Limiti fisico-chimici delle tecniche di saturazioni convenzionali: l’utilita’ del metodo Dixon per l’imaging in risonanza magnetica


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Curatolo Calogero

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Pubblication Date: 2019-10
Printed on: Volume 1, Special Issue - I Congresso FNO TSRM PSTRP

INTRODUZIONE

Nel 1984 W.T.Dixon per primo descrisse e pubblico’ il metodo “Dixon” come tecnica per la separazione del segnale dell’acqua e del grasso ma, sfortunatamente ,a causa della tecnologia RM di quel momento, tale tecnica non fu implementata e ci vollero esattamente due decenni per perfezionarla. Oggi il metodo Dixon gioca un ruolo indispensabile nell’imaging di Risonanza Magnetica di quelle aree anatomiche in cui le altre tecniche di saturazione trovano i loro limiti fisico-chimici.

OBIETTIVI

Obiettivo dell’abstract e’ quello di descrivere il metodo Dixon come valida alternativa alle altre tecniche di saturazione in quanto, rispetto alle altre, fornisce una soppressione del grasso uniforme ed omogenea anche in regioni anatomiche che soffrono di

disomogeneita’ di campo magnetico portando ad un miglioramento nella diagnosi clinica.

MATERIALI E METODI

Analizzeremo in dettaglio il metodo Dixon, soffermandoci sui principi fisici e sulle metodiche di acquisizione delle immagini. Analizzeremo, inoltre, i limiti delle altre tecniche esistenti di “saturazione” del segnale del grasso per comprendere i fondamenti del suo utilizzo per la diagnosi, quindi delle applicazioni cliniche.

RISULTATI E CONCLUSIONI

Il metodo DIXON si basa sulla differenza tra le frequenze di precessione degli spin dei protoni dell’acqua e del grasso , in particolare della differente ciclicità con cui si ritrovano “in fase” e “fuori fase”. I protoni di acqua e grasso hanno, infatti, frequenze di risonanza magnetica leggermente diverse: la loro differenza viene indicata con ∆f e applicando un campo magnetico pari a 1,5 T corrisponde a 220 Hz. Definendo quindi il periodo di questo ciclo di fase come 1/∆f , in un campo magnetico di 1.5T, i protoni di acqua e grasso si troveranno, quindi, rispettivamente in fase ogni 1/220Hz (=4.5 ms circa). Pertanto si ritroveranno in opposizione di fase (a 180° l’uno dall’altro) approssimativamente a 2.2ms. Il principio si basa, quindi, sull’acquisizione di 2 immagini separate con una sequenza spin-echo ottenuta con due differenti TE : un’immagine ottenuta con TE 4,5 ms, pertanto con i protoni dell’ acqua e del grasso “in fase”, e l’altra ottenuta con TE a 2,25 ms in modo che i protoni dell’acqua e del grasso siano “in opposizione di fase”, cioè sfasati di 180°. Successivamente, sulla base di questi due set d’immagini grazie all’applicazione di particolari algoritmi matematici queste due immagini vengono combinate in modo da poter ottenere altre due immagini, una con solo “segnale del grasso” e l’altra con solo “segnale dell’acqua” ottenendo cosi un set finale di 4 immagini:

  • Out-Phase=W-F
  • In-Phase=W+F
  • Water=1/2[InP+outP]= 1/2[(W+F)+(W-F)]
  • Fat=1/2[InP-outP]= 1/2[(W+F)-(W-F)]

La Risonanza Magnetica e’ una procedura che valuta benissimo parti anatomiche come l’osso, la cartilagine, tendini, muscoli e legamenti, permettendo cosi di distinguere il tessuto sano da quello patologico. Ogni protocollo d’esame prevede sequenze con soppressione del grasso per fare diagnosi differenziale di tessuto infiammatorio piuttosto che neoplastico dal tessuto sano. Spesso, con la saturazione spettrale, si possono verificare artefatti dovuti alla suscettibilita’ magnetica, in grado di nascondere aree patologiche importanti o ancora, la saturazione del grasso con impulso di inversione (STIR) oltre a presentare tempi più elevati di acquisizione e artefatti da pulsazione notevoli presenta un limite considerevole, ovvero un’unica ponderazione in T2 e questo è ul limite se si considera che ci sono sostanze come emosiderina, mucina, meta-emoglobina intracellulare e materiale proiettando che si presentano spontaneamente -ipointense in T2.Quindi il metodo Dixon gioca un ruolo fondamentale nell’imaging di Risonanza Magnetica (MRI) di quei distretti anatomici e di quelle condizioni cliniche in cui la saturazione convenzionale e con impulso di inversione trova dei limiti.

Il Metodo Dixon risulta molto “robusto” perche’ utilizza algoritmi matematici che tengono conto delle mappe di disomogeneita’ del campo magnetico, quindi anche se cambiassero le velocita’ degli spin di acqua e grasso la loro differenza in ogni punto sarebbe la stessa , per tale ragione si avra’ sempre un’omogeneità’ di saturazione efficiente ed efficace.

In conclusione, sulla base delle valutazioni qualitative il metodo Dixon risulta una valida scelta in rispetto alle altre tecniche di saturazione del grasso in quanto omogeneo, robusto e versatile, in grado di produrre 4 set d’immagini in una sola acquisizione con risoluzione spaziale ottimale e in tempi clinicamente accettabili.