Risonanza Magnetica: nucleare, aperta, con contrasto

Risonanza magnetica: come funziona

La risonanza magnetica è una tecnica di imaging, ovvero di generazrisoluione di immagini, utilizzata principalmente in ambito medico per la diagnosi di processi patologici. La risonanza magnetica si basa sul principio della risonanza magnetica nucleare (vedi paragrafo successivo) ed è considerata innocua per il paziente in quanto esso non è soggetto a radiazioni ionizzanti, come avviene nel caso della radiografia e della TAC (TC in inglese). Il razionale della risonanza magnetica risiede nel sottoporre il paziente ad un forte campo magnetico (statico o dinamico) la cui intensità varia a seconda dello strumento utilizzato da pochi decimi di tesla (T) per macchine che studiano le articolazioni, fino a 3 tesla per i macchinari più grandi attualmente in uso. Esistono tuttavia macchinari per la risonanza magnetica funzionale che raggiungono campi magnetici da 7 tesla (in questo campo le novità si susseguono freneticamente al punto che è persino possibile “leggere nel pensiero“).

Riguardo la Risonanza magnetica ad altissima risoluzione va inoltre citata una recente scoperta che basandosi su laser e un generatore particolare di campo magnetico apre le porte a frontiere impensate.

La risonanza magnetica si distingue sostanzialmente dalle altre metodiche diagnostiche perché fornisce informazioni di natura diversa: per esempio, con la RM è possibile distinguere i tessuti in base alla loro composizione biochimica e si possono ottenere sezioni corporee su 3 diversi piani (anche se non tridimensionali). La sua importanza risiede nel fatto di poter distinguere tessuti e lesioni che apparirebbero identici ai raggi X, come ad esempio fegato e milza oppure noduli benigni e maligni. In una risonanza magnetica si analizzano solitamente i tessuti molli e nonostante non sia previsto l’utilizzo di radiazioni, questa tecnica fa parte del campo della radiologia perché genera immagini correlate alle strutture interne. Una particolare variante (risonanza magnetica funzionale) permette di ottenere informazioni di carattere funzionale invece che morfologico.

Le immagini ottenute dalla risonanza magnetica possono sembrare simili a quelle di una tomografia computerizzata ed effettivamente anche i macchinari sono molto simili, ma la differenza è sostanziale. L’attrezzatura per RM può avere forma di anello, ferro di cavallo o rettangolo ed esistono diverse tipologie di scanner per RM (total-body, articolari, aperti…) ma tutti sono accomunati dalla presenza di elementi che creano campi magnetici statici o variabili e da una strumentazione di controllo altamente sofisticata. Il campo magnetico ad alta intensità è creato dal magnete principale, che è il componente più pesante, costoso e grande dello scanner, mentre la rotazione del campo magnetico alla frequenza di Larmor è dovuta alle bobine a radiofrequenza. Le bobine di gradiente servono a generare le immagini, grazie alla generazione di campi magnetici che variano linearmente e le bobine ausiliarie compensano e modificano le geometrie dei campi principali, in caso di necessità.

Durante la risonanza il paziente viene assistito dal tecnico di radiologia che lo aiuta a spogliarsi di tutti gli oggetti metallici e gli applica alle orecchie tappi o cuffie (la risonanza magnetica è un esame molto rumoroso a causa della corrente elettrica necessaria a generare il campo magnetico). Durante l’esame il paziente deve togliersi ogni materiale metallico potenzialmente ferromagnetico come catene, anelli, orologi, gioielli; deve essere posta attenzione anche alla presenza di placche metalliche inserite in precedenti operazioni chirurgiche o alla presenza di protesi, pacemaker, stent e neurostimolatori. Infatti, oggetti metallici immersi in un campo magnetico possono spostarsi oppure surriscaldarsi, causando un danno ai tessuti ed alterando i risultati della RM.

Il tecnico inoltre fornisce al paziente cuscini, coperte e spiega nel dettaglio lo svolgimento dell’esame e la necessità di rimanere perfettamente immobili per tutta la sua durata. In caso di necessità la comunicazione avviene tramite microfono (il tecnico infatti controlla lo svolgimento dell’esame da una cabina separata). Al termine dell’esame (30-60 minuti) il paziente può tornare a casa. La risonanza magnetica è considerata del tutto sicura se il campo magnetico non interagisce con elementi ferromagnetici nel corpo del paziente, oppure con pacemaker, clip vascolari, stent e protesi il cui comportamento può interferire con lo svolgimento dell’esame.

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Risonanza magnetica nucleare

La risonanza magnetica nucleare si basa sulla misurazione della precessione dello spin di protoni e di altri nuclei che possiedono un momento magnetico (forza che il nucleo esercita sulla corrente elettrica) quando sottoposti ad un campo magnetico. La risonanza magnetica nucleare ha applicazioni non solo in medicina ma anche in geofisica, chimica e petrografia. La scoperta nel 1971 che tessuti sani e tumori rispondevano diversamente alla risonanza magnetica nucleare aprì le porte all’utilizzo in diagnostica, anche se mancavano del tutto i processi matematici per ricostruire le immagini. Il primo strumento fu realizzato nel 1988 e si può considerare una prima grossolana macchina per la determinazione del tempo di rilassamento trasversale.

Il principio di funzionamento della risonanza magnetica nucleare è estremamente complesso e si basa su processi studiati in meccanica quantistica. All’interno di un campo magnetico statico, gli spin dei protoni si allineano al campo di forza definito dal campo magnetico stesso ed i tessuti sottoposti a questo campo subiscono una leggera magnetizzazione totale. L’allineamento non è mai completo ma gli spin dei protoni tendono a mostrare una precessione (rotazione intorno a nucleo) nella direzione del campo magnetico, precessione con una frequenza tipica nell’ordine dei megaHertz (MHz) e che è diversa a seconda dell’elemento e della forza del campo magnetico (ad esempio l’atomo di idrogeno ha una frequenza di 42 MHz in un campo di 1 tesla).

Per ottenere un certo tipo di immagini durante la risonanza magnetica è possibile ruotare la magnetizzazione dei protoni in un angolo deciso arbitrariamente detto flip angle. Il fenomeno della risonanza consiste nel fornire energia ai protoni nella stessa frequenza di precessione (frequenza di Larmor), proprio come è possibile aumentare l’oscillazione di un’altalena imprimendo una spinta nella stessa direzione del moto. Allo stesso modo, come l’altalena lentamente torna allo stato iniziale, anche i protoni tendono a perdere l’energia applicata tornando all’iniziale posizione di allineamento lungo il campo. Tale rilassamento (distinto in due tempi, T1 e T2) viene misurato nel piano perpendicolare al campo magnetico principale e dipende dall’interazione con le molecole circostanti. Durante l’esame il tecnico può variare il tipo di contrasto modificando la sequenza di eccitazione dei protoni ed è così possibile escludere i segnali di interferenza, come quelli dovuti al sangue.

Come è possibile intuire, ogni elemento con nucleo avente numero pari o dispari di protoni e neutroni possiede una propria frequenza di risonanza in modo dipendente dall’intensità del campo magnetico. Ai fini diagnostici e per semplificare gli algoritmi dedicati alla creazione delle immagini, come fonte di segnale viene considerato quasi esclusivamente l’atomo di idrogeno H+ (costituito da un solo protone che ne costituisce il nucleo e si comporta come un dipolo magnetico). Inoltre l’idrogeno è presente abbondantemente nei tessuti (come componente delle molecole d’acqua) e fornisce un ottimo segnale.

risonanza magnetica aperta

Risonanza Magnetica Aperta

La risonanza magnetica aperta è una variante nella risonanza magnetica che nasce dall’esigenza di aiutare particolari tipologie di persone come obesi, anziani, bambini e claustrofobici che hanno difficoltà ad introdursi nella stretta struttura cilindrica della classica RM. La risonanza magnetica aperta è particolarmente indicata per lo studio del cranio, della colonna vertebrale, del midollo spinale, dell’apparato muscolo scheletrico, dell’addome, della pelvi e del torace; invece è poco adatta allo studio delle articolazioni complesse e di piccole dimensioni come il ginocchio, il polso ecc.

Come la tradizionale RM la durata è di 30-60 minuti ed è controindicata alle persone con pacemaker, placche metalliche ed altri dispositivi. Anche se la RM aperta non nasce da questa esigenza, un’altra applicazione è l’analisi di organi e tessuti direttamente in sala operatoria per prendere decisioni che influiranno sul proseguimento dell’intervento. L’apparecchio per la risonanza magnetica aperta assomiglia ad una grande C in cui il braccio inferiore e superiore sono grandi piastre, che creano il campo magnetico e producono le onde radio. Lo svolgimento è identico a quello della RM classica ma le immagini ottenute sono più povere in termini di risoluzione e dettagli.

risonanza-magnetica-contrasto

Risonanza magnetica con contrasto

La risonanza magnetica con contrasto è più sensibile e specifica della controparte convenzionale e si può eseguire in quasi tutti gli ospedali e le cliniche. La presenza di un mezzo di contrasto, iniettato per via endovenosa, rende la risonanza magnetica ancora più utile ai fini diagnostici grazie alla disponibilità di immagini più chiare e dettagliate di organi, tessuti e vasi sanguigni. Il mezzo di contrasto in particolare permette di studiare più approfonditamente tumori, irrorazione sanguigna di tessuti ed organi, flusso di sangue in vene ed arterie, processi infiammatori e lesioni di strutture anatomiche. Controindicazioni assolute sono l’insufficienza renale (il mezzo di contrasto viene eliminato con le urine), insufficienza epatica e gravidanza. L’iniezione endovenosa del mezzo di contrasto potrebbe causare reazioni avverse in una piccola percentuale dei casi, quindi durante l’esame devono essere presenti farmaci e supporti per trattare tempestivamente questa eventualità.

I mezzi di contrasto includono una grande varietà di molecole distinte in due categorie: i mezzi di contrasto paramagnetici ed i mezzi di contrasto super-paramagnetici. In entrambe le classi si parla comunque di ioni metallici legati a strutture chimiche dette chelanti, che ne riducono la tossicità. Dopo l’iniezione per via endovenosa, il mezzo di contrasto causa la modificazione in positivo o negativo del campo magnetico totale nel quale si distribuisce e di conseguenza si modifica anche il segnale in uscita, che aumenta o diminuisce. Gli effetti del mezzo di contrasto si esplicano sui tempi di rilassamento (T1 e T2) e quindi a seconda del mezzo utilizzati si possono avere effetti prevalentemente sul T1 o sul T2. I mezzi paramagnetici sono i più comuni e tra questi rientrano ioni metallici come il ferro, il manganese ed i gadolinio. Nessuno di questi metalli viene iniettato come tale ma vengono chelati ad una molecola, la quale può essere lineare oppure ciclica, e disciolti in soluzione acquosa. La scelta del mezzo più adeguato spetta al medico radiologo e dipende da quali tessuti e/o organi bisogna visualizzare durante l’esame.

Recentemente l’Agenzia Italiana del Farmaco (AIFA) ha deciso in via precauzionale di sospendere l’utilizzo del gadolinio come mezzo di contrasto dopo la scoperta (in realtà datata) che esso si può accumulare nel cervello. Non conoscendone gli effetti a lungo termine, soprattutto nei soggetti che si sottopongono spesso ad RM, l’AIFA ha disposto che il gadolinio venga impiegato solo quando non sia possibile ottenere le stesse informazioni diagnostiche con altri mezzi, ed in ogni caso utilizzando la minima dose possibile. Anche tutti gli altri mezzi di contrasto lineari sono stati sospesi, ad eccezione dell’acido gadoxetico e dell’acido gadobenico. Tuttavia, nel corso degli anni gli studi svolti non hanno rivelato alcun meccanismo di tossicità causato dal gadolinio, che si è sempre dimostrato sicuro.

Risonanze magnetiche: le apparecchiature

Non tutte le apparecchiature per la risonanza magnetica sono uguali: quelle in commercio si distinguono in due grandi gruppi, le strumentazioni a tunnel per risonanza ad alto campo (superiore ad 1 tesla) e quelle aperte per risonanze a basso campo (0,2-0,4 tesla). Le apparecchiature ad alto campo magnetico (dai 7 tesla in poi) si usano quasi esclusivamente a scopi di ricerca e sono estremamente costose, sia in termini di magnete, sia a causa dei sistemi di raffreddamento ad elio. Le risonanze magnetiche di uso più comune sono a medio-basso campo magnetico (da 1 a 3 tesla) e sono caratterizzate da elevata intensità di campo che permette di ottenere il massimo di dettaglio e nitidezza nelle immagini. Si possono eseguire, con questa apparecchiatura, esami semplici (articolari) ma anche articolate analisi funzionali, spettroscopia, studio dell’encefalo, dell’apparato cardio-polmonare, dell’addome e della colonna vertebrale. Le strumentazioni a basso campo magnetico hanno costi inferiori ma hanno omogeneità e stabilità di campo poco ottimali e quindi bassa precisione diagnostica.

risonanza magnetica encefalo

Risonanza magnetica encefalo

La risonanza magnetica è l’indagine diagnostica che viene preferita per lo studio del cervello, in particolare per analisi funzionali sullo stato di ossigenazione del cervello in base al segnale dipendente dall’ossigenazione del sangue chiamato BOLD (blood oxygenation level dependent). Tramite la RM funzionale possono essere evidenziate le aree attive e si possono analizzare i flussi cerebrali, lo spostamento delle correnti ioniche, il consumo energetico (ATP) ma anche (e soprattutto) è possibile scomporre l’attività nervosa utilizzando diversi approcci, compresi l’elettroencefalogramma e la PET (tomografia ad emissione di positroni). Per la risonanza magnetica funzionale dell’encefalo si utilizzano preferibilmente strumenti con campi magnetici a 3 T.

Alcuni processi patologici che è possibile diagnosticare o monitorare con la RM dell’encefalo sono l’ictus, la sclerosi multipla, l’idrocefalo, i tumori al seno (vedi anche risonanza magnetica per tumori al seno,  cerebrali, gli aneurismi, l’edema cerebrale, le emorragie, le encefaliti ed in genere ogni trauma o patologia che interessa l’encefalo, anche in aree particolari. Alcune varianti permettono lo studio dell’attività cerebrale e del flusso ematico.

Risonanza magnetica ginocchio

La risonanza magnetica al ginocchio è uno strumento diagnostico molto importante per visualizzare le diverse componenti dell’articolazione e specialmente per individuare processi degenerativi ed infiammatori (gonartrosi), lesioni della cartilagine o dei menischi, problemi alla rotula, per diagnosticare infezioni, distorsioni, fratture ossee e per scoprire la causa di manifestazioni a carico dell’articolazione (gonfiore, edema, dolore, rigidità, versamenti). La RM inoltre può stabilire se c’è la necessità di un’artroscopia o di un intervento chirurgico ed ha importanza anche nel monitoraggio nel tempo dopo un intervento.

Risonanza Magnetica costo

Chi decide di sottoporsi a risonanza magnetica in regime di SSN e non ha diritto all’esenzione, paga un ticket il cui importo dipende dal proprio reddito e che generalmente va dai 36 euro (reddito annuo inferiore a 36 mila euro) ai 70 euro (per i redditi annui superiori a 100 mila euro). La risonanza magnetica è erogata gratuitamente nel caso di traumi o patologie neoplastiche. Considerata la lunghezza delle liste d’attesa, molti pazienti decidono di pagare la risonanza di tasca propria: in questo caso i costi vanno dai 250 ai 400 euro.

Per pagare meno la risonanza magnetica vi consigliamo l’articolo su unisalute risonanza magnetica

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