The Basics of MRI

Capitolo 9

L'HARDWARE DI UN SISTEMA DI IMAGING A RISONANZA MAGNETICA



Introduzione

La finestra grafica mostra una rappresentazione schematica dei principali componenti di un'apparecchiatura per imaging di risonanza magnetica ed alcune delle principali interconnessioni. Questa veduta d'insieme descrive brevemente la funzione di ciascun componente. Alcuni di essi saranno descritti in dettaglio più avanti in questo capitolo.

All'inizio della rappresentazione schematica trovate i componenti dell'apparecchiatura localizzati nella stanza dove viene effettuata la scansione. Il magnete produce il campo magnetico statico Bo necessario per la procedura di formazione delle immagini. All'interno del magnete ci sono delle bobine per produrre un gradiente di Bo nelle direzioni X, Y e Z. Dentro le bobine dei gradienti c'è la bobina di radiofrequenza (RF). La bobina di RF produce il campo magnetico B1 necessario per far ruotare gli spin di 90o, 180o o di un qualsiasi altro angolo specificato dalla sequenza di impulsi. La bobina di RF inoltre rivela il segnale proveniente dagli spin presenti all'interno del corpo. Il paziente viene posizionato all'interno del magnete per mezzo di un lettino controllato da un computer con un'accuratezza millimetrica. La stanza dove ha luogo la scansione è circondata da uno schermo per RF. Lo schermo evita che gli impulsi RF di alta potenza possano irradiare il resto dell'ospedale; impedisce inoltre ai vari segnali RF provenienti da stazioni televisive e postazioni radio di essere captati dall'apparecchio. Alcune stanze di scansione sono circondate anche da uno schermo magnetico che impedisce al campo magnetico di estendersi al di fuori di un certo limite. Nei magneti più recenti lo schermo del magnete è parte integrante del magnete stesso (magneti autoschermati).

Il controllo dell'apparecchiatura di risonanza magnetica e di tutti i suoi componenti è effettuato con un computer. I componenti della sezione RF controllati da computer sono la sorgente RF e il programmatore di impulsi. La sorgente produce un'onda sinusoidale della frequenza desiderata. Il programmatore di impulsi plasma gli impulsi RF secondo la forma della funzione sinc. L'amplificatore di RF aumenta la potenza degli impulsi dai milliwatt ai kilowatt. Il computer controlla anche il programmatore degli impulsi di gradiente stabilendo la forma e l'ampiezza di ciascuno dei tre gradienti di campo. L'amplificatore dei gradienti aumenta la potenza degli impulsi di gradiente a un livello sufficiente per "pilotare" le relative bobine.

Un array di microprocessori, in dotazione su alcuni apparecchi, è un dispositivo capace di compiere una trasformata di Fourier bi-dimensionale in frazioni di secondo. Il computer "affida" il calcolo della trasformata di Fourier a questo dispositivo perché più veloce.

L'operatore inserisce dei dati al computer attraverso una postazione di comando (consolle), dalla quale viene selezionata e personalizzata una sequenza per imaging. Le immagini prodotte possono essere sia visualizzate su un video facente parte della consolle che stampate su pellicola.

Le prossime tre sezioni di questo capitolo descrivono più in dettaglio il magnete, le bobine di gradiente, le bobine di RF e i rivelatori di RF (antenne) degli apparecchi di risonanza magnetica.

Il magnete

Il magnete è il componente più costoso del sistema di imaging a risonanza magnetica. Molti magneti sono di tipo superconduttore. Di seguito è mostrata la fotografia di un magnete superconduttore di 1.5 Tesla. Un magnete superconduttore è un'elettrocalamita fatta di un filo superconduttore, un conduttore con una resistenza elettrica circa uguale a zero quando è raffreddato a una temperatura prossima allo zero assoluto (-273.15 oC o 0 K) mediante immersione in elio liquido. Quando l'avvolgimento viene percorso da una corrente elettrica, questa continuerà a percorrere l'avvolgimento senza perdite fintantoché il conduttore viene tenuto alla temperatura dell'elio liquido. (In realtà, alcune perdite nel tempo dell'ordine di una parte per milione del campo magnetico principale per anno si verificano e sono dovute alla resistenza infinitamente piccola dell'avvolgimento).

La prossima finestra di animazione contiene una sezione di un magnete superconduttore per imaging. La lunghezza del filo di superconduttore del magnete è tipicamente di molte miglia. L'avvolgimento di filo è tenuto ad una temperatura di 4.2K mediante immersione in elio liquido. L'avvolgimento e l'elio liquido sono contenuti in un grande dewar. Il volume tipico di elio liquido in un magnete MRI è di 1700 litri. Nei primi modelli di magnete questo dewar era circondato tipicamente da azoto liquido (77.4K) che si comportava come un termos tra la temperatura della stanza (293K) e l'elio liquido. Nei magneti successivi, la regione dell'azoto liquido è stata sostituita da un dewar raffreddato da un frigorifero. Questo modello elimina il bisogno di aggiungere azoto liquido al magnete. Il costo dell'elio liquido per un magnete a corpo intero può essere elevato. La seguente tabella riporta i quantitativi di elio liquido per un magnete di una MRI a corpo intero ed il relativo costo per litro (valori indicativi per l'anno 2003).

Fabbisogno di He liquido per magneti MRI
Costo (USD/litro) $3.50
Volume (litri) 1700
Perdite (litri/ora)~ 0.03
Intervallo di riempimento (anni) ~ 4

Bobine di gradiente

Le bobine di gradiente producono i gradienti di campo magnetico Bo. Sono bobine a temperatura ambiente che grazie alla loro configurazione creano il gradiente desiderato. Poiché i sistemi più comuni sono quelli a magnete superconduttore orizzontale, il sistema di bobine di gradienti sarà descritto per questo tipo di magnete.

Assumendo un sistema di coordinate convenzionale nel quale il campo magnetico Bo è applicato lungo l'asse Z, un gradiente di Bo nella direzione Z è realizzato con un tipo di bobina anti-Helmholtz. La corrente nelle due bobine, passando in direzione opposta, crea un gradiente di campo magnetico tra le due bobine. Il campo magnetico B di una bobina si somma a Bo, mentre il campo B al centro dell'altra bobina si sottrae a Bo.

I gradienti di campo Bo lungo X e Y sono creati da una coppia di bobine a forma di 8; quella dell'asse X crea un gradiente di Bo nella direzione X in accordo alla direzione della corrente che circola nelle bobine; quella dell'asse Y crea un gradiente di Bo lungo l'asse Y.

Bobine di radiofrequenza

Le bobine di radiofrequenza (RF) creano il campo magnetico B1 che, in una sequenza di impulsi, ruota la magnetizzazione risultante. Queste, inoltre, rivelano la magnetizzazione trasversale e come essa si muove di moto di precessione nel piano XY. Le bobine di RF possono essere divise in tre categorie generali; 1) bobine trasmittenti e riceventi, 2) bobine solamente riceventi e 3) bobine solamente trasmittenti. Le bobine che trasmettono e ricevono servono come trasmettitori dei campi B1 e ricevitori dell'energia di RF proveniente dall'oggetto esaminato. Una bobina di sola trasmissione è usata per creare il campo B1 e una bobina solo ricevente è usata in congiunzione con essa per captare o ricevere il segnale dagli spin dell'oggetto esaminato. Per ciascun tipo di bobina esistono molte varianti. La bobina di RF di un'apparecchiatura di risonanza magnetica può essere paragonata alla lente di una macchina fotografica. Un fotografo userà una lente per un oggetto in primo piano e una diversa per un oggetto a distanza. Come un buon fotografo può disporre di molte lenti, così una buona macchina avrà molte bobine per gestire le molteplici esigenze diagnostiche.

Una bobina deve risuonare o produrre energia in maniera efficiente alla frequenza di Larmor. Tutte le bobine sono composte di un induttore, o elementi induttivi, e un set di elementi capacitivi. La frequenza di risonanza ν di una bobina RF è determinata dall'induttanza (L) dell'induttore e dalla capacità (C) del condensatore.

Alcuni modelli di bobine per imaging necessitano di essere accordate in funzione delle caratteristiche fisiche di ciascun paziente variando la capacità del condensatore. Un altro requisito di una bobina per imaging è che il campo B1 deve essere perpendicolare al campo magnetico Bo.

Ci sono molti tipi di bobine per imaging. Le bobine di volume circondano l'oggetto da esaminare mentre le bobine di superfice sono poste in prossimità della parte esaminata. Le bobine per uso interno sono disegnate per registrare l'informazione da regioni esterne alla bobina, quale ad esempio una bobina a catetere progettata per essere inserita in una vaso sanguigno. Alcune bobine possono operare sia come trasmettitori del campo B1 che come ricevitori del segnale RF; altre solo come ricevitori del segnale RF. Quando si utilizza una bobina per la sola ricezione, viene usata una bobina più grande come trasmettitore di energia RF per produrre gli impulsi a 90o e 180o. Nella tabella seguente riportiamo una lista parziale delle più comuni bobine per imaging con la categoria di appartenenza, il modo di operare (trasmittenti/riceventi-T/R o solo riceventi-R), un diagramma ed un riferimento alla letteratura. I diagrammi mostrano la direzione del campo B1.

Bobine RF per Risonanza Magnetica
NomeCategoriaModo di operareDiagrammaReferenza
Alderman-Grant CoilVolumeT/R
Bird CageVolume T/R
Butterfly CoilSuperficeR
Dome ResonatorSuperficeT/R Vedi rif.
GradiometerSuperficeT/R
ImplantableInternaT/R Vedi rif.
Inside Out
(Schlumberger Coil)
Interna/SuperficeT/R Vedi rif.
Intravascular CoilInternaR Vedi rif.
LadderSuperficeT/R
LitzVolumeT/R
Loop-Gap ResonatorVolumeR Vedi rif.
Loop-StickSuperficeT/R Vedi rif.
MeanderlineSuperficeR
Mouse CoilSuperficeR
Multi-Turn Solenoid Volume T/R
Phased ArraySuperficeR ,
Phased Array VolumeVolumeR
RibbonatorVolumeT/R
Saddle CoilVolumeT/R
Single Turn SolenoidVolumeT/R
Surface CoilSuperficeR
Spiral CoilSuperficeR
Superconducting CoilSuperficeR Vedi rif.
Transmission Line (TEM)
(Slotted Tube)
InternaT/R
Truncated SpiralSuperficeR
3-Axis Volume T/R

Le bobine di superficie sono molto usate perché sono bobine solo riceventi e hanno un buon rapporto segnale-rumore per tessuti vicini alla bobina. In generale, la sensibilità di una bobina di superfice decresce al crescere della distanza dalla bobina. Riportiamo di seguito, a titolo di esempio, un'immagine della parte più bassa della colonna vertebrale ottenuta con una bobina di superficie.

In figura è riportata l'immagine di una bobina di superficie circolare piatta col suo cavo di connessione. Il cavo consente la connessione all'apparecchio. Questa è l'immagine di una bobina di superficie creata per adattarsi al retro di un ginocchio.

La bobina a gabbia di uccello è quella abitualmente più usata come bobina di volume ed è la bobina di scelta per immagini della testa e del cervello. Qui c'è l'immagine di una bobina a gabbia di uccello posizionata per un esame cerebrale. Tutte le immagini della testa riportate in questo ipertesto sono state ottenute usando una bobina a gabbia di uccello.

La bobina a singola spira è utile per creare immagini delle estremità, come le mammelle e il polso. Questa finestra di animazione mostra una bobina a singola spira sistemata attorno al polso umano. L'icona del dettaglio vi fornirà maggiori informazioni sulla costruzione di una bobina di questo tipo.

Rivelatore della quadratura

Il rivelatore della quadratura è un'apparecchiatura che estrapola i segnali Mx' e My' dal segnale della bobina RF. Per questa ragione può essere pensato come un convertitore dal sistema di riferimento del laboratorio a quello rotante. Il cuore di un rivelatore della quadratura è un'apparecchiatura chiamata doubly balanced mixer (DBM). Il doubly balanced mixer ha due entrate e un'uscita. Se i segnali in entrata sono Cos(A) e Cos(B), il segnale in uscita sarà 1/2 Cos(A+B) + 1/2 Cos(A-B). Per questa ragione l'apparecchiatura spesso è chiamata un rivelatore del prodotto poiché il risultato è il prodotto di Cos(A) e Cos(B).

Il rivelatore della quadratura contiene tipicamente due doubly balanced mixer, due filtri, due amplificatori e uno shifter della fase di 90o. Sull'apparecchiatura ci sono due entrate e due uscite. Gli ingressi sono le frequenze ν e νo e le uscite le componenti MX e MY della magnetizzazione trasversale. Possono esserci dei potenziali problemi con l'uso di questa apparecchiatura che può dar luogo ad artefatti nell'immagine. Questi effetti indesiderati saranno trattati nel Capitolo 11.

Aspetti legati alla sicurezza

Mi sono spesso chiesto: quanto è sicura l'MRI? Come per ogni strumento della tecnica vi è alla base un discorso rischio/beneficio. Gli strumenti largamente usati hanno generalmente un elevato rapporto rischio/beneficio laddove quelli con un basso valore di questo rapporto sono generalmente usati con più moderazione. Sebbene l'MRI non usi radiazioni ionizzanti per produrre immagini, ci sono alcune importanti considerazioni sulla sicurezza da tenere bene in considerazione. Queste riguardano l'utilizzo di: forti campi magnetici, energia di radiofrequenza, campi magnetici variabili nel tempo, liquidi criogenici e gradienti di campo magnetico.

Nel 1982 la Food and Drug Administration americana (USFDA) ha fissato le linee guida per gli esami MRI comprendenti: la massima intensità di campo magnetico Bo, le variazioni dell'intensità di campo magnetico nel tempo (dB/dt), l'energia di radiofrequenza assorbita (SAR) e il livello del rumore acustico. Questi valori sono riportati nella tabella della finestra di animazione. Nel 1997 la USFDA ha rivisto queste linee guida sulla base dei dati MRI accumulati negli anni. I limiti sono stati ancora riveduti nel 2003 e sono riportati nella tabella seguente:

Linee guida sull'MRI della FDA (2003)
BoAdulti, ragazzi e bambini con età > 1 mese 8 T
neonati (bambini con età < 1 mese)4 T
dB/dtNessun disagio, dolore o stimolazione nervosa
SARcorpo intero, valore medio su >15 min4 W/Kg
testa, valore medio su >10 min 3 W/Kg
testa o tronco, per g di tessuto, in >5 min 8 W/Kg
estremità, per g di tessuto, in >5 min12 W/Kg
Rumore acusticoLivello di picco (non pesato)140 dB
RMS A-weighted con protezioni auricolari99 dBA

Il personale MRI spesso dimentica i rischi associati all'introduzione di oggetti ferromagnetici nei pressi del magnete.

I campi prodotti da magneti ad ampio raggio possono letteralmente captare e attirare grossi oggetti ferromagnetici nel foro del magnete. Deve essere usata estrema cautela allontanando TUTTI gli oggetti ferromagnetici dal magnete per due ragioni principali. La prima è che possono ferire o addirittura uccidere un individuo posizionato nel magnete. La seconda, è che possono danneggiare seriamente il magnete e le bobine. La forza esercitata su un grande oggetto metallico, come uno "strizza stracci", può danneggiare i dewars criogeni in un magnete. L'energia cinetica di un tale oggetto attratto dal magnete può fracassare una bobina di RF.

Nonostante i numerosi avvertimenti per la sicurezza pubblicati dai costruttori, ho sentito numerose storie di oggetti ferromagnetici che sono stati attirati in un magnete per imaging. L'episodio tipo è simile al seguente. Un secchio di metallo con ruote era stato riempito con acqua e conteneva uno "strizza stracci". Il secchio era stato posizionato approssimativamente a 3 metri dal foro di un magnete di 1.5 T. Il magnete lo alzò di un metro dal pavimento e lo attirò verso di se. Lo "strizza stracci" causò un danno serio al magnete per cui si ebbe un aumento della temperatura dei criogeni e una diminuzione dell'omogeneità di campo magnetico. La bobina per la testa posizionata nel foro del magnete andò distrutta. In un altro sito, una storia ancora più spaventosa; quella di un ufficiale di pubblica sicurezza che si era permesso di avvicinarsi ad un magnete con un'arma da fuoco carica. La pistola fu sganciata della sua fondina e attirata nel magnete. La forza di impatto col magnete causò la fuoriuscita di un colpo dall'arma da fuoco. Fortunatamente, non vi furono feriti. In aggiunta al danno dell'MRI e alla pallottola ritrovata nel muro della stanza di scansione, l'arma da fuoco fu magnetizzata. In generale, gli oggetti meccanici quando sono magnetizzati non funzionano correttamente.

Per favore, rispettate le leggi fisiche della natura che causano l'attrazione degli oggetti ferromagnetici da parte del magnete!

Forze simili agiscono sugli impianti metallici ferromagnetici o sostanze estranee "contenute" in quelle da esaminare. Queste forze possono agire su questi oggetti causando la lacerazione o compressione di tessuto sano. Per queste ragioni, individui con oggetti di metallo estranei come schegge o impianti ferromagnetici vecchi non possono effettuare un esame MRI. Ulteriori limitazioni riguardano l'effetto di campi magnetici sui circuiti elettronici, specificamente sui pacemakers. La corrente che può essere indotta nel circuito di un pacemaker, in un individuo portatore che attraversa un forte campo magnetico, può essere causa di un malore e della possibile morte. Altri effetti dei campi magnetici sono la smagnetizzazione di carte di credito e dispositivi magnetici utilizzati per salvare dati.

Le linee guida sulla sicurezza della Food and Drug Administration degli Stati Uniti (USFDA) stabiliscono che possono essere usati abitualmente campi magnetici la cui intensità non superi i 2.0 Tesla (20 000 gauss). Portatori di pacemakers non devono essere esposti a campi magnetici maggiori di 5 gauss. Un campo magnetico di 50 gauss è in grado di smagnetizzare oggetti multimediali magnetici utilizzati per salvare dati.

L'energia di radiofrequenza assorbita durante una sequenza di imaging può causare un aumento della temperatura dei tessuti del corpo. L'USFDA raccomanda che l'esposizione ad un'energia di RF deve essere limitata. Il valore limite di riferimento è il rate di assorbimento specifico (SAR) così definito:

SAR = Joule di RF / Secondi / kg di peso corporeo = Watts/kg

I valori limite di SAR raccomandati dipendono dal distretto anatomico in studio. Per il corpo intero il SAR deve essere inferiore a 4 W/kg. Per la testa, in media, deve essere inferiore a 3.2 W/kg. Ogni sequenza di impulsi non deve alterare la temperatura di più di 1o Celsius e non oltre i 38o C nella testa, 39o C nel tronco e 40o C nelle estremità.

Alcune bobine di RF, come le bobine di superficie, possono avere delle modalità di funzionamento difettoso che possono causare scottature al paziente. La finestra di animazione mostra a titolo di esempio una scottatura da RF al gomito del braccio di un uomo. Il braccio del paziente era a contatto con la parete di una bobina per il corpo utilizzata in modo trasmittente con una bobina di superficie come ricevitore. Un malfunzionamento nella bobina per il corpo ha causato una scottatura da RF di terzo grado. La scottatura si è manifestata prima come una semplice vescica e poi come una bruciatura che è stata asportata dal chirurgo. Il chirurgo ha escisso un volume di circa 3 cm in diametro e 2.5 cm in profondità. Perciò, se state azionando un apparecchio e il vostro paziente o volontario vi dice che sta avendo una sensazione di bruciore, fermate la scansione. Inoltre, prestate attenzione a mantenere le bobine di RF nel corretto stato.

Le raccomandazioni dell'USFDA per gli intervalli di variabilità del campo magnetico stabiliscono che il rapporto dB/dt per il sistema deve essere minore di quello richiesto per produrre la stimolazione di un nervo periferico.

I gradienti utilizzati per produrre immagini generano alti livelli di rumore acustico. L'OSHA americano limita il picco di rumore acustico a 200 pascal o a 140 dB riferiti a 20 micropascal. Qui ci sono alcuni esempi di suoni generati accendendo e spegnendo i gradienti di campo magnetico nelle varie sequenze.

Sequenze TR (ms)TE (ms)FetteSuono
Spin-Echo 500 35 1
200 1
15 10
Echo-Planar 120 54 10
Gradient-Echo 16.7 4 19

Tutte le sale di scansione MRI equipaggiate con magnete superconduttore dovrebbero avere un sensore per monitorare l'ossigeno. Questi dispositivi misurano la percentuale di O2 nell'aria e fanno scattare un allarme quando il livello scende sotto un determinato valore di soglia. Tali dispositivi sono necessari perché perdite nel sistema di ventilazione del sistema di raffreddamento possono provocare un eccesso di N2 o He nell'aria della sala che fa calare la percentuale di O2 a livelli pericolosi.

Oggetti test per la verifica di alcuni parametri (fantocci)

Un fantoccio per MRI è un oggetto costruito dall'uomo affinché possa essere usato per valutare le prestazioni di un sistema di imaging a risonanza magnetica. I fantocci sono composti di materiali che originano un segnale quando sottoposti a risonanza magnetica. Diverse sostanze sono state usate nei fantocci MRI per produrre un dato segnale. Alcune di queste sono soluzioni acquose paramagnetiche, gel puri di gelatina, agar, alcool polivinile, silicone, poliacrilamide o agarosio, gelatina organica simulata, gel paramagnetici simulati e soluzioni di micelle invertite.

L'acqua è frequentemente usata come sostanza nei fantocci MRI. Di solito è necessario "aggiustare" i tempi di rilassamento spin-reticolo (T1) e spin-spin (T2) delle soluzioni acquose cosicché le immagini possano essere acquisite in tempi ragionevoli (i.e. TR corto). Ioni di metallo paramagnetico sono usati tipicamente per aggiustare i tempi di rilassamento degli idrogeni dell'acqua. La forma funzionale e approssimata dei valori di T1 e T2 di soluzioni acquose di varie specie di paramagnetici a 1.5 T è elencata di seguito.

Nichel soluzione acquosa
T1(s) = 1/(632 [Ni (mole/L)] +0.337)
T2(s) = 1/(691 [Ni (mole/L)] + 1.133)
Nichel in gelatina 10% peso-peso
T1(s) = 1/(732 [Ni (mole/L)] +0.817)
T2(s) = 1/(892 [Ni (mole/L)] + 4.635)
Ossigeno soluzione acquosa
T1(s) = 1/(0.013465 [O2 (mg/L)] + 0.232357)
Manganese soluzione acquosa
T1(s) = 1/(5722 [Mn (mole/L)] +0.0846)
T2(s) = 1/(60386 [Mn (mole/L)] + 3.644)

Ci sono due tipi di fantocci MRI di base: il fantoccio per la risoluzione e quello per l'omogeneità della RF. Come suggeriscono i nomi, il primo è usato per esaminare la risoluzione e l'altro l'omogeneità di RF.

Fantocci per la risoluzione
Un fantoccio per la risoluzione può essere usato per verificare molte delle caratteristiche di un apparecchio, quali: risoluzione in piano, spessore di strato, linearità e rapporto segnale/rumore come funzione della posizione. I fantocci per la risoluzione sono costituiti tipicamente da blocchi di plastica nei quali porzioni dell'interno sono rimosse per creare un modello per la prova e riempite con una soluzione acquosa. Quando si acquisiscono le immagini, queste rappresentano il segnale proveniente dall'acqua presente nelle cavità. Alcuni fantocci per la risoluzione hanno degli standard per i segnali con valori noti di T1, T2 e ρ e ciò permette che il fantoccio possa essere usato per esaminare rapporti di contrasto/rumore.

Riportiamo a titolo di esempio un fantoccio per misure di risoluzione. L'immagine di una fetta assiale di questo fantoccio con campo di vista di 24 cm presenta le caratteristiche seguenti. La serie di quadrati di identica grandezza sono usati per testare la linearità. La risoluzione in piano è determinata da un gruppo di sottili regioni che fungono da sorgenti di segnale; un liquido con un valore noto di T1, T2 e ρ contiene tre segnali standard. Lo spessore della fetta è una scanalatura nella plastica a forma di cuneo. L'ampiezza dell'immagine di questo cuneo aumenta all'aumentare dello spessore della fetta. I diagrammi schematici seguenti, relativi all'acquisizione delle immagini del fantoccio, rispettivamente con una fetta di piccolo spessore , e di ampio spessore , vi faranno rendere conto di come questa forma sia di aiuto per la misura dello spessore di fetta. Mostriamo di seguito delle immagini del fantoccio per la risoluzione effettuate con uno spessore di fetta pari a 3 , 5 e 10 mm . Notate le differenze al variare dello spessore della fetta.

Fantocci per l'omogeneità della RF
I fantocci per l'omogeneità sono usati per esaminare l'uniformità spaziale dei campi magnetici della radiofrequenza trasmessa e ricevuta. Il campo di RF emesso è il campo B1T usato per ruotare la magnetizzazione. Il campo di RF ricevuto (B1R) è la sensibilità della bobina di RF nel generare il segnale proveniente da pacchetti di spin in moto di precessione. La situazione ideale per la maggior parte delle bobine trasmittenti e riceventi è, spazialmente parlando, un B1T uniforme per assicurare una rotazione uniforme degli spin e un B1R uniforme per assicurare sensibilità uniforme sull'intero oggetto esaminato. Qui c'è un grafico di un fantoccio per l'omogeneità di 27 cm di diametro. Per misurare l'omogeneità su un volume più grande, può essere usata una serie di sfere. Mostriamo di seguito un insieme di fantocci che possono essere usati per misurare l'omogeneità del campo B1R di una bobina di superficie usata per studi della colonna vertebrale.

Occorrono molte immagini provenienti da un fantoccio per l'omogeneità di RF per calcolare B1T e B1R. Per maggiori informazioni su questi calcoli cliccate sull'icona del dettaglio.


Esercizi

  1. Una particolare bobina per imaging ha una frequenza di risonanza di 63.85 MHz. Osservate che ha un condensatore di 50 picofarad ai capi dell'induttore. Qual è la grandezza dell'induttore in unità Henrys?

  2. Due bobine anti-Helmholtz della bobina di gradiente di Z sono separate da 1 metro. Se ciascuna bobina produce un campo magnetico di 50 gauss al suo centro, qual è la grandezza del gradiente?

  3. Dire se la seguente sequenza di impulsi è conforme o meno alle raccomandazioni dell'USFDA per i valori di SAR relativi alla testa:
    Sequenza = multi-slice, spin echo
    TR = 500 ms
    TE = 25 ms
    Spessore fetta = 5 mm
    Numero di fette = 10
    Energia per un impulso a 90o = 5 J
    Ampiezza di un impulso a 90o = 50 μs
    Tempo di acquisizione del segnale = 10 ms
    Peso del paziente = 72 kg

  4. Il rivelatore della quadratura sul vostro apparecchio ha un segnale di riferimento di 63.85 MHz che entra in uno dei canali. Il segnale che entra nell'altro canale è di 63.86 MHz. Che frequenza o frequenze usciranno dal rivelatore?

  5. Qual è la frequenza di risonanza di una bobina che ha un induttore di1x10-7 Henry e un condensatore di 100 picofarad ai capi dell'induttore? Come può essere fatta risuonare questa bobina a 63.85 MHz?

  6. Due bobine anti-Helmholtz della bobina di gradiente lungo Z sono separate da 120 cm. Se la configurazione di bobina può produrre un gradiente di campo magnetico di 2 G/cm, qual è l'intensità del campo magnetico al centro di ogni bobina?

  7. Dire se la seguente sequenza di impulsi è conforme o meno alle raccomandazioni dell'USFDA per i valori di SAR relativi alla testa:
    Sequenza = multi-slice, spin echo
    TR = 600 ms
    TE = 25 ms
    Spessore fetta = 3 mm
    Numero di fette = 17
    Energia per un impulso a 90o = 10 J
    Ampiezza di un impulso a 90o = 50 μs
    Tempo di acquisizione del segnale = 10 ms
    Peso del paziente = 80 kg

  8. Il rivelatore della quadratura sul vostro apparecchio ha un segnale di riferimento di 63.85 MHz che entra in uno dei canali. Il segnale che entra nell'altro canale è di 63.84 MHz. Che frequenza o frequenze usciranno dal rivelatore?


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