che su quello dell investimento monetario necessario per il loro acquisto e mantenimento.

6 Magneti permanenti Sono costituiti da blocchi di materiali ad alta memoria magnetica, hanno una struttura ad H o ad anello. La struttura ad H è aperta: i magneti sono posizionati sopra e sotto l apertura per l introduzione del paziente. La struttura ad anello è realizzata con magneti di forma trapezoidale. I magneti permanenti presentano i seguenti vantaggi: 1- costo di acquisto relativamente basso, 2- costo di gestione basso in termini di consumi energetici, 3- riduzione dell effetto proiettile poiché il campo magnetico ha orientamento verticale, 4- ridotta dispersione del campo magnetico Per contro si presentano i seguenti svantaggi: 1- bassa intensità di campo ( al massimo pari a 0,3 T) 2- peso elevato (10-15 tonnellate) 3- Difficoltà di omogeneizzazione del campo legata all assemblaggio dei blocchi 4- fluttuazioni del campo alle escursioni termiche ambientali.

7 Magneti resistivi Il campo magnetico è generato da un avvolgimento metallico percorso da una corrente elettrica (elettromagnete). Il campo magnetico generato è direttamente proporzionale alla corrente e al numero di spire da essa attraversate. La corrente incontra una resistenza intrinseca al filamento: viene dissipata energia sotto forma di calore (effetto Joule) che rende pertanto necessario un sistema di raffreddamento. I magneti resistivi, compatibilmente con la dissipazione di potenza, possono generare al più campi di intensità pari a 0,3 T (con una dissipazione di potenza pari a 200 kw) e quindi trovano impiego nella realizzazione di macchine aperte a basso campo.. Il CMS prodotto può avere delle disomogeneità dovute ad imperfezioni delle spire e ad un loro posizionamento non perfettamente simmetrico. Possono inoltre essere presenti fattori di disturbo prodotti dall ambiente magnetico circostante. Magneti ibridi Riuniscono le tecnologie dei magneti resistivi e di quelli permanenti, consentendo di realizzare campi fino a 0,5 T. Sono realizzati con fili resistivi percorsi da corrente e avvolti attorno a magneti permanenti. Il campo generato è verticale e ha poca dispersione. La configurazione geometrica è aperta e non occorrono criogeni per il raffreddamento. Tuttavia si ha un elevato consumo energetico e una notevole sensibilità alle variazioni di temperatura ambientale e alle fluttuazioni di corrente elettrica. Il peso del tomografo è inoltre elevato.

8 Magneti supercondivi I magneti superconduttivi sono realizzati con spire di materiali superconduttori (fili di Nichel-Titanio (Ni-Ti) o Niobio-Titanio (No-Ti) ) che, a temperature prossime allo zero assoluto, possono essere percorse da corrente senza dispersione di calore. I campi che vengono generati sono altissimi, nell ordine del Tesla (1T, 1,5T, 3T). Il metallo usato per le spire è un particolare conduttore che viene mantenuto al di sotto della sua temperatura di superconduzione (circa 4K ossia 269oC) da un sistema di raffreddamento che impiega criogeni (elio e azoto). I superconduttori consentono il flusso di corrente elettrica senza la produzione di calore in quanto non oppongono resistenza al movimento delle cariche. Il magnete superconduttivo viene fatto funzionare in modo continuo, cortocircuitando i terminali dell avvolgimento con un interruttore Si ottengono omogeneità e stabilità di campo elevate (0,1 ppm/ora). Un evento importante che può manifestarsi nei tomografi con magneti superconduttivi è il quenching che consiste nel ripristino della resistenza nell avvolgimento con conseguente scarica completa dell energia immagazzinata nel magnete. I magneti superconduttvi sono i più utilizzati grazie ai seguenti vantaggi: alta intensità (0,5-3 T) omogeneità e stabilità temporale anche per grandi volumi (FOV anche maggiori di 50 cm) peso e ingombro contenuti Gli svantaggi sono: elevati costi di acquisto e gestione elevato effetto proiettile essendo il campo magnetico orientato lungo l asse z della macchina insorgenza di fenomeni claustrofobici nonostante l areazione, l illuminazione ed altri accorgimenti.

9 Gradienti Sala Magnete I gradienti sono dei dispositivi inseriti nella parte interna del magnete simili a delle bobine di fili elettrici. Quando vengono attivati creano delle variazioni progressive dell intensita del campo magnetico lungo le 3 dimensioni delle spazio. Gli spin che si trovano in posizioni differenti avranno ora una frequenza di precessione lievemente differente, e l apparecchiatura potra distinguere i diversi segnali. L unità di misura dei gradienti è Tesla/metro e i valori tipici sono compresi tra 20 mt/m e 100 mt/m. I gradienti con maggior intensita permettono acquisizioni piu precise e permettono di acquisire strati piu sottili.

10 Bobine di radiofrequenza Sala Magnete Le bobine a radiofrequenza hanno prevalentemente due funzioni: -Inviare un impulso a radiofrequenza che andra ad eccitare gli spin (in pratica e un campo magnetico oscillante aggiuntivo) - rilevare il segnale di ritorno generato dalla magnetizzazione trasversale. All interno del magnete, quindi integrata, e presente una bobina RF chiamata genericamente Body. Sono poi disponibili molte altre bobine singole, posizionabili sul lettino, con diverse forme e diverse caratteristiche. Tali bobine possono essere di tre tipi: riceventi e trasmittenti, solo trasmittenti, solo riceventi.

11 Bobine di radiofrequenza Sala Magnete TIPI DI BOBINE - Bobine di volume che generalmente vengono posizionate su tutta la circonferenza della parte anatomica esaminata, solitamente sono riceventi e trasmittenti. - Bobine di superficie che vengono invece appoggiate alla parte anatomica, in una o piu zone. Di solito sono solo riceventi -Bobine ad uso endocavitario Queste bobine possono anche essere phased array (piu elementi singoli che lavorano simultaneamente) ed eventualmente compatibili con la tecnica di imaging parallelo.

12 Altre bobine nel magnete Sala Magnete BOBINE DI SHIMMING sono delle bobine inserite all interno del magnete che hanno lo scopo di aggiungere eventuali piccoli campi magnetici a quello principale per compensare delle piccole disomogeneita dello stesso. Spesso questa funzione viene eseguita direttamente dai gradienti. BOBINE DI SCHERMATURA creano dei campi magnetici aggiuntivi che diminuiscono o annullano gli affetti del campo magnetico principale, solitamente all esterno di esso. Spesso sono integrate al magnete

13 Gabbia di Faraday E uno degli elementi piu importanti del sistema RM, perche assicura il completo isolamento dell apparecchiatura da qualsiasi interferenza esterna. Ovviamente le porte della sala sono dotate di dispositivi specifici chiamati fingers integrati nella gabbia di Faraday

14 Sala Tecnica Nella sala tecnica sono presenti alcuni armadi contenenti svariati dispositivi elettronici, che si occupano della gestione informatica e alimentazione di tutti i dispositivi appartenenti alla Risonanza Magnetica. Tra i piu importanti citiamo: -armadio per la Radiofrequenza - armadio dei gradienti -armadio dell alimentazione -pompa di raffreddamento (chiller) nelle risonanze magnetiche con magnete superconduttore. - sistema di climatizzazione dedicato alla sala stessa

15 Sala di Comando I dispositivi presenti nella sala di comando RM sono sostanzialmente una semplice interfaccia tra l utilizzatore e l apparecchiatura. Il personal computer che funge da console di comando ha i classici dispositivi di input (tastiera e mouse) e output (monitor e porte di uscita per stampanti e masterizzatori). Dispositivo di comunicazione vocale con il paziente. Dispositivo di controllo dell eventuale iniettore. Dispositivo di allarme. Di conseguenza vengono utilizzati dei robot masterizzatori e delle stampanti per produrre il prodotto finale da fornire all utente e o al radiologo. Monitor per la temperatura, umidità e percentuale d ossigeno nella sala RM

16 Ergonomia dei locali I locali del reparto di risonanza magnetica possono avere delle disposizioni estremamente variabili. Ovviamente vi sono alcune scelte obbligate, e le soluzioni più pratiche possono essere piu di una.