Mezzi di contrasto in Radiologia

(MMT).

L’onda a radiofrequenze provoca un decremento della MML (asse Z) e stabilisce una

MMT (asse X e Y).

Cessazione dell’implso RF

Il sistema di spin, all’esaurirsi dello stimolo esterno, tende a ripristinare le condizioni

iniziali, energeticamente più favorevoli: tale fenomeno, per effetto del quale viene

meno la MMT e si ripristina la MML è definito rilassamento.

Durante questo fenomeno si ha l’emissione di un segnale che viene rilevato da una

bobina ricevente.

Quando cessa l’impulso RF si verificano due fenomeni:

La perdita della coerenza di fase sul piano trasversale, all’origine della MMT, che

 pertanto si riduce sino a scomparire (il tempo in cui avviene tale fenomeno è

definito tempo di rilassamento T2);

Il ripristino del disequilibrio tra protoni disposti in senso parallelo ed anti-parallelo

 rispetto al CMS, con progressivo recupero della MML (il tempo in cui avviene

quest’ultimo fenomeno è definito tempo di rilassamento T1).

Parametri del segnale

L’intensità del segnale emesso dipende principalmente da tre parametri:

DENSITA’ PROTONICA (DP) del tessuto in esame, che esprime il numero dei nuclei

di idrogeno risonanti per unità di volume di tessuto: l’intensità del segnale è

direttamente proporzionale alla DP.

Tempo di rilassamento T1, che esprime la velocità con cui il sistema ripristina il

disequilibrio iniziale tra protoni orientati in senso parallelo ed anti parallelo, ovvero il

tempo necessario per recuperare la MML; dipende dagli scambi termodinamici tra spin

e reticolo inteso come ambiente molecolare.

Tempo di rilassamento T2, che descrive la velocità con cui decade la coerenza di

fase nel movimento di precessione dei protoni, ovvero il tempo con cui il sistema

perde la MMT; è espressione delle interazioni tra spin e spin.

Sequenze 15

Il segnale ottenuto è troppo debole e precoce per poter essere utilizzato per la

creazione di un’immagine; pertanto è necessario generare un’eco del segnale

originario, utilizzando non un unico impulso di RF, ma una serie di impulsi

opportunamente prestabiliti: le sequenze consistono nell’ordinato invio di onde di RF.

Le sequenze sono caratterizzate dal “tempo di ripetizione” (TR) che è il tempo che

intercorre tra un impulso RF e quello successivo e dal “tempo di eco” (TE), che è il

tempo che intercorre tra l’impulso RF e la generazione dell’eco.

Variando opportunamente il TR e il TE è possibile ottenere sequenze differenti di

impulsi in grado di esaltare le caratteristiche di T1, T2 e DP dei distretti esaminati. Si

definiscono T1-pesate le sequenze caratterizzate da TR e TE brevi; si definiscono T2-

pesate le sequenze caratterizzate da TR e TE lunghi; si definiscono infine DP-pesate le

sequenze caratterizzate da TR lunghi e TE brevi.

Contrasto T1 (sequenze T1 pesate)

Le tonalità di grigio con cui sono rappresentate le varie strutture anatomiche

dipendono dal loro T1. Più lungo è il T1, meno luminoso è il segnale.

Le strutture caratterizzate da un T1 breve (es. il tessuto adiposo) recuperano

totalmente la MML prima dell’impulso RF successivo e “rispondono” con un segnale

elevato (IPERINTENSE); le strutture caratterizzate da un T1 lungo( es. l’acqua od il

tessuto osseo compatto), non avendo ancora recuperato totalmente la MML,

rispondono solo parzialmente all’impulso RF successivo e fornisce un segnale meno

intenso (IPOINTENSE). Sequenza T1 pesata TR/TE brevi.



I tessuti caratterizzati da un T1:

−Breve (es. il tessuto adiposo) recuperano totalmente la MML prima dell’impulso RF

successivo e “rispondono” con un segnale elevato (IPERINTENSI);

− Lungo (acqua,tessuto cicatriziale), non avendo ancora recuperato la MML,

rispondono solo parzialmente all’impulso RF successivo e forniscono un segnale meno

intenso (IPOINTENSI).

−Intermedio (muscoli) rispondono con un segnale intermedio (ISOINTENSI).

Contrasto T2 (sequenze T2 pesate)

Le tonalità di grigio con cui sono rappresentate le varie strutture anatomiche

dipendono dal loro T2. Più lungo è il T2, più luminoso è il segnale.

Le strutture caratterizzate da un T2 breve (es. il tessuto osseo compatto) perdono

totalmente la MMT prima dell’impulso RF successivo e “rispondono” con un basso

segnale (IPOINTENSE); le strutture caratterizzate da un T2 lungo( es. l’acqua), avendo

ancora conservato parzialmente la MMT, rispondono all’impulso RF successivo con un

segnale elevato (IPERINTENSE). Sequenza T2 pesata TR/TE lunghi.



I tessuti caratterizzati da un T2:

- Lungo (liquidi), mantenendo a lungo la coerenza di fase (e quindi l’MMT),

“rispondono” con segnale elevato e appaiono IPERINTENSI

- Breve (tessuto cicatriziale) appaiono IPOINTENSI

- Intermedio (muscoli) appaiono ISOINTENSI.

Contrasto DP (sequenze DP pesate)

Le tonalità di grigio con cui sono rappresentate le varie strutture anatomiche

dipendono dalla loro DP. Più elevata è la DP più luminoso è il segnale.(p.es. l’aria

appare ipointensa perché ha una bassa DP).

Riassunto sequenze

I vari tessuti e fluidi che costituiscono l’organismo umano sono dotati di tempi di

rilassamento T1 e T2 specifici che spiegano la loro diversa intensità di segnale nelle

immagini RM.

Es.: l’acqua libera è caratterizzata da un T1 lungo (impiega molto tempo per

recuperare la MML) che si traduce in una sequenza T1 pesata in un segnale

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IPOINTENSO; d’altra parte è dotata di un T2 lungo (mantiene a lungo la MMT) e risulta

IPERINTENSA nelle sequenze T2 pesate.

Per contro il tessuto fibro-cicatriziale e l’osso compatto, che hanno un lungo tempo di

rilassamento T1 ed un breve tempo di rilassamento T2, sono ipointensi sia in T1 che in

T2.

Formazione delle immagini

La tomografia a RM si basa sulla rappresentazione mediante immagini digitali di

alcune caratteristiche fisico-chimiche dei tessuti ed organi.

L’immagine si forma su una matrice di pixel che secondo il valore numerico che ha,

riproduce una sfumatura di grigio.

Durante l’acquisizione del segnale, oltre al CMS, vengono applicati piccoli campi

magnetici aggiuntivi variabili nelle dimensioni dello spazio (X,Y,Z) detti gradienti

magnetici.

Le frequenze di risonanza dei nuclei varieranno lungo la direzione del gradiente e

pertanto diventeranno differenziabili in funzione della loro posizione nei tre assi dello

spazio: questo processo è denominato codifica spaziale del segnale e consente di

effettuare una precisa collocazione dei segnali provenienti dai vari voxel.

L’orientamento dei gradienti, e quindi il piano di acquisizione delle immagini, può

essere scelto a piacere anche su un piano obliquo diverso dai tre assi ortogonali dello

spazio. La RM è pertanto una metodica multiplanare.

Componenti dell’apparecchiatura

-Il magnete che produce il CMS in cui è generata la MM; la sua intensità è misurata in

Tesla (0,2-0,3 Tesla-1,5-3 Tesla);

-Il sistema dei gradienti (generati da particolari bobine poste all’interno del gantry):

sono responsabili della “codifica spaziale del segnale”, ovvero selezionano gli strati

corporei e localizzano, voxel per voxel, i segnali di risposta; intensità e velocità elevate

dei gradienti sono essenziali per la realizzazione delle tecniche più avanzate di

acquisizione;

-Le bobine di trasmissione e di ricezione delle onde di RF (ogni macchina viene

opportunamente dotata di un ampio corredo di bobine, così da poter studiare nel

modo più adeguato i vari distretti corporei);

-La sezione di controllo e acquisizione dei dati;

-La sezione di elaborazione dei dati, che provvede alla trasformazione dei “dati

grezzi” in immagini.

Mezzi di contrasto in risonanza magnetica

Per varie ragioni biologiche, i tempi di rilassamento dei tessuti normali e patologici

spesso si sovrappongono: questo fatto pone dei limiti alla capacità della RM “di base”

di scoprire e caratterizzare i tessuti anormali.

Per tale motivo è necessario fare ricorso ai MdC, che agiscono sui tempi di

rilassamento dei tessuti e quindi possono modificare l’intensità di segnale di questi

ultimi.

A differenza della TC, che evidenzia direttamente il M.d.C somministrato, la RM non

visualizza il M.d.C, ma i suoi effetti magnetici sui nuclei di idrogeno (modifica dei tempi

di rilassamento T1 e T2).

Sostanze contenenti elementi che presentano elettroni spaiati nell'orbitale più esterno:

Gadolinio (mdc paramagnetici), Ferro (mdc superparamagnetici).

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Questi elementi non possono però essere somministrati in quanto tali, a causa

dell'elevata tossicità e pertanto devono essere compresi all'interno di strutture più

complesse, che ne attenuano la tossicità, alterandone il meno possibile le

caratteristiche magnetiche (CHELAZIONE).

Tutti i mezzi di contrasto agiscono riducendo sia il tempo di rilassamento T1 sia il

tempo di rilassamento T2, ma alcuni influenzano più l’uno (T1: mdc paramagnetici)

che l'altro (T2: mdc superparamagnetici). Pertanto vengono utilizzate sequenze di

impulsi di volta in volta adatte ad esaltare le peculiarità di ciascun agente.

RM. MEZZI DI CONTRASTO

• Sequenze T1: per le sostanze paramagnetiche

• Sequenze T2: per le sostanze superparamagnetiche

Vengono principalmente classificati in:

-Extracellulari paramagnetici (per iniezione endovenosa);

-Extracellulari ed epatospecifici (misti) paramagnetici (per ineiezione endovenosa);

-Reticoloendoteliali superparamagnetici (per ineizione endovenosa);

-Gastrointestinali paramagnetici e superparamagnetici (per os o clisma).

Anche loro possono essere ionici o non ionici, e possono essere macrociclici o lineari.

MdC paramagnetici Le sostanze paramagnetiche agiscono riducendo il T1. Le



sostanze paramagnetiche agiscono, pertanto, aumentando l'intensità di segnale (più

"bianco") nella sequenza T1. Vengono detti MdC positivi.

Sono rappresentati dai chelati di gadolinio.

Il gadolinio (appartiene ai Lantanidi, elementi di transizione delle terre rare; è

caratterizzato da 7 elettroni

spaiati nell’orbitale esterno) è di per sé tossico; pertanto, per essere iniettato, deve

essere legato in modo indissolubile ad una molecola: ciò si ottiene mediante

chelazione.

MdC superparamegnetici Le sostanze superparamagnetiche agiscono riducendo



il T2, con un meccanismo detto di disomogeneità e defasamento.

Le sostanze paramagnetiche agiscono, pertanto, riducendo l'intensità di segnale (più

"nero"