Principi di Risonanza Magnetica Nucleare

Presentazione sul tema: "Principi di Risonanza Magnetica Nucleare"— Transcript della presentazione:

1 Principi di Risonanza Magnetica Nucleare
La RMN è una tecnica spettroscopica: Risonante (0 =  B0 e B1 << B0) Microscopica (studia le interazioni magnetiche e/o elettriche che si manifestano tra nuclei atomici, atomi e molecole) Radiofrequenza (4-500 MHz) È ampiamente utilizzata nel campo della Fisica dello stato solido e dei liquidi, nella Chimica e nel settore farmaceutico Dal 1975 trova applicazioni in medicina in alternativa alla TAC La risoluzione spaziale ( 1 mm) non dipende della lunghezza d’onda della radiazione utilizzata Non utilizza radiazioni ionizzanti Consente immagini assiali, sagittali e coronali MRI Timeline 1946 MR phenomenon - Bloch & Purcell 1952 Nobel Prize - Bloch & Purcell NMR developed as analytical tool 1972 Computerized Tomography 1973 Backprojection MRI - Lauterbur 1975 Fourier Imaging - Ernst 1977 Echo-planar imaging - Mansfield 1980 FT MRI demonstrated - Edelstein 1986 Gradient Echo Imaging - NMR Microscope 1987 MR Angiography - Dumoulin 1991 Nobel Prize - Ernst 1992 Functional MRI 1994 Hyperpolarized 129Xe Imaging 2003 Nobel Prize - Lauterbur & Mansfield

2 Going toward fundamental physics: few words on NMR TECHNIQUE
3 main NMR experimental parameters: spectrum, nuclear spin-spin relaxation time T2, nuclear spin-lattice relaxation time T1 Nuclei (T2n) Electrons (T2e) phonons T1n T1e Nuclei are LOCAL PROBES  sensitive to hyperfine interactions LOCAL MAGNETIC FIELDS AND DYNAMICS can be studied In MRI and NMRrelaxometry, sensitivity to magnetic properties, spin dynamics and molecular “motion”

3 The NMR experiment

4 Some NMR active nuclei

5 The NMR/MRI signal General expression :
S(t) = A n *exp (-TE/T2)*(1-exp(-TR/T1)*exp(-bD) where TE, TR are chosen by the operator while T1 and T2 are characteristic relaxation times of the nuclei. n = density of NMR active nuclei T1 is the equilibrium relaxation time (toward nuclei ground state) T2 is a relaxation time that takes into account the time of energy exchange among like and unlike nuclei T2 = nuclear spin-spin relaxation time T1 = nuclear spin-lattice relaxation time D = diffusion coefficient

6 The MRI experiment

7 “Pesatura” Immagini S(t) = A n exp (-TE/T2) (1-exp(-TR/T1) exp(-bD)

8 Tempi di rilassamento dei principali tessuti biologici
Tipo di tessuto T1 (ms) T2 (ms) osseo 1-1000 Muscolare 25-35 Grasso 47-63 materia grigia (cervello) 90-130 materia bianca (cervello) 80-120 fluidi corporei