La risonanza magnetica è una tecnologia di imaging non invasiva che produce immagini anatomiche dettagliate tridimensionali. Viene spesso utilizzato per il rilevamento, la diagnosi e il monitoraggio del trattamento delle malattie. Si basa su una sofisticata tecnologia che eccita e rileva il cambiamento nella direzione dell'asse di rotazione dei protoni presenti nell'acqua che costituisce i tessuti viventi.
Come funziona la risonanza magnetica?
La risonanza magnetica utilizza potenti magneti che producono un forte campo magnetico che costringe i protoni nel corpo ad allinearsi con quel campo. Quando una corrente a radiofrequenza viene quindi pulsata attraverso il paziente, i protoni vengono stimolati e ruotano fuori dall'equilibrio, sforzandosi di resistere all'attrazione del campo magnetico. Quando il campo a radiofrequenza è spento, i sensori MRI sono in grado di rilevare l’energia rilasciata quando i protoni si riallineano al campo magnetico. Il tempo impiegato dai protoni per riallinearsi al campo magnetico, così come la quantità di energia rilasciata, cambia a seconda dell’ambiente e della natura chimica delle molecole. I medici sono in grado di distinguere tra vari tipi di tessuti in base a queste proprietà magnetiche.
Per ottenere un'immagine MRI, un paziente viene posizionato all'interno di un grande magnete e deve rimanere immobile durante il processo di imaging per non sfocare l'immagine. Gli agenti di contrasto (spesso contenenti l'elemento gadolinio) possono essere somministrati a un paziente per via endovenosa prima o durante la risonanza magnetica per aumentare la velocità con cui i protoni si riallineano al campo magnetico. Più velocemente i protoni si riallineano, più luminosa sarà l'immagine.
Quali tipi di magneti utilizzano la risonanza magnetica?
I sistemi MRI utilizzano tre tipi fondamentali di magneti:
-I magneti resistivi sono costituiti da molte bobine di filo avvolte attorno a un cilindro attraverso il quale viene fatta passare la corrente elettrica. Questo genera un campo magnetico. Quando si interrompe l'elettricità, il campo magnetico muore. Questi magneti hanno un costo di realizzazione inferiore rispetto a un magnete superconduttore (vedi sotto), ma necessitano di enormi quantità di elettricità per funzionare a causa della resistenza naturale del filo. L'elettricità può diventare costosa quando sono necessari magneti di potenza maggiore.
-Un magnete permanente è proprio questo: permanente. Il campo magnetico è sempre lì e sempre al massimo della sua forza. Pertanto, mantenere il campo non costa nulla. Uno dei principali svantaggi è che questi magneti sono estremamente pesanti: a volte molte, molte tonnellate. Alcuni campi forti avrebbero bisogno di magneti così pesanti che sarebbero difficili da costruire.
-I magneti superconduttori sono di gran lunga i più comunemente usati nelle risonanze magnetiche. I magneti superconduttori sono in qualche modo simili ai magneti resistivi: bobine di filo attraversate da corrente elettrica creano il campo magnetico. La differenza importante è che in un magnete superconduttore il filo è continuamente immerso nell'elio liquido (a una temperatura di 452,4 gradi sotto zero). Questo freddo quasi inimmaginabile porta la resistenza del filo a zero, riducendo drasticamente il fabbisogno di elettricità per il sistema e rendendone molto più economico il funzionamento.
Tipi di magneti
La struttura della risonanza magnetica è determinata essenzialmente dal tipo e dal formato del magnete principale, vale a dire MRI chiusa, a tunnel o MRI aperta.
I magneti più comunemente usati sono gli elettromagneti superconduttori. Sono costituiti da una bobina resa superconduttiva mediante raffreddamento a liquido di elio. Producono campi magnetici forti e omogenei, ma sono costosi e richiedono una manutenzione regolare (ovvero il rabbocco del serbatoio dell'elio).
In caso di perdita di superconduttività, l'energia elettrica viene dissipata sotto forma di calore. Questo riscaldamento provoca una rapida ebollizione dell'elio liquido che viene trasformato in un volume molto elevato di elio gassoso (quench). Per prevenire ustioni termiche e asfissia, i magneti superconduttori sono dotati di sistemi di sicurezza: tubi di evacuazione dei gas, monitoraggio della percentuale di ossigeno e della temperatura all'interno della sala MRI, apertura della porta verso l'esterno (sovrapressione all'interno della camera).
I magneti superconduttori funzionano continuamente. Per limitare i vincoli di installazione del magnete, il dispositivo è dotato di un sistema di schermatura passivo (metallico) o attivo (una bobina superconduttrice esterna il cui campo si oppone a quello della bobina interna) per ridurre l'intensità del campo disperso.
La RM a basso campo utilizza anche:
-Elettromagneti resistivi, che sono più economici e di più facile manutenzione rispetto ai magneti superconduttori. Questi sono molto meno potenti, consumano più energia e richiedono un sistema di raffreddamento.
-Magneti permanenti, di diversi formati, composti da componenti metallici ferromagnetici. Sebbene abbiano il vantaggio di essere poco costosi e di facile manutenzione, sono molto pesanti e di debole intensità.
Per ottenere il campo magnetico più omogeneo, il magnete deve essere sintonizzato con precisione ("spessamento"), sia passivamente, utilizzando pezzi di metallo mobili, sia attivamente, utilizzando piccole bobine elettromagnetiche distribuite all'interno del magnete.
Caratteristiche del magnete principale
Le principali caratteristiche di un magnete sono:
-Tipologia (elettromagneti superconduttori o resistivi, magneti permanenti)
-Intensità del campo prodotto, misurata in Tesla (T). Nella pratica clinica attuale varia da 0,2 a 3,0 T. Nella ricerca vengono utilizzati magneti con una forza di 7 T o addirittura 11 T e oltre.
-Omogeneità
