Apparecchiature RM

Queste diapositive fanno parte di

un corso completo e sono a cura

dello staff di rm-online.it

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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

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

0,000003-0,000007 Tesla!)

L’omogeneita’ di un campo magnetico B e’ valutata in termini di ppm,

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.

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.

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 .

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.

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.

Gradienti – Sala Magnete

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.

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.

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.

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.

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

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

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

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

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.