Studio MRI della prostata

LA BIOPSIA PROSTATICA "FUSION" RM

Iperplasia e diffuse variazioni della prostata

L' imaging a risonanza magnetica Magnetic Resonance ImagingMRIdetto anche tomografia a risonanza magnetica Magnetic Resonance TomographyMRT o risonanza magnetica tomografica RMToppure semplicemente RMè una tecnica di generazione di immagini usata prevalentemente a scopi diagnostici in campo medicobasata sul principio fisico della risonanza magnetica nucleare.

L'aggettivo "nucleare" si riferisce al fatto che il segnale di densità in RM è dato dal nucleo atomico dell'elemento esaminato, mentre, nelle più diffuse tecniche di imaging radiologicola densità radiografica è determinata dalle caratteristiche degli orbitali elettronici degli atomi colpiti dai raggi X. Questa ulteriore specificazione non introduce ambiguità ed evita inoltre equivoci con il decadimento nuclearefenomeno col quale la RM non ha alcunché in comune.

L'RM non è dannosa nei confronti del paziente, e quest'ultimo non è sottoposto a radiazioni ionizzanti come nel caso delle tecniche facenti uso di raggi X o di isotopi radioattivi. Vi sono studio MRI della prostata applicazioni dell'imaging a risonanza magnetica, ad esempio l' imaging a risonanza magnetica in diffusione e la risonanza magnetica funzionale. Gli svantaggi dell'utilizzo di questa tecnica sono principalmente i costi e i tempi necessari all'acquisizione delle immagini.

Il principio di funzionamento si basa sul sottoporre il paziente ad un forte campo magnetico statico. Alcune macchine per la risonanza magnetica funzionale attualmente in commercio raggiungono campi di 7 T, mentre nell'ambito sperimentale sono in sviluppo dispositivi da 8 e 9 T.

Nel campo magnetico statico, gli spin studio MRI della prostata protoni all'interno studio MRI della prostata tessuti tendono ad allinearsi alle linee di forza in modo parallelo o antiparallelo ; poiché gli spin allineati in senso parallelo sono in numero superiore, i tessuti vengono a possedere una leggera magnetizzazione totale.

Questo allineamento non è mai totale, ma piuttosto gli spin dei vari protoni incominciano a mostrare una precessione attorno alla direzione del campo magnetico. Dopo l'impulso, gli spin dei protoni tenderanno a tornare al loro stato iniziale di allineamento lungo il campo fenomeno di rilassamento ; tramite una bobina ricevente viene misurato l'andamento della magnetizzazione nel piano perpendicolare al campo magnetico principale Free Induction Decayo FID.

Tale rilassamento avviene con due costanti di tempo distinte: la prima, indicata con t 1indica studio MRI della prostata rapidità con cui studio MRI della prostata ricostruisce la magnetizzazione diretta lungo la direzione del campo studio MRI della prostata, e dipende dall'interazione tra protoni e le molecole circostanti rilassamento spin-reticolola seconda, indicata con t 2indica la rapidità con cui si distrugge la componente di magnetizzazione trasversale in condizioni ideali, e dipende dall'interazione mutua di protoni vicini rilassamento spin-spin.

Essendo espressione di proprietà fisiche diverse, queste costanti sono funzioni dell'intensità studio MRI della prostata campo magnetico e, in generale, indipendenti l'una dall'altra. In teoria, sarebbe possibile effettuare misurazioni rilevando il segnale emesso da una grande varietà di studio MRI della prostata atomici, come ad esempio il sodiostudio MRI della prostata fosforoil carbonio e l'idrogeno, impostando la frequenza di risonanza delle bobine a radiofrequenza al valore appropriato.

Tuttavia in campo diagnostico viene attualmente usato quasi esclusivamente l'idrogeno come fonte di segnale. A prima vista, un'immagine di risonanza è simile a un'immagine ottenuta tramite tomografia computerizzata TC.

Esternamente le attrezzature per una TC e per una risonanza spesso sono simili: la principale differenza è la lunghezza del tubo in cui viene inserito il paziente, più piccola nel caso della TC, generalmente maggiore nel caso della MRI. In entrambe il studio MRI della prostata, su un lettino motorizzato, viene inserito in un anello.

Nonostante questa sia la forma più comune per una macchina di risonanza magnetica umana, altre geometrie sono possibili a ferro di cavallo o quadrata, ad esempio. Il paziente non deve assolutamente indossare oggetti di materiale metallico potenzialmente ferromagneticoquali orologi, bracciali, catenine; particolare attenzione deve essere posta per accertarsi che il paziente non abbia subito in passato incidenti in seguito ai quali schegge metalliche possano essere rimaste alloggiate nei tessuti, od operazioni chirurgiche che abbiano previsto l'impianto di materiali simili.

Dagli anni vengono utilizzati sempre più spesso materiali RM-compatibili, [1] ma l'aumentare della potenza degli apparecchi rende tale problema ancora attuale: occorre per tal motivo conoscere, studio MRI della prostata ogni materiale utilizzato, fino a che intensità del campo magnetico è da considerarsi RM-free. I tempi di scansione sono molto più lunghi rispetto alle altre tecniche radiologiche un esame completo di risonanza studio MRI della prostata dura da 30 a 60 minutie la risoluzione temporale è generalmente piuttosto bassa qualche immagine al secondo per le risoluzioni spaziali inferiori.

Una caratteristica fondamentale della risonanza è la possibilità di variare il tipo di contrasto dell'immagine semplicemente modificando la sequenza di eccitazione che la macchina esegue. Ad esempio è possibile evidenziare oppure sopprimere il segnale dovuto al sangue, oppure ottenere informazioni di carattere funzionale invece che semplicemente morfologico. La risonanza magnetica è una tecnica di imaging multiplanare, in quanto si possono studio MRI della prostata immagini su piani assiali, coronali o sagittali e multiparametrica, in quanto i parametri di riferimento utilizzabili sono sia la densità protonica che i tempi di rilassamento t 1 e t 2.

L'indagine di risonanza magnetica, in quanto non comporta l'assorbimento di radiazioni ionizzanti da parte del paziente, è indicata rispetto alla tomografia computerizzata quando non c'è necessità di avere un'altissima risoluzione spaziale. Inoltre risulta più utile in caso di lesioni localizzate in tessuti vicini a strutture ossee, che potrebbero non essere rilevabili attraverso i studio MRI della prostata X. Viene preferita alla tomografia computerizzata anche in particolari categorie di pazienti donne in gravidanza, bambini nei quali si preferisce evitare l'esposizione a raggi X per ragioni radioprotettive.

Per quanto riguarda le misure di sicurezza per gli operatori, per i pazienti e per il personale di servizio sono fondamentali le procedure di controllo su tutti i materiali ferromagnetici.

Per gli operatori, studio MRI della prostata sono ancora stati dimostrati danni per la salute derivanti dalla permanenza in campi statici, sebbene tutte le normative attuali ne contemplino il rischio vedasi il Decreto Europeo 35 - giugnoindicando nel Datore di Lavoro il diretto responsabile. Esistono strumenti portatili chiamati impropriamente " dosimetri " per il campionamento a lungo termine del campo magnetico.

Uno scanner studio MRI della prostata è principalmente formato da elementi che creano campi magnetici statici oppure variabili nel tempo e nello spazio, coordinati da una complessa elettronica di controllo. Studio MRI della prostata elementi sono:. La sua funzione è quella di creare un campo magnetico costante nello spazio e nel tempo.

La specifica più importante di un magnete per l'imaging a risonanza magnetica è l'intensità del campo prodotto. Tuttavia, intensità più alte richiedono magneti più costosi e con costi di manutenzione studio MRI della prostata elevati, oltre ad avere bisogno di misure di sicurezza più accurate. Al momentocampi magnetici a 1,5 T sono considerati un buon compromesso tra costo e prestazioni per l'uso clinico generale.

Sta comunque iniziando l'introduzione di campi magnetici a 3 T soprattutto per applicazioni di risonanza magnetica funzionale cerebrale o per l'imaging cardiaco. Per esperimenti su cavie e piccoli animali, campi magnetici fino a 17 T sono attualmente usati. I magneti principali sono disponibili in diverse forme. I magneti permanenti sono più frequentemente fatti a forma di ferro di cavallomentre quelli a superconduttore studio MRI della prostata in genere toroidali.

Tuttavia sono a volte usati anche magneti permanenti quadrati e magneti a superconduttore a ferro di cavallo.

Componente fondamentale di uno scanner per l'imaging sono le " bobine di gradiente ", avvolgimenti in cui la corrente che vi scorre è modulata a seconda delle direttive della sequenza di eccitazione, e che hanno lo scopo di modificare l'intensità del campo magnetico lungo i tre assi spaziali. La loro caratteristica principale è la generazione di campi magnetici che variano linearmente di intensità lungo una direzione, e sono uniformi rispetto alle altre due.

L'effetto delle bobine di gradiente è quello di modificare la frequenza di risonanza dei nuclei in maniera dipendente dalla studio MRI della prostata spaziale.

Questo concetto è alla base della generazione di immagini. La maggior parte degli scanner attualmente in commercio hanno un magnete a superconduttore di forma studio MRI della prostata. A causa della diversa forma geometrica, le prestazioni delle bobine non sono uguali. In generale la bobina diretta lungo l'asse Z produce un campo magnetico più omogeneo e lineare, in quanto è solenoidale e le equazioni che regolano il campo in queste condizioni sono di soluzione relativamente semplice.

Tuttavia, a causa delle proprietà fisiche del campo magneticoè impossibile ottenere un campo perfettamente lineare ed orientato in un'unica direzione. In particolare, la terza equazione di Maxwell :.

Per questo motivo, le bobine di gradienteper quanto ben progettate, non possono mantenere una qualità uniforme in tutto lo spazio disponibile per l'imaging, e nella pratica sono necessari alcuni interventi di correzione dell'immagine finale che tengano conto della non idealità del campo. In particolare, i campi concomitanti aumentano di intensità in maniera proporzionale al quadrato della distanza dal centro del magnete, e sono soprattutto visibili nelle immagini di fase.

L'accensione, lo spegnimento e la commutazione delle bobine di gradiente provoca un cambiamento nella studio MRI della prostata di Lorentz sperimentata dalle bobine studio MRI della prostata gradiente, attraverso espansioni e contrazioni minute delle stesse.

La commutazione è tipicamente nella gamma delle frequenze udibili, pertanto la vibrazione risultante produce una sensazione acustica costituita da un ticchettio o da una serie di bip. Attorno al magnete principale si trovano anche altre bobine oltre alle bobine di gradienteche hanno la funzione di migliorare le caratteristiche del sistema stesso.

Queste bobine hanno lo scopo di creare campi magnetici tali da annullare le imperfezioni e non linearità del campo magnetico principale, in modo da renderlo più omogeneo e quindi mantenere il più costante possibile la frequenza di Larmor nella zona di cui si vuole fare l'imaging.

Al posto di bobine controllate elettronicamente, o più spesso in aggiunta ad esse, si utilizza anche uno "shimming passivo", costituito da elementi in materiale ferromagnetico posti nei dintorni del campo magnetico principale, che ne distorcono le linee di flusso.

Queste bobine possono essere comandate autonomamente studio MRI della prostata attiva oppure essere semplici avvolgimenti accoppiati induttivamente con le bobine di gradiente. Lo studio MRI della prostata di questi avvolgimenti consiste nel generare un campo magnetico che si annulli col campo primario o col campo prodotto studio MRI della prostata bobine di gradiente nei punti in cui non è desiderato un effetto magnetico, ad esempio all'esterno del magnete.

Nonostante non siano noti effetti nocivi di un campo magnetico statico sui tessuti organici, almeno alle intensità usate per l'imaging diagnostico, è buona norma cercare di ridurre i campi indesiderati, sia per motivi precauzionali che per la salvaguarda delle apparecchiature elettriche ed elettroniche nei dintorni dello scanner ed all'interno dello scanner stesso.

I campi magnetici variabili creano nei materiali conduttori delle correnti indotte dette eddy currentsletteralmente "correnti a vortice" perché scorrono lungo linee circolari che possono creare interferenza nelle apparecchiature studio MRI della prostata effetti biologici negli esseri viventi, in quanto interferiscono con il debole campo elettrico dei neuronicreando stimolazioni periferiche dei motoneuroni o, nei casi più gravi, disturbi temporanei alla vista fino alla stimolazione delle fibre cardiache, con rischio di fibrillazione ventricolare.

Una successione di impulsi a radiofrequenza e di applicazione di gradienti costituisce le cosiddette "sequenze di impulsi" o "sequenze di eccitazione". Gli impulsi a radiofrequenza hanno la funzione di perturbare l'equilibrio degli spin e di generare il segnale, mentre gli impulsi di gradiente influenzano la frequenza e la fase del segnale ricevuto, e sono necessari all'ottenimento dell'immagine.

La generazione di immagini avviene attraverso la ripetuta acquisizione di segnali provenienti dal corpo, e attraverso l'opportuna modulazione delle bobine di gradiente.

Come conseguenza, il corpo all'interno del magnete viene suddiviso in piani isofrequenziali paralleli. Un impulso radio a una specifica frequenza monocromatico applicato studio MRI della prostata il gradiente è attivo, ecciterà un solo piano, lasciando in condizione di equilibrio tutti gli altri. Applicando un gradiente dopo studio MRI della prostata a radiofrequenza e durante l'acquisizione del segnale emesso, si varia linearmente lungo lo spazio la frequenza di emissione da parte dei protoni.

Il segnale acquisito è la somma di segnali a frequenze diverse, le quali possono essere ottenute tramite la trasformata di Fourier. Facendo corrispondere ad ogni frequenza una posizione spaziale, si ottiene una localizzazione in una dimensione. Per localizzare gli spin anche nella seconda direzione spaziale, è necessario utilizzare la codifica di fase.

Il gradiente nella seconda direzione spaziale viene applicato dopo l'impulso a radiofrequenza ma prima dell'acquisizione. Una sola codifica di fase non è sufficiente per ottenere informazioni spaziali, per questo è necessario che la sequenza venga ripetuta un certo numero di volte per ottenere un campionamento significativo lungo la direzione della fase.

Diversi tipi di sequenze portano ad immagini che evidenziano caratteristiche diverse dei tessuti; in particolare due sequenze classiche servono ad individuare rispettivamente il t 1 ed il t 2. Esse prendono il nome di Inversion Recovery e di Spin-Echo. Se il sistema era in condizioni di equilibrio al momento dell'impulso, allora M 0 dipende solo dalla densità degli spin densità protonicase la sequenza viene ripetuta in maniera rapida TR nell'ordine di t 1il sistema non ha il tempo di tornare allo stato di equilibrio, e quindi la magnetizzazione iniziale sarà quella che si è riuscita a ripristinare nel tempo TR, e quindi dipendente da t 1.

Per questo motivo, sequenze con TR studio MRI della prostata piccoli sono in generale definite t 1 -pesate. Il primo impulso non produce nessun segnale, in quanto la magnetizzazione cambia di verso ma si mantiene parallela al campo magnetico principale; tuttavia, essa tenderà a riacquistare il verso originario secondo una legge esponenziale data dalla seguente formula:. All'istante t Ila magnetizzazione lungo la direzione parallela all'asse principale viene ruotata fino a portarsi nel piano trasverso, in cui inizierà il moto di precessione.

Come si osserva, dal momento che t I è un parametro scelto dall'operatore, l'intensità del segnale dipende dal parametro fisico t I e dal vettore magnetizzazione iniziale M 0proporzionale alla densità protonica. Se si vuole ottenere una misura esatta di questi parametri, sono necessarie più scansioni con diversi T I seguiti da un'operazione di regressione nonlineare. Siccome ogni spin si trova immerso nello stesso campo magnetico precedente, esso "tornerà indietro" con la stessa velocità di prima, causando un "riavvolgimento" delle fasi e una riacquisizione della coerenza da parte del studio MRI della prostata.

Al tempo TE gli spin saranno tutti di nuovo in fase, e si produrrà un'eco, la cui ampiezza massima sarà inferiore all'ampiezza del FID registrato precedentemente, in quanto nel frattempo gli spin avranno ricevuto un certo decadimento t 2. In pratica, il modulo del vettore magnetizzazione trasversa al tempo TE sarà pari a:. In maniera simile al caso precedente, i parametri fisici da cui dipende l'ampiezza di questo segnale sono il tempo di rilassamento t 2 e la densità protonica.

A differenza di altre tecniche di imaging, che permettono la raccolta di informazioni su una sola grandezza fisica attenuazione ai raggi X nelle tecniche radiografiche, concentrazione di tracciante nelle tecniche di medicina nucleare ecc. Immagini di differenti grandezze fisiche vengono dette avere differente contrasto. Per avere un'analisi morfologica completa della regione oggetto di indagine, almeno due di questi contrasti studio MRI della prostata esempio t 1 e t 2 vengono acquisiti.

Agenti di contrasto paramagnetici come il gadolinio hanno la proprietà di ridurre notevolmente il t 2 dei tessuti con cui vengono a contatto, di conseguenza immagini con questo contrasto possono studio MRI della prostata mettere in risalto le zone raggiunte dall'agente. Questo è utile, ad esempio, per l'ottenimento di angiogrammie per la visualizzazione di emorragie. Il contrasto t 2 identifica particolarmente bene sieroacqua e liquido cefalorachidianoe viene utilizzato per valutare se ci sono edemi associati a particolari lesioni.

Di seguito sono riportati esempi di tempi studio MRI della prostata rilassamento longitudinale e trasversale per alcuni tessuti biologici il tempo T 1 è riferito ad un campo magnetico statico di 1,5 tesla [7] :. La visualizzazione standard delle immagini a risonanza magnetica in scala di grigi si presenta come segue:.

Questo tipo di imaging misura la diffusione studio MRI della prostata molecole d'acqua nel tessuti biologici. Ad esempio una molecola d'acqua all'interno di un assone di un neurone ha una probabilità molto bassa di attraversare la membrana mielinica.

Di conseguenza la molecola si muoverà principalmente lungo l'asse della fibra neurale. Ribaltando il concetto, se misuriamo che le molecole d'acqua in una certa regione si stanno muovendo diffondendo lungo una particolare direzione, possiamo assumere che la maggior parte della fibre nella regione sono orientate parallelamente a questa direzione.

La tecnica di imaging del tensore di diffusione Diffusion tensor imagingo DTIpermette di misurare la diffusione nelle tre direzioni spaziali e l'anisotropia all'interno del singolo voxel. Questo permette il tracciamento di mappe delle direzioni delle fibre del cervello per esaminare studio MRI della prostata connessioni tra le varie aree usando la trattografiaoppure esaminare aree di degenerazione neuronale e demielinizzazione in malattie come la sclerosi multipla.