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Apparecchiature RM
Queste diapositive fanno parte di
un corso completo e sono a cura
dello staff di rm-online.it
E’ vietata la riproduzione anche
parziale
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.