85010 - 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

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

Gli studenti con disturbi dell'apprendimento e disabilità temporanee o permanenti sono invitati a contattare l'ufficio dedicato (https://site.unibo.it/studenti-con-disabilita-e-dsa/it/per-studenti) il più presto possibile in modo da poter convenire sulle opportune misure compensative. La richiesta deve essere presentata in anticipo (15 giorni prima della data dell'esame) al docente, che valuterà l'adeguatezza delle misure tenendo conto degli obiettivi didattici.

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