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Academic year: 2021

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Introduzione

La Risonanza Magnetica è il fenomeno fisico che sta alla base di una delle più importanti tecniche di imaging per applicazioni mediche (MRI, ovvero Magnetic Resonance Imaging).

Il crescente interesse che si è creato negli ultimi anni verso questa tecnica diagnostica è dovuto al fatto che essa permette di ottenere immagini ad elevata risoluzione, utili per discriminazioni anatomiche e funzionali e per la rilevazione di patologie, unitamente ad una totale sicurezza per il paziente, il quale non è sottoposto a radiazioni ionizzanti.

Per ottenere immagini di alta qualità, le bobine a radiofrequenza che ricevono il segnale di risonanza magnetica devono essere progettate in maniera tale da soddisfare particolari caratteristiche tecniche. In particolare, le bobine phased-array, costituite da più unità poste in parallelo, devono garantire elevati valori di rapporto segnale-rumore (SNR) unitamente ad un ampio campo di vista (FOV).

Nel presente lavoro di tesi vengono inizialmente analizzati i problemi

relativi ai disaccoppiamenti geometrico ed elettrico che garantiscono il

raggiungimento delle prestazioni desiderate per questo tipo di antenne,

sia mediante lo sviluppo di software di simulazione, sia tramite analisi

circuitali di schemi equivalenti dell’array e dei circuiti inseriti tra l’array

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stesso ed il sistema di ricezione. La seconda parte di questo lavoro di tesi è relativa allo studio ed al test di due metodiche per la ricostruzione delle immagini a partire dalla conoscenza delle immagini generate da ciascuna bobina che compone l’array, con l’obiettivo di massimizzare il rapporto segnale-rumore (SNR) dell’immagine finale. Sono stati implementati, a tal proposito, due algoritmi di ricostruzione, uno che permette di ottenere l’immagine globale a partire dalla conoscenza o dalla stima delle mappe di sensibilità delle singole bobine che compongono l’array, l’altro che permette di effettuare la ricostruzione a prescindere dalla suddetta conoscenza delle mappe dei campi a radiofrequenza.

Nel capitolo 1 vengono brevemente descritti i principi fisici della Risonanza Magnetica, nonché i componenti fondamentali che compongono l’hardware di un sistema MRI.

Nel capitolo 2 vengono inizialmente analizzate le bobine phased-array,

trattando principalmente il problema del disaccoppiamento geometrico,

mettendo in risalto i legami esistenti tra le dimensioni geometriche e la

distribuzione del campo elettromagnetico ed il valore della induttanza

mutua tra le spire, con particolare risalto per il caso di array di bobine

circolari; nella seconda parte del capitolo vengono analizzati i problemi

relativi al disaccoppiamento elettrico tra le bobine, illustrando il

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dimensionamento di un circuito elettrico da inserire tra il phased-array ed il sistema di ricezione.

Il capitolo 3 descrive in dettaglio l’implementazione di alcuni algoritmi per la ricostruzione delle immagini acquisite da ciascuna bobina che compone l’array, al fine di ottenere immagini con il più elevato valore del rapporto segnale-disturbo. A tal proposito, il metodo SoS ricostruisce l’immagine a prescindere dalla conoscenza delle mappe di sensibilità delle bobine, mentre l’algoritmo Super stima le suddette mappe direttamente dalle immagini acquisite da ciascuna bobina, mediante l’utilizzo di filtraggi di smoothing e di Hanning.

I suddetti metodi sono stati efficacemente testati direttamente su

immagini di risonanza magnetica fornite da Esaote Biomedica s.p.a..

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