QUALITÀ DELL’IMMAGINE

matrice

FOV

1.13 Qualità dell’immagine

La qualità dell’immagine e quindi la capacità di rilevamento dell’eventuale lesione (PR globale) dipende non solo dalla risoluzione spaziale (RS), ma anche dalla sensibilità contrastografica (C) sulla quale si basano attualmente le potenzialità più interessanti della tecnica RM in relazione alla multiparametricità del segnale [8]. Questi fattori dipendono dalle caratteristiche intrinseche delle strutture in esame (T₁, T₂, etc), ma anche dal tipo di sequenza adottata e da numerosi altri parametri quali la matrice, il campo di vista, il numero di rilevamenti del segnale e le caratteristiche del CMS. Di fondamentale importanza è il rapporto S/R cioè il rapporto fra segnale utile e rumore di fondo, intendendo con questo termine il segnale di disturbo proveniente da varie sorgenti quali fonti esterne, rumore elettronico intrinseco o il paziente stesso. E’ importante inoltre trattare il problema degli artefatti dovuti al movimento o da altre cause e i procedimenti metodologici e tecnici atti alla loro riduzione.

Non trascurabili sono quelli legati all’aspetto ingegneristico, dovuti ad esempio al malfunzionamento della macchina o un’insufficiente schermatura del CMS o della RF. Gli artefatti si traducono negativamente in quella che è la qualità dell’immagine. Ad esempio, in seguito ad attività respiratoria del paziente è possibile produrre un deterioramento della qualità dell’immagine, definito come artefatto da movimento.

Altra tipologia di artefatto da movimento è la sfumatura, dove si ha scarsa definizione delle strutture in movimento, più evidente a livello di contorno. Questa può comparire dato che, essendo i tempi di acquisizione piuttosto lunghi, la struttura varia la sua posizione all’interno della matrice. Altri tipi di artefatto, non legati al movimento delle strutture, ma che possono condizionare la qualità

L’artefatto da chemical shift è tale per cui, a parità di CMS, la frequenza di Larmor dei nuclei in generale e dell’idrogeno in particolare varia a seconda del tipo di molecola a cui appartengono e alla posizione che occupano nella molecola stessa: questa variazione della frequenza di risonanza è determinata dalle diverse conformazioni della nube elettronica che circonda il nucleo e che crea un campo magnetico che si oppone al CMS.

La differente conformazione della nube elettronica dell’idrogeno dell’acqua e del grasso porta ad una differenza della frequenza di risonanza: l’idrogeno del grasso con un’intensità di CMS di 0.35T ha una frequenza di risonanza mediamente maggiore di circa 50Hz rispetto all’idrogeno dell’acqua. Questo fatto porta ad un errore di ricostruzione nella direzione del gradiente di codifica di frequenza: il computer infatti, calibrato sulla frequenza di risonanza dell’acqua, attribuisce il segnale del grasso proveniente da un determinato voxel al voxel successivo, cioè a quello caratterizzato da una frequenza lievemente superiore.

L’artefatto da FOV invece è dovuto al ribaltarsi, all’interno del campo di vista, di strutture poste al di fuori di esso. Infine gli artefatti da materiali magnetici sono tali per cui la presenza di materiale magnetico, sia ferromagnetico che non, come clips metalliche, protesi dentarie, è capace di provocare alterazioni locali del campo magnetico con effetti a livello dell’immagine, quali cancellazione o distorsione di alcune zone. Analoghi artefatti possono essere causati dalla comparsa di correnti parassite al momento dell’accensione e spegnimento delle bobine. E’ possibile classificare gli artefatti in base al processo di codifica del segnale, e ciò deriva dalla constatazione che la modalità di presentazione di molti artefatti nell’immagine nasce proprio da come il segnale RM è stato acquisito, in quanto vi è una dipendenza degli artefatti nei confronti dei parametri di scansione che almeno in parte sono controllabili dall’operatore. Identificando l’origine dell’artefatto, dopo aver indicato la categoria generale alla quale appartiene, è possibile individuare il metodo di correzione più idoneo e veloce per ridurlo ed eliminarlo. E’ possibile dunque classificarli in base alla codifica del segnale RM:

 artefatti nella direzione della selezione dello strato; o interferenza tra gli strati.

 Artefatti nella direzione della codifica di fase; o aliasing; o artefatti da movimento; o accidentale; o respiratorio; o cardiaco; o flussi; o artefatti da radiofrequenze; o feedthrough.

 Artefatti nella direzione della codifica di frequenza; o chemical shift.

 Artefatti nella direzione della codifica sia di fase che di frequenza; o troncamento.

 Artefatti lungo le direzioni indipendenti dalle codifiche del segnale; o chemical shift (II tipo);

o perturbazioni dell’uniformità del CMS; o suscettibilità mangnetica;

o errori nel’acquisizione dei dati.

Ci sono artefatti dovuti all’interferenza tra gli strati, dove a causa dell’imprecisione degli impulsi a RF, questi perturbano gli atomi di idrogeno presenti nello strato in maniera ottimale solo nella regione centrale della sezione, in quanto la perturbazione è meno efficace in corrispondenza dei bordi, ragione per cui gli atomi presenti in corrispondenza dei bordi, emetteranno un segnale di minore intensità. Sempre a causa dell’imprecisione degli impulsi RF, vengono perturbati anche atomi di idrogeno situati al di fuori dello strato in esame, e che possono trovarsi all’interno di uno strato contiguo. A causa della perturbazione subita, lo strato contiguo, una volta che il segnale proveniente da questo è stato acquisito, presenta un rapporto segnale/rumore minore.

Gli artefatti da radiofrequenze consistono nella presenza di una o più linee artefattuali che attraversano l’immagine nella direzione della codifica di fase. L’artefatto può essere originato da segnali

paziente, quando viene eseguita con apparecchi non RM compatibili, può determinare la presenza dell’artefatto. La gabbia di Faraday è in genere sufficiente ad isolare il tomografo dalle radiofrequenze ambientali ma in questo caso non bisogna introdurre sorgenti di rumore nella sala del magnete e durante la scansione le porte devono rimanere chiuse. In alcuni sistemi viene isolato anche l’interno del gantry, mediante l’inserimento nel tunnel di una gabbia di forma cilindrica. Per valutare il grado di schermatura che deve essere fornito dalla gabbia di Faraday, prima che inizino i lavori vengono fatte delle misurazioni del livello del rumore di fondo ambientale, in maniera da valutare l’intensità dei disturbi radio presenti e quindi valutare l’attenuazione che deve essere offerta dalla schermatura; nella maggior parte dei casi un’attenuazione di 80dB risulta sufficiente.

2 L’impianto RM e la gabbia di

Faraday

2.1 Introduzione alla risonanza magnetica nucleare

Un tomografo a RM è costituito da un insieme di complesse apparecchiature deputate al controllo degli eventi fisici che ne permettono il funzionamento. Il campo magnetico statico è generato da un magnete e la sua intensità è modulata nello spazio tramite avvolgimenti supplementari. L’impulso radio è inviato da bobine RF che, poste in fase di ricezione, hanno anche il compito di raccogliere il segnale emesso dai nuclei durante il rilassamento. Il segnale RM viene poi amplificato, convertito da analogico in digitale ed infine elaborato dal computer che provvede, tramite particolari procedure matematiche, alla ricostruzione dell’immagine sul monitor [16].

L’impianto di risonanza deve inoltre essere ospitato all’interno di un sito idoneo a contenere il campo magnetico generato. E’ evidente come un’apparecchiatura a RM sia una macchina molto sofisticata, nella cui progettazione e realizzazione sono coinvolte competenze multiple elettrotecniche, elettroniche, informatiche e sistemistiche.