Un’altra tipologia di controllo effettuato in uno scanner di risonanza magnetica a 7 Tesla con il prototipo di bobina costruito è stata la valutazione della distribuzione spaziale del campo magnetico−B→1generato all’interno di un modello sperimentale.
In particolare, si è interessati quantificare il B1+che rappresenta la componente trasversale del campo−B→1 nel sistema di riferimento rotante e ruota nello stesso verso del vettore di
magnetizzazione−M→.
Se la distribuzione di B1+all’interno del campione non è uniforme, l’immagine presenterà degli artefatti di non omogeneità. La dipendenza di questo tipo di artefatti dal campo tra- smesso non è lineare, ma è dovuta al tipo di sequenza d’impulsi utilizzata per acquisire l’immagine.
Le mappe del B1+sono misurate inserendo all’interno della Birdcage Low Pass un fantoccio omogeneo di acqua distillata costruito mediante provetta Falcon da 50 ml, caratterizzato da un’alta costante dielettrica (ε ' 80) e conduttività molto bassa (σ ' 0).
Una prima tecnica di misura del B1+ utilizzata prende il nome di Block Siegert Shift BSS (Appendice D). In cui si utilizzano impulsi fuori risonanza (di qualche kHz) per generare uno sfasamento proporzionale al modulo di B1. Dato che si lavora con immagini di fase è
molto sensibile al rumore.
La sequenza d’impulsi utilizzata è una SPGR (Spoiled Gradient Echo) implementata nello scanner GE in uso (indicata con SP GRB1BSv2) è caratterizzata dai seguenti parametri: TR= 100 ms, TE= 15 ms, Flip Angle = 30o, Larghezza di Banda = 15.6 kHz, FOV = 4×4 cm2,
In Fig. (7.4) è riportata la mappa del B1+ ottenuto attraverso il metodo BSS utilizzando degli impulsi da 4 ms e fuori risonanza di 2 kHz. Il valore medio del campo B1+all’interno di una ROI (3×3) pixel posizionata al centro del campione ottenuto al centro del campione è pari a 0.015 ± 0.002 Gauss.
Figura 7.4: Mappa del B1+ottenuto attraverso il metodo BSS utilizzando degli impulsi da 4 ms e fuori risonanza di 2 kHz. Il valore medio del campo B1+ all’interno di una ROI (3 × 3) pixel posizionata al centro del campione ottenuto al centro del campione è pari a 0.015 ± 0.002 Gauss.
Una seconda tecnica di misura del B+1 prende il nome di metodo del doppio angolo Double Angle Method DAM (Appendice D).
La DAM rappresenta un metodo semplice e chiaro di mappatura che utilizza una sequen- za Gradient Echo GRE. Acquisendo due immagini con due flip angle diversi, il campo B1+è ottenuto dal rapporto delle ampiezze dei segnali ottenuti.
I parametri della sequenza GRE DAM sono:
TR= 5000 ms, TE= 4.4 ms, Larghezza di Banda = 15.6 kHz, FOV = 4 × 4 cm2, Slice Tickness
= 3 mm, Matrice = 64 × 64, Nex = 1, TG = 10, R1 = 11, R2 = 15, Flip Angle = 5oe Flip Angle = 10o.
In Fig (7.5) è riportata la mappa del B1+ ottenuto attraverso il metodo DAM acquisendo due immagini con due flip angle diversi. Il valore medio del campo B1+all’interno di una ROI (3 × 3) pixel posizionata al centro del campione ottenuto al centro del campione è pari a 0.014 ± 0.003 Gauss.
Da una prima valutazione qualitativa delle mappe B1+di Fig. (7.4 e 7.5) ottenute da mi- sure effettuate direttamente sullo scanner MR si evidenzia un’alta uniformità del campo magnetico generato dalla bobina all’interno del campione in esame. I risultati ottenuti del valore del campo B+1 attraverso le tecniche BSS e DAM risultano consistenti tra di loro. Si è proceduto quindi a un confronto tra le mappe del B1+ ricavata dalle simulazioni e quella ottenuta utilizzando il metodo BSS.
Figura 7.5: Mappa del B+
1 ottenuto attraverso il metodo DAM acquisendo due immagini con due flip angle diversi. Il valore medio del campo B1+ all’interno di una ROI (3 × 3) pixel posizionata al centro del campione ottenuto al centro del campione è pari a 0.014 ± 0.003Gauss.
Le simulazioni forniscono come risultato il campo magnetico−→H (espresso in A/m) ge- nerato dalla bobina. Moltiplicando per la permeabilità magnetica del vuoto µ0 (4π10−7
H/m), si ottiene il campo−B→1espresso in Tesla. A questo punto si proietta il
−→
B1nei versori
del sistema di riferimento rotante, in modo da poter ottenere la componente B1+[36]. Una considerazione da fare riguarda il fatto che le mappe ottenute dalle simulazioni han- no in ingresso una potenza unitaria di 1 Watt, mentre la potenza nominale in ingresso al sistema di trasmissione dello scanner MR in uso è pari nel nostro caso a 0.04 Watt con delle perdite difficilmente quantificabili durante la fase di trasmissione.
Per attuare un confronto diretto tra le mappe risultato delle simulazioni e quelle misurate direttamente su uno scanner MR è opportuno riscalare i dati delle simulazioni in modo che la potenza da porre in ingresso al simulatore corrisponda, questo permette di avere una mappa di B1+di intensità corrispondete a quella misurata.
Mediante questa procedura è possibile utilizzare le simulazioni per conoscere la distribu- zione del campo elettrico E (espresso in V/m) e quindi stimare il SAR nel caso reale, in altre parole la potenza trasferita al campione per unità di massa (W/kg) durante un esa- me MRI.
Nella mappa del B1+ ricavata dai risultati delle simulazioni, il fattore di scala utilizzato è il valor medio del B+1 calcolato al centro della mappa fornita dal metodo BSS pari a 0.015 ± 0.002Gauss mostrata in Fig. (7.4).
In Fig (7.6) è riportato un confronto diretto tra la mappa del B1+ricavata dai risultati delle simulazioni e la mappa ottenuta applicando il metodo BSS.
Un confronto qualitativo delle mappe riportate in Fig. (7.6) evidenzia una distribuzione uniforme del campo B1+all’interno del campione in esame, e confermano una consisten- te analogia tra i dati ottenuti dalle simulazioni e le misure eseguite direttamente su uno
(a) B1+simulazioni. (b) B +
1 metodo BSS .
Figura 7.6: Confronto diretto mappe del B+1. Il diametro del fantoccio d’acqua distillata utilizzato come carico è di 30 mm. Nella figura (a) la regione del campione è indicata dalla linea tratteggiata in bianco, nella figura (b) le dimensioni del voxel sono: (625 × 625) µm2.
scanner a campo ultra alto.