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Potresti aver visto questo in televisione, oppure alcuni di voi potrebbero aver anche vissuto di persona questa strana procedura. Le scansioni MRI sono utilizzate nel campo medico per la diagnosi. In casi come un’emorragia cerebrale, si forma un coagulo di sangue nelle profondità del cervello, dove i medici non possono vedere. Una scansione MRI produce un’immagine 2D molto dettagliata del cervello, permettendo ai medici di analizzare il tessuto danneggiato e quindi di eseguire un intervento chirurgico mirato. Approfondiamo come funziona l’imaging MRI e il principio alla base di questa tecnica.
L’MRI è una tecnica che utilizza campi magnetici variabili e impulsi radio per creare immagini dettagliate degli organi e dei tessuti del corpo umano. Le apparecchiature MRI hanno elettromagneti forti a forma di tubo, bobine di gradiente e bobine RF per generare campi magnetici variabili intensi e impulsi a radiofrequenza. All’interno del cilindro si producono campi magnetici uniformi. Ora concentriamoci sull’effetto dei campi magnetici e dei segnali a radiofrequenza sul corpo. Il corpo umano è costituito per il 60% da acqua, e la composizione dell’acqua gioca sorprendentemente un ruolo importante in questa tecnica. Quando ti sdrai all’interno di una macchina MRI, il campo magnetico generato dagli elettromagneti e dalla bobina di gradiente riallinea temporaneamente la maggior parte delle molecole d’acqua nelle tue cellule nella direzione del campo magnetico. L’operatore dello scanner comanda alle bobine RF di inviare impulsi radio, causando il ribaltamento di questi atomi allineati. In pochi secondi, gli atomi si riallineano col campo magnetico, emettendo un segnale RF. Questo segnale RF viene utilizzato per creare immagini MRI 2D a sezione trasversale. Approfondiremo più avanti questa breve spiegazione della tecnologia di imaging MRI. Prima, esploriamo la differenza tra tessuti sani e tessuti malati.
Nel corpo umano, ogni tessuto ha una propria composizione unica di acqua. Quando si forma un coagulo di sangue in un tessuto specifico, cambia la composizione dell’acqua in quell’area. Questo ci permette di distinguere chiaramente tra tessuti sani e tessuti danneggiati.
Concentriamoci sulle molecole d’acqua all’interno dei nostri tessuti. La molecola d’acqua ha due atomi di idrogeno. Questo atomo di idrogeno ha un piccolo campo magnetico e si comporta come una minuscola calamita a barra. Tuttavia, questo campo magnetico continua a ruotare poiché l’atomo è in rotazione. Naturalmente, l’asse di rotazione del campo magnetico è orientato casualmente nel corpo umano. Quando questo atomo di idrogeno entra in contatto con un campo magnetico esterno, l’orientamento del campo magnetico dell’atomo di idrogeno cambia e si allinea con la direzione del campo esterno. Inoltre, cambia anche la velocità di rotazione del campo magnetico. In questo caso, la velocità di rotazione è nota come frequenza di risonanza, e varia in base all’intensità del campo magnetico esterno. Questa frequenza di risonanza è molto importante nell’MRI ed è determinata tramite l’equazione di Larmor.
Passiamo al passo successivo. Finora, abbiamo allineato tutti gli atomi di idrogeno nella direzione del campo magnetico. Ora colpiamo un atomo di idrogeno con un impulso radio. Di conseguenza, l’atomo di idrogeno cambia orientamento e si ribalta di 90 gradi rispetto al campo magnetico principale. È importante ricordare che la frequenza di un segnale RF deve essere la stessa frequenza della frequenza di risonanza dell’atomo di idrogeno. Solo in questo modo l’atomo di idrogeno si ribalterà. Quando rimuoviamo gli impulsi RF, l’atomo perde energia e ritorna al suo orientamento normale. L’energia che emette è sotto forma di impulsi RF. Tuttavia, il tempo che impiega ogni atomo a tornare alla normalità è diverso, il che significa che anche la durata dell’emissione dei segnali RF è differente. Il computer riceve questi segnali e li converte in immagini. Poiché il tessuto malato contiene più atomi di idrogeno, genera segnali RF differenti. Ma come possiamo esattamente generare un’immagine dettagliata? Il segreto risiede nella codifica in fase e in frequenza con l’aiuto della trasformata di Fourier.
L’MRI è una tecnica che utilizza campi magnetici variabili e impulsi radio per creare immagini dettagliate degli organi e dei tessuti del corpo umano. Le apparecchiature MRI hanno elettromagneti forti a forma di tubo, bobine di gradiente e bobine RF per generare campi magnetici variabili intensi e impulsi a radiofrequenza. All’interno del cilindro si producono campi magnetici uniformi. Ora concentriamoci sull’effetto dei campi magnetici e dei segnali a radiofrequenza sul corpo. Il corpo umano è costituito per il 60% da acqua, e la composizione dell’acqua gioca sorprendentemente un ruolo importante in questa tecnica. Quando ti sdrai all’interno di una macchina MRI, il campo magnetico generato dagli elettromagneti e dalla bobina di gradiente riallinea temporaneamente la maggior parte delle molecole d’acqua nelle tue cellule nella direzione del campo magnetico. L’operatore dello scanner comanda alle bobine RF di inviare impulsi radio, causando il ribaltamento di questi atomi allineati. In pochi secondi, gli atomi si riallineano col campo magnetico, emettendo un segnale RF. Questo segnale RF viene utilizzato per creare immagini MRI 2D a sezione trasversale. Approfondiremo più avanti questa breve spiegazione della tecnologia di imaging MRI. Prima, esploriamo la differenza tra tessuti sani e tessuti malati.
Nel corpo umano, ogni tessuto ha una propria composizione unica di acqua. Quando si forma un coagulo di sangue in un tessuto specifico, cambia la composizione dell’acqua in quell’area. Questo ci permette di distinguere chiaramente tra tessuti sani e tessuti danneggiati.
Concentriamoci sulle molecole d’acqua all’interno dei nostri tessuti. La molecola d’acqua ha due atomi di idrogeno. Questo atomo di idrogeno ha un piccolo campo magnetico e si comporta come una minuscola calamita a barra. Tuttavia, questo campo magnetico continua a ruotare poiché l’atomo è in rotazione. Naturalmente, l’asse di rotazione del campo magnetico è orientato casualmente nel corpo umano. Quando questo atomo di idrogeno entra in contatto con un campo magnetico esterno, l’orientamento del campo magnetico dell’atomo di idrogeno cambia e si allinea con la direzione del campo esterno. Inoltre, cambia anche la velocità di rotazione del campo magnetico. In questo caso, la velocità di rotazione è nota come frequenza di risonanza, e varia in base all’intensità del campo magnetico esterno. Questa frequenza di risonanza è molto importante nell’MRI ed è determinata tramite l’equazione di Larmor.
Passiamo al passo successivo. Finora, abbiamo allineato tutti gli atomi di idrogeno nella direzione del campo magnetico. Ora colpiamo un atomo di idrogeno con un impulso radio. Di conseguenza, l’atomo di idrogeno cambia orientamento e si ribalta di 90 gradi rispetto al campo magnetico principale. È importante ricordare che la frequenza di un segnale RF deve essere la stessa frequenza della frequenza di risonanza dell’atomo di idrogeno. Solo in questo modo l’atomo di idrogeno si ribalterà. Quando rimuoviamo gli impulsi RF, l’atomo perde energia e ritorna al suo orientamento normale. L’energia che emette è sotto forma di impulsi RF. Tuttavia, il tempo che impiega ogni atomo a tornare alla normalità è diverso, il che significa che anche la durata dell’emissione dei segnali RF è differente. Il computer riceve questi segnali e li converte in immagini. Poiché il tessuto malato contiene più atomi di idrogeno, genera segnali RF differenti. Ma come possiamo esattamente generare un’immagine dettagliata? Il segreto risiede nella codifica in fase e in frequenza con l’aiuto della trasformata di Fourier.
Ora che sai come una macchina MRI genera immagini 2D di una parte specifica del cervello, ti starai chiedendo come la macchina riesca a selezionare la parte esatta del cervello da acquisire. Questo lavoro è svolto con l’aiuto delle bobine di gradiente. L’elettromagnete principale è costante, mentre la coppia di bobine di gradiente produce campi magnetici opposti tra loro. Una bobina aumenta il campo magnetico, mentre l’altra lo diminuisce, grazie al gradiente di campo magnetico che si forma tra le due bobine. Ci sono tre set di bobine per le direzioni X, Y e Z. Questi risultati mostrano che la variazione del campo magnetico aumenta gradualmente da una bobina all’altra. Le bobine di gradiente devono fornire gradazioni lineari del campo magnetico come osserviamo in questi risultati FEA. Di conseguenza, la risonanza e la frequenza degli atomi di idrogeno cambieranno gradualmente dalla testa ai piedi. Per acquisire l’immagine della regione corporea di interesse, dobbiamo semplicemente utilizzare la specifica frequenza radio nelle bobine RF per eccitare solo quella parte degli atomi di idrogeno che forniscono il segnale.
Come puoi immaginare, il componente principale di una macchina MRI è l’elettromagnete, che fornisce un campo magnetico intenso. La maggior parte dei magneti è di tipo superconduttore, con valori che vanno da 0,5 a 3 tesla. Questo magnete superconduttore è acceso ininterrottamente, dal momento dell’installazione fino a quello della dismissione. Questo magnete è 100 volte più potente rispetto ai piccoli magneti domestici, come quelli che si trovano sulle porte dei frigoriferi o nei giocattoli per bambini. Un altro componente principale di uno scanner MRI sono le bobine RF. Esistono molti modelli di bobine, ma rientrano tutte in due categorie principali: bobine di superficie e bobine di volume. Come suggerisce il nome, una bobina di superficie si appoggia sulla superficie dell’oggetto da esaminare. Questo risultato mostra che c’è una maggiore densità di flusso magnetico sui conduttori laterali e minore sugli anelli finali. Nella sua forma più semplice, si tratta di una bobina di filo con un condensatore in parallelo. L’induttanza della bobina e la capacità formano un circuito risonante che è sintonizzato per avere la stessa frequenza di risonanza della parte da esaminare.
Grazie per aver guardato – speriamo che questo video ti sia piaciuto.
Come puoi immaginare, il componente principale di una macchina MRI è l’elettromagnete, che fornisce un campo magnetico intenso. La maggior parte dei magneti è di tipo superconduttore, con valori che vanno da 0,5 a 3 tesla. Questo magnete superconduttore è acceso ininterrottamente, dal momento dell’installazione fino a quello della dismissione. Questo magnete è 100 volte più potente rispetto ai piccoli magneti domestici, come quelli che si trovano sulle porte dei frigoriferi o nei giocattoli per bambini. Un altro componente principale di uno scanner MRI sono le bobine RF. Esistono molti modelli di bobine, ma rientrano tutte in due categorie principali: bobine di superficie e bobine di volume. Come suggerisce il nome, una bobina di superficie si appoggia sulla superficie dell’oggetto da esaminare. Questo risultato mostra che c’è una maggiore densità di flusso magnetico sui conduttori laterali e minore sugli anelli finali. Nella sua forma più semplice, si tratta di una bobina di filo con un condensatore in parallelo. L’induttanza della bobina e la capacità formano un circuito risonante che è sintonizzato per avere la stessa frequenza di risonanza della parte da esaminare.
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