Prof. Nicola De Stefano, Prof. Gioacchino Tedeschi
Collaboratori: Dott.ssa Maria A. Rocca, Dott.ssa Maria Laura Stromillo, Dott. Antonio Gallo
Principi fondamentali della Risonanza Magnetica
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Cenni sulle basi fisiche
del segnale Risonanza Magnetica
La Risonanza Magnetica è una tecnica di immagine basata sulle differenti proprietà magnetiche dei tessuti. L'esposizione ad un campo magnetico di elevata intensità determina l'allineamento delle cariche positive (protoni) lungo l'asse del campo magnetico stesso. L'emissione di impulsi di radiofrequenza causa uno spostamento da tale allineamento, che tende a ricostituirsi non appena l'impulso stesso viene interrotto.
Questo fenomeno comporta una variazione del livello energetico delle cariche, che può essere tradotta in un segnale la cui decodificazione è alla base della generazione di immagini Risonanza Magnetica. Il tutto si basa su alcuni parametri che descrivono questi passaggi di livelli energetici (tra cui i cosiddetti "tempi di rilassamento T1 e T2"), nonché sulla concentrazione di protoni all'interno di un determinato tessuto. Per ottenere le diverse immagini Risonanza Magnetica si ricorre a specifiche "sequenze", ossia ad impulsi di radiofrequenza con caratteristiche diverse in termini di durata, frequenza e tipo di campionamento del segnale che ne deriva. Nei singoli tessuti biologici, le caratteristiche del segnale Risonanza Magnetica sono influenzate soprattutto dal contenuto di atomi di idrogeno (i cui nuclei sono composti solo da un protone).
Dato che l'acqua è la molecola più abbondante nell'organismo e contiene atomi di idrogeno, si può ragionevolmente affermare che l'aumento o la diminuzione dell'acqua in un determinato tessuto è quasi sempre alla base delle modificazioni dell'intensità di segnale quando si utilizzano sequenze di Risonanza Magnetica.
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Principali sequenze di Risonanza Magnetica “convenzionale”
La cosiddetta Risonanza Magnetica “convenzionale” è in grado di fornire immagini che sono influenzate da:
- densità dei protoni contenuti in un determinato tessuto;
- tempo di rilassamento T2;
- tempo di rilassamento T1.
Una sequenza può, pertanto, essere “pesata” per ottenere immagini il cui segnale rifletta principalmente modificazioni di uno o più di questi parametri.
Le sequenze più utilizzate nello studio della Sclerosi Multipla sono:
Sequenze in doppio eco:
Forniscono al tempo stesso immagini pesate in T2 (eco lungo) ed in densità protonica (DP - eco breve).
Esempio di sequenza doppio eco (T2/DP) in un volontario sano: nella
sequenza pesata in T2, il liquor appare come iperintenso rispetto
alla sostanza bianca ed alla sostanza grigia, mentre nella sequenza
pesata in DP il segnale liquorale è parzialmente soppresso.
Modificazioni della composizione dei tessuti secondarie ad aumentato contenuto di acqua determinano una iperintensità del segnale, simile a quella che il liquor cefalorachidiano ha su queste stesse sequenze. Le immagini T2/DP pesate hanno un’elevata sensibilità nel rilevare le lesioni della Sclerosi Multipla. Una limitazione intrinseca è, tuttavia, la bassa specificità patologica delle alterazioni di segnale osservate. Diverse anomalie della struttura del tessuto nervoso possono infatti determinare un incremento dei tempi di rilassamento T2. Il segnale sulle immagini T2-pesate sarà pertanto ugualmente iperintenso per tutti i diversi substrati anatomopatologici delle lesioni, che nella Sclerosi Multipla possono variare dall’infiammazione alla perdita assonale. Le immagini in doppio eco possono essere ottenute sia con sequenze spin-eco convenzionali (CSE) che con sequenze spin eco “veloci” (fast o turbo spin-eco – FSE o TSE). La differenza riguarda i tempi d’esame (ridotti dagli 8-10 minuti delle CSE ai 2-3 minuti delle FSE/TSE per la copertura anatomica dell’intero encefalo), mentre non vi sono differenze significative per quanto riguarda la sensibilità alle lesioni da Sclerosi Multipla.
Sequenze “fluid-attenuated inversion recovery” (FLAIR):
Forniscono immagini pesate in T2 con soppressione del segnale liquorale.
Esempio di sequenza fast-FLAIR in un volontario sano:
il liquor appare come ipointenso dal momento che il suo segnale è
completamente soppresso.
Ciò determina un’aumentata sensibilità nell’identificare le lesioni da Sclerosi Multipla all’interfaccia liquor/tessuto cerebrale (sedi periventricolari e cortico-sottocorticali). Gli svantaggi sono un’aumentata suscettibilità agli artefatti in alcune regioni e la minore risoluzione anatomica nella distinzione tra sostanza bianca e grigia, nonché la diminuita sensibilità nell’identificazione di lesioni in sede sottotentoriale e midollare rispetto a sequenze CSE/FSE/TSE.
Sequenze T1-pesate:
Forniscono immagini in cui l’acqua (e di conseguenza il liquor cefalorachidiano) ha segnale ipointenso.
Esempio di sequenza pesata in T1 in un volontario sano: in queste
immagini l’acqua,
e quindi il liquor, ha un segnale ipointenso.
Queste sequenze hanno una migliore risoluzione anatomica delle sequenze T2/DP, il che facilita l’identificazione di fenomeni di atrofia regionale o diffusa. Nello studio della Sclerosi Multipla, vengono acquisite soprattutto dopo somministrazione di gadolinio (Gd) e sono utilizzate per identificare: 1) le lesioni captanti Gd, che appaiono iperintense, e che riflettono la presenza di infiammazione in atto con danno della barriera ematoencefalica (BEE) con corrispondente aumento della concentrazione locale di Gd, e 2) le lesioni in cui il danno tissutale è così marcato da produrre segnale ipointenso simil-liquorale (i cosiddetti “buchi neri”).
