39802 - FISICA RM

Conoscenze e abilità da conseguire

Lo studente acquisisce le conoscenze della fisica della RM, le maggiori sequenze utilizzate; la componente tecnologica di un impianto di RM; il funzionamento delle antenne-bobine; il rapporto S/N in RM.

Contenuti

1. Campo Magnetico e SPIN
1.1 Slice, voxel, pixel.
1.2 Lo spettro delle onde e.m.
1.3 Le modulazioni (ampiezza, frequenza e fase) e il trasporto dell'informazione.
1.4 Il campo magnetico.
1.5 Lo spin

2. SPIN in Campo Magnetico
2.1 Equazione di Larmor.
2.2 Statistica di Boltzmann.
2.3 Abbondanza isotopica e abbondanza biologica.

3. Tempi di Rilassamento
3.1 Tempi di rilassamento T1 e T2.
3.2 Onda e.m. polarizzata.
3.3 Free Induction Decay (puro e inomogeneo).

4. Formazione del Contrasto
4.1 Contrasto dell'immagine.
4.2 Sistemi di riferimento per I tempi T1 e T2 (TE e TR).
4.3 Il segnale (come risposta del sistema di spin).
4.4 Saturazione e flip angle.

5. Codifiche di Frequenza e di Fase
5.1 Sistema di riferimento rotante.
5.2 Codifica di frequenza.
5.3 Banda passante in trasmissione e impulso SYNC.
5.4 Crosstalk e sua minimizzazione.
5.5 Struttura delle bobine di gradiente.
5.6 Codifica di fase.
5.7 Equazione della fase.

6. Il k-Space
6.1 Serie e Trasformata di Fourier.
6.2 Struttura del k-space.
6.3 Il chemical-shift. Struttura di alcuni artefatti nel k-space. Wrap-around.
6.4 Fattori che determinano la qualità dell'immagine.
6.5 FOV, NEX, banda passante di ricezione e Rapporto Segnale-Rumore.
6.6 Protezione dai campi e.m. e SAR.

7. Fourier Transform Imaging
7.1 Sequenze e Componenti delle sequenze.
7.2 Eccitazione (slice selection).
7.3 Codifica di fase.
7.4 Generazione dell'Echo.
7.5 Misura del segnale.
7.5 Riempimento del k-space. Metodi di riempimento del k-space.

8. Le Sequenze Fondamentali
8.1 Spin-echo.
8.2 Inversion-recovery.
8.3 Gradient-echo.
8.4 Approfondimento sulla formazione dell'echo nei tre casi.

9. Struttura del MRI
9.1 Analisi fotografica della struttura del MRI.
9.2 Schemi a blocchi funzionali.
9.3 Struttura e funzionamento delle bobine più importanti e loro applicazioni.
9.4 Cenni sulla superconduttività.

10. Approfondimenti
10.1 Struttura elettrica delle bobine più utilizzate.
10.2 Slew-rate, e sua importanza.
10.3 Sequenze che necessitano di slew-rate elevati.
10.4 Tecniche di soppressione dei tessuti.
10.5 Tecniche per la visualizzazione dei flussi sanguigni.
10.6 Cenni su alcune sequenze avanzate.

 

Testi/Bibliografia

- Dispense del docente accuratamente preparate

- Un testo facilmente comprensibile ma, per molti versi, insufficiente è il seguente:
Weishaupt, Kochli, Marincek - How does MRI work ? - Springer

- Lo studente interessato ad una trattazione di alto livello può leggere il testo:
Liang, Lauterbur - Principles of Magnetic Resonance Imaging - IEEE Press

- Un testo più generale (con una trattazione matematica non troppo estesa) dedicato allo specialista di imaging medicale è:
Princes, Links - Medical Imaging Signals and Systems - Pearson Prentice Hall

Metodi didattici

- Lezioni frontali.

- Si cercherà di stimolare l'interazione dello studente con il docente, non per scopi valutativi ma piuttosto per ottimizzare la comprensione della materia (che è ostica sotto diversi punti di vista).

- Saranno utilizzati programmi didattici, applet java, programmi di simulazione del MRI.

In considerazione delle tipologie di attività e metodi didattici adottati, la frequenza di questa attività formativa richiede lo svolgimento per tutti gli studenti dei moduli 1 e 2 in modalità e-learning [https://www.unibo.it/it/servizi-e-opportunita/salute-e-assistenza/salute-e-sicurezza/sicurezza-e-salute-nei-luoghi-di-studio-e-tirocinio] e la partecipazione al modulo 3 di formazione specifica sulla sicurezza e salute nei luoghi di studio. Indicazioni su date e modalità di frequenza del modulo 3 sono consultabili nella apposita sezione del sito web di corso di studio.

Modalità di verifica e valutazione dell'apprendimento

Colloquio orale durante il quale lo studente è invitato a discutere degli argomenti trattati durante le lezioni che si trovano anche nei testi consigliati per lo studio e nel materiale didattico presentato e discusso durante le lezioni.

Il colloquio sarà valutato sulla base dei seguenti parametri:
- conoscenza, padronanza ed approfondimento dei contenuti
- capacità critica ed espositiva
- correttezza terminologica tecnico-scientifica

 

Strumenti a supporto della didattica

- Si utilizzeranno programmi di simulazione dei fenomeni fisici e matematici (modulazioni, decomposizione armonica dei segnali e delle immagini) per renderli più facilmente comprensibili.

- Sarà utilizzato un programma di elaborazione delle immagini per visualizzare i fenomeni nello spazio delle frequenze.

- Sarà utilizzato un programma di simulazione del MRI per favorire
l'apprendimento dei parametri operativi e la loro influenza
sull'immagine diagnostica.

Orario di ricevimento

Consulta il sito web di Giuseppe Baldazzi