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Principi fisici della RM Armando Tartaro Dipartimento di Scienze Cliniche e Bioimmagini sez. di Scienze Radiologiche Università G. dAnnunzio - Chieti.

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Presentazione sul tema: "Principi fisici della RM Armando Tartaro Dipartimento di Scienze Cliniche e Bioimmagini sez. di Scienze Radiologiche Università G. dAnnunzio - Chieti."— Transcript della presentazione:

1 Principi fisici della RM Armando Tartaro Dipartimento di Scienze Cliniche e Bioimmagini sez. di Scienze Radiologiche Università G. dAnnunzio - Chieti

2 penetrabilitàpenetrabilità onde radio micro onde infrarossi luce UVAraggi X onde elettromagnetiche energia+- RM effetto termicoeffetto ionizzante

3 INTERAZIONE TRA ONDE RADIO ED NUCLEI DI H° DELLE VARIE STRUTTURE DEL CORPO, IN PRESENZA DI UN FORTE CAMPO MAGNETICO Risonanza Magnetica

4 COMPONENTI DI UN SISTEMA RM magnete: genera un campo magnetico statico (B 0 ) bobine (B 1 ): formazione dei gradienti e ricezione- trasmissione delle onde RF amplificatore: formazione degli impulsi RF computer: elaborazione delle sequenze e ricostruzione delle immagini

5 1° STEP RF Il corpo viene esposto ad un fascio di onde radio di una determinata frequenza

6 2° STEP RF Un radioricevitore attende leco proveniente dal corpo a questa frequenza

7 Principi fisici fenomeno della RM sequenze RM e parametri di scansione contrasto nelle immagini RM mezzi di contrasto

8 carica elettrica Nucleo di H + spin DIPOLO MAGNETICO

9 A B A A = nuclei di H + e relativi momenti magnetici in assenza di campo magnetico esterno (vettore risultante nullo) B B = nuclei di H + in presenza di un campo magnetico esterno e relativi momenti magnetici (momento magnetico risultante)

10 MAGNETIZZAZIONE MACROSCOPICA VETTORI DEI SINGOLI MOMENTI MAGNETICI CAMPO MAGNETICO

11 IN REALTA IL NUCLEO DI H° DESCRIVE UNORBITA RISPETTO AL SUO ASSE: MOVIMENTO DI PRECESSIONE Teorema di Larmor = B 0 x Frequenza Di Precessione ( )= Campo Magnetico Applicato (B 0 ) per Costante Giromagnetica ( )

12 Se applichiamo Radiofrequenza al sistema alla stessa frequenza di precessione degli Spin, trasferiremo energia in grado di variare langolo formato tra il momento magnetico e il campo magnetico FENOMENO DELLA RISONANZA

13 IN CONDIZIONI DI EQUILIBRIO LA MAGNETIZZAZIONE MACROSCOPICA M E ALLINEATA CON IL CAMPO MAGNETICO (B0)

14 SOLLECITANDO LA MAGNETIZZAZIONE MACROSCOPICA INIZIALE CON ONDE DI RF SI AVRA UNA COMPONENTE LONGITUDINALE LUNGO LASSE Z DIVERSA DA QUELLA DI EQUILIBRIO E....

15 NASCERA UNA NUOVA COMPONENTE SUL PIANO XY

16 TOGLIENDO RF AL SISTEMA LA COMPONENTE DELLA MAGNETIZZAZIONE NEL PIANO XY GENERERA UN CAMPO ELETTROMAGNETICO INDOTTO NELLA BOBINA RICEVENTE CHE RAPPRESENTA IL SEGNALE RM (FREE INDUCTION DECAY o FID) SEGNALE RM

17 LAMPIEZZA E LA DURATA DEL SEGNALE RM (FID) SONO FUNZIONE DI DUE DIFFERENTI PROCESSI DI CESSIONE DELLENERGIA SOMMINISTRATA (RF), INDICATI COME TEMPI DI RILASSAMENTO T1 E T2 LAMPIEZZA DEL SEGNALE RM DIPENDE ANCHE DALLA DENSITA DI PROTONI H + PRESENTI NEL VOLUME ECCITATO (DENSITA PROTONICA o DP) I TEMPI DI RILASSAMENTO T1 E T2 SONO A LORO VOLTA DIPENDENTI DALLO STATO FISICO, SOLIDO O LIQUIDO, DEL TESSUTO ECCITATO

18 LA MAGNETIZZAZIONE MACROSCOPICA LONGITUDINALE TENDERA AL VALORE DI EQUILIBRIO CON UNA COSTANTE T1 = tempo di rilassamento longitudinale o spin reticolo

19 IL SEGNALE DECADRA NEL TEMPO CON UNA COSTANTE A CAUSA DELLA PERDITA DI COERENZA DI FASE DEGLI SPIN TEMPO T2 = tempo di rilassamento trasversale o spin-spin

20 Valori dei T1 e T2 di alcuni tessuti biologici

21 I VALORI DEI TEMPI DI RILASSAMENTO DIPENDONO DALLA MOBILITA CHE HANNO I SINGOLI MOMENTI MAGNETICI NELLE STRUTTURE MOLECOLARI DAL MEZZO IN CUI LE MOLECOLE SONO IMMERSE

22 F I D segnale ottenuto sotto forma di radiofrequenza durante la fase di rilassamento dopo un impulso

23 Principi fisici fenomeno della RM sequenze RM e parametri di scansione contrasto nelle immagini RM mezzi di contrasto

24 A SECONDA DELLA DURATA DELLAPPLICAZIONE DELLA RF SI OTTERRANNO DIVERSI ANGOLI DI DEFLESSIONE DELLA M NEI CONFRONTI DELLA DIREZIONE Z 90° 180°

25 SEQUENZE SPIN ECHO FACENDO SEGUIRE AD UN IMPULSO A 90° UN IMPULSO A 180° DOPO POCHI ms SI OTTIENE UN ECO SEQUENZA DI IMPULSI (che in questo caso prende il nome di SPIN ECHO (SE)

26 Impulso a 90° perdita della coerenza di fase

27 Impulso a 180° defasamento RF rifasamento eco

28 SEQUENZA INVERSION RECOVERY FACENDO SEGUIRE AD UN IMPULSO DI 180° UN IMPULSO A 90° DOPO POCHI ms SI OTTIENE UN ECO SEQUENZA DI IMPULSI (che in questo caso prende il nome di INVERSION RECOVERY (IR)

29 SEQUENZE GRADIENT ECHO FACENDO SEGUIRE AD UN IMPULSO DI 90° UNA INVERSIONE DI 180° DEL GRADIENTE DI CAMPO MAGNETICO SI OTTIENE UN ECO SEQUENZA DI IMPULSI (che in questo caso prende il nome di GRADIENT ECHO (GE)

30 Tempo di Eco (TE) = tempo che intercorre tra limpulso RF di eccitazione e il momento in cui la bobina ricevente viene attivata per la ricezione del segnale RM (eco) Tempo di =tempo che intercorre tra due impulsi di Ripetizione (TR) eccitazione RF Angolo di Flip =angolo di deflessione della M rispetto alla (FA)direzione del campo magnetico PARAMETRI DI ACQUISIZIONE

31 IL SEGNALE OTTENUTO PRENDE IL NOME DIECO IN QUANTO E UN SEGNALE DI RITORNO REGISTRABILE CON UN DISCRETO RITARDO RISPETTO AL FID

32 LINTENSITA DELL ECO DIPENDERA DA: DENSITA PROTONICA DEL TESSUTO ENTITA DEL RECUPERO LONGITUDINALE (T1) TEMPO IN CUI I H + MANTENGONO LA COERENZA DI FASE (T2)

33 Principi fisici fenomeno della RM sequenze RM e parametri di scansione contrasto nelle immagini RM mezzi di contrasto

34 TE, TR e FA VARIANDO TE, TR e FA ( parametri di acquisizione) E POSSIBILE MODULARE LIMPORTANZA RELATIVA DELLA: DENSITA PROTONICAT1T2

35 TR BREVE = AMPLIFICA LE DIFFERENZE DI SEGNALE AUMENTANDO IL CONTRASTO FRA TESSUTI CON DIVERSO T1 PESATE IN T1 TR LUNGO =TESSUTI CON DIFFERENTE T2 MOSTRANO UN INCREMENTO DEL CONTRASTO UTILIZZANDO TE LUNGHI = PESATE IN T2 TE BREVI = PESATE IN DP

36 COMPORTAMENTO DEL SEGNALE IN BASE AI PARAMETRI DI ACQUISIZIONE

37 TRms TE SCARSO CONTRASTO T2 PESATA DP PESATA T1PESATA VARIAZIONI DEL CONTRASTO IN FUNZIONE DEL TR E TE ms

38 FAgradi° TE SCARSO CONTRASTO T1 PESATA DP PESATA T2 PESATA VARIAZIONI DEL CONTRASTO IN FUNZIONE DEL TE E FA ms

39 FATTORI CHE DETERMINANO IL CONTRASTO DELLIMMAGINE T1 - T2 - DPPARAMETRI PROPRI DEL TESSUTO IN ESAME TE - TR - FAPARAMETRI MODIFICABILI DALLOPERATORE MDC

40 CODIFICA SPAZIALE DEL SEGNALE RM (ECO) LECO VIENE COLLOCATO SPAZIALMENTE SECONDO DUE COORDINATE: FREQUENZA & FASE FREQUENZAFASE

41 CODIFICA SPAZIALE DEL SEGNALE RM (ECO) CODIFICA DI FASE SELEZIONE DELLO STRATO

42 Principi fisici fenomeno della RM sequenze RM e parametri di scansione contrasto nelle immagini RM mezzi di contrasto

43 MEZZI DI CONTRASTO IN RM AGENTI T1 AGENTI T2 Immagini T1 pesate Immagini T2 pesate i MDC accorciano i tempi di rilassamento T1 o T2 dei tessuti in cui essi si concentrano

44 MEZZI DI CONTRASTO IN RM AGENTI T1 (paramagnetici) gadolinio (DTPA, BOPTA, DOTA, EDTA, ecc.) manganese, rame maetaemoglobina AGENTI T2 (superparamagnetici e ferromagnetici) ferro, magnetite, disprosio gadolinio ad alta concentrazione emosiderina


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