Per capire come iniziare a interpretare le immagini di risonanza magnetica dovremmo innanzitutto capire che cosa stiamo davvero guardando. Cosa la risonanza è in grado di vedere davvero ? Tutti dicono l’acqua, ma in che contesto? L’acqua come abbiamo visto nella lezione precedente, possiede protoni in grado di precedere in base al campo magnetico nel quale sono immersi. Abbiamo capito che se utilizziamo una frequenza radio che corrisponda alla frequenza di precessione siamo in grado di scambiare quanti di energia e grazie alle bobine, che sono delle antenne, ne rileviamo la corrente. Ma quali grandezze fisiche rappresentano i dati raccolti e interpretati ? Vi siete mai chiesti le varie tipologie di apparecchiature di radiologia quali grandezze fisiche o effetti fisici osservano ? Spesso studiamo il metodo per il quale il processo di detezione avviene, ma abbiamo davvero capito cosa stiamo guardando?

RAGGI X

Grandezze fisiche osservate

Osservano la densità ed è basata sul numero atomico dell’elemento attraversato

Come ottengo risultati differenti grazie alle impostazioni dell’apparecchio?

Cambiando le proprietà del Fotone X emesso e del rilevatore, la velocità di acquisizione, la durata e tutti i parametri che possiamo gestire.

Ultrasuoni

Grandezze fisiche osservate

Osservano l ‘impedenza acustica e le caratteristiche elastiche dei tessuti attraversati

Come ottengo risultati differenti grazie alle impostazioni dell’apparecchio?

Cambiando le proprietà del onda prodotta dal cristallo piezoelettrico, dal suo fuoco, dal campo di vista e dall’energia utilizzata.

medicina nucleare

Grandezze fisiche osservate

Osservano la concentrazione di tracciante in un determinato tessuto in un determinato periodo.

Come ottengo risultati differenti grazie alle impostazioni dell’apparecchio?

Cambiando le proprietà del Tracciante e il materiale di rilevazione, la distanza dal rilevatore, la durata della rilevazione, la quantità di tracciante e i parametri utilizzati

Risonanza Magnetica

Grandezze fisiche osservate

Osservano l’intensità di segnale che deriva da misurazioni mirate principalmente a 3 cose : la Densità Protonica, le Interazioni Spin-Lattice (T1) e le interazioni Spin-Reticolo (T2), ma non solo, infatti può misurare anche una serie di altri parametri più complessi come la diffusione, ma lo vedremo più avanti, per ora concentriamoci sulle 3 pesature fondamentali.

Come ottengo risultati differenti grazie alle impostazioni dell’apparecchio?

Cambiando le proprietà della sequenza utilizzata, il TE, il TR, la matrice, il tipo di bobina utilizzata, il tipo di echo, di spin o di gradiente e tutta una serie di tecniche che piano piano spiegheremo per migliorare il risultato finale. In risonanza sono veramente tanti i parametri da poter cambiare e utilizzare per ottenere risultati ottimali e differenti, molti di più che con le altre metodiche.

Le equazioni di Bloch

 

Felix Bloch (1905-1983), fisico Francese e Premio Nobel, presuppose che milioni di singoli nuclei contenuti in un volume potessero essere reppresentati da un singolo vettore M. (Bloch la chiamava polarizzazione ma oggi la conosciamo come magnetizzazione) E proprio come i singoli nuclei un agglomerato di nuclei possiede un momento angolare comune di spin, che compone appunto il vettore M. In quanto M è un vettore che ruota nello spazio, esso può essere scomposto in 3 componentiMx , My e Mz dove Mx e My sono le componenti trasversali e Mz la componente longitudinale.

teoria bloch precessione protoni

Schema del sistema che gestisce la precessione del protone

 

Bloch fece un esperimento, prese una provetta con 1 cc di acqua, ci avvolse intorno delle bobine di trasmissione e ricezione ben separate e isolate tra di loro, con una ampiezza di banda fino a 8 Mhz. Le bobine di ricezione sono state collocate perpendicolarmente alle bobine di trasmissione. Un dispositivo generatore di radiofrequenza e’ stato collocato ai poli di un elettromagnete regolabile con potenza di circa 0,18 Tesla. Il campo magnetico e’ stato variato fino ad ottenere il fenomeno della risonanza.

Schema originale degli appunti di Bloch sul famoso esperimento


Il segnale originale rilevato durante l’esperimento di Bloch

Bloch riconobbe subito che il segnale di induzione nucleare che aveva rilevato era un fenomeno transitorio. Iniziarono immediatamente altri esperimenti per capire quanto velocemente si estinguesse il segnale in funzione del materiale contenuto nella provetta e al tasso di variazione del campo magnetico.

Ragionando su quello che aveva appena scoperto dedusse che il decadimento e la perdita di energia doveva per forza derivare da interazioni con l’ambiente da parte degli spin, e si inizio a parlare di rilassamento di spin. Vennero immediatamente identificate due costanti di Rilassamento, che chiamò T1 e T2 per definire rispettivamente per t1 il rilassamento delle componenti longitudinali, e t2 il rilassamento delle componenti trasversali.