Imagine cortesia di Hakan Ilaslan, MD.
Image courtesy of Hakan Ilaslan, MD.
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La RM utilizza campi magnetici e onde radio per produrre immagini a strato sottile di tessuti (immagini tomografiche). Normalmente, i protoni all'interno dei tessuti ruotano, generando piccoli campi magnetici che sono allineati in modo casuale. Quando sono circondati dal forte campo magnetico della RM, il loro asse magnetico si allinea lungo quel campo. Successivamente l'applicazione di un impulso di radiofrequenza fa in modo che l'asse di molti protoni si allinei momentaneamente nel verso opposto rispetto al campo, in una condizione di elevata energia. Dopo l'impulso, i protoni si rilassano e riprendono il loro allineamento originario nel campo magnetico della RM. L'entità e la velocità del rilascio energetico che si verifica con il ritorno all'allineamento basale dei protoni (rilassamento T1) e con la loro oscillazione (precessione) durante la cessione di energia (rilassamento T2) vengono registrati come intensità di segnale localizzata spazialmente da una bobina (antenna) presente all'interno dell'apparecchio RM. Algoritmi computerizzati analizzano questi segnali e producono immagini anatomiche dettagliate.
L'intensità relativa del segnale (luminosità) dei tessuti in un'immagine RM è determinata da fattori come
Impulsi di radiofrequenza e gradienti utilizzati per ottenere l'immagine
Caratteristiche T1 e T2 intrinseche dei diversi tessuti
Densità protonica dei differenti tessuti
Controllando gli impulsi di radiofrequenza e le oscillazioni del gradiente, alcuni programmi informatici producono specifiche sequenze di impulsi che determinano come l'immagine è ottenuta (pesata) e come appaiono i diversi tessuti. Le immagini possono essere
Pesate in T1
Pesate in T2
Pesate in densità protonica
Per esempio, il grasso appare bianco (iperintenso) nelle immagini pesate in T1 e relativamente scuro (ipointenso) nelle immagini pesate in T2; acqua e liquidi appaiono relativamente scuri nelle immagini pesate in T1 e chiare nelle immagini pesate in T2. Le immagini pesate in T1 mostrano in modo ottimale l'anatomia normale dei tessuti molli e il tessuto adiposo (p. es., per confermare la componente adiposa di una massa). Le immagini pesate in T2 mostrano in maniera ottimale il liquido e le condizioni patologiche (p. es., tumori, infiammazione, trauma). In pratica, le immagini pesate in T1 e in T2 forniscono informazioni complementari, quindi entrambe sono importanti per caratterizzare le patologie.
Gli scanner RM ad alta risoluzione recentemente introdotti aumentano la qualità delle immagini e l'accuratezza diagnostica e producono un'ampia varietà di ulteriori sequenze di impulsi per caratterizzare ancora di più tessuti e tumori.
Usi della RM
La RM è preferita alla TC quando la risoluzione di contrasto dei tessuti molli deve essere molto dettagliata (p. es., per valutare anomalie endocraniche o del midollo spinale, infiammazioni, traumi, sospetti tumori muscolo-scheletrici, o lussazioni). La RM è anche utile per:
Imaging vascolare: l'angio-RM è utilizzata per visualizzare le arterie con una buona accuratezza diagnostica ed è meno invasiva dell'angiografia convenzionale. Talvolta viene utilizzato un mezzo di contrasto al gadolinio. L'angio-RM può essere utilizzata per visualizzare l'aorta toracica e addominale e le arterie del cranio, collo, organi addominali, reni e degli arti inferiori. Imaging venoso (venografia in risonanza magnetica) fornisce le migliori immagini di anomalie venose, tra cui la trombosi e altri disturbi.
Patologie epatiche e delle vie biliari: la colangiopancreatografia in RM è particolarmente utile in quanto metodo non invasivo ed estremamente preciso per l'imaging dei dotti biliari e pancreatici.
Masse dell'apparato genitale femminile: la RM integra l'ecografia per caratterizzare ulteriormente le masse annessiali e per stadiare i tumori uterini.
Alcune fratture: per esempio, la RM è in grado di fornire immagini accurate di fratture dell'anca in pazienti con osteopenia.
Infiltrazione del midollo osseo e metastasi ossee: la RM è particolarmente utile per valutare i pazienti con scintigrafia ossea positiva e RX normali e per caratterizzare le anomalie del midollo osseo come metastasi rispetto a lesioni non maligne.
La RM può sostituire la TC con contrasto in pazienti ad alto rischio di reazioni al mezzo di contrasto iodato.
Agenti di contrasto
Con la RM il mezzo di contrasto è spesso usato per evidenziare le strutture vascolari e per aiutare a caratterizzare infiammazioni e tumori.
Gli agenti più comunemente usati sono derivati del gadolinio, che hanno proprietà magnetiche che influenzano i tempi di rilassamento dei protoni. La RM delle strutture intra-articolari può richiedere l'iniezione di un derivato del gadolinio diluito in un'articolazione.
Varianti della RM
RM pesata in diffusione
L'intensità del segnale è legata alla diffusione delle molecole di acqua nei tessuti. Questo tipo di RM può essere usata
Per rilevare precocemente ischemia cerebrale e infarto
Per rilevare alterazioni della sostanza bianca cerebrale
Per differenziare un ascesso da un tumore cistico
Per stadiare vari tumori come il carcinoma polmonare non a piccole cellule
Imaging ECO planare
Questa tecnica ultraveloce (immagini ottenute in < 1 secondo) è usata per la diffusione, la perfusione e l'imaging funzionale del cervello e del cuore. I suoi potenziali vantaggi comprendono una rappresentazione dell'attività del cervello e del cuore e una riduzione degli artefatti da movimento. Tuttavia, il suo uso è limitato perché richiede speciali hardware ed è più suscettibile ai vari artefatti rispetto alla RM convenzionale.
RM funzionale
La RM funzionale è utilizzata per valutare l'attività cerebrale nelle diverse aree.
Nel tipo più diffuso, il cervello viene scansionato a bassa risoluzione in rapida frequenza (p. es., ogni 2 o 3 secondi). La variazione nell'emoglobina ossigenata può essere individuata e utilizzata per dare una stima dell'attività metabolica nelle diverse aree cerebrali.
I ricercatori a volte eseguono la RM funzionale mentre i soggetti svolgono diverse funzioni cognitive (p. es., risolvere un'equazione matematica); si pensa che le parti metabolicamente attive del cervello siano le strutture più coinvolte in questi particolari compiti. Correlare la funzione cerebrale e l'anatomia in questo modo si chiama mappatura del cervello.
La RM funzionale può essere utilizzata sia in ambito di ricerca che clinico. È particolarmente utile clinicamente nella mappatura delle cortecce motorie o del linguaggio (ossia, aree corticali che quando rimosse comportano deficit nell'elaborazione sensoriale, nella funzione motoria o nell'elaborazione del linguaggio) in pazienti con anomalie intracraniche come tumori e malformazioni arterovenose per le quali è stata pianificata la chirurgia. Viene anche utilizzato sempre più spesso per pianificare la chirurgia dell'epilessia.
Gradient echo imaging
La gradient echo è una sequenza di impulsi che può essere utilizzata per l'imaging rapido del flusso ematico e del liquido cerebrospinale (p. es., nell'angio-RM). Trattandosi di una tecnica veloce, può ridurre gli artefatti da movimento (p. es., la sfocatura) durante l'imaging che richiede ai pazienti di trattenere il respiro (p. es., durante l'imaging delle strutture cardiache, polmonari e addominali).
Spettroscopia con risonanza magnetica
La spettroscopia con risonanza magnetica combina le informazioni ottenute dalla RM (principalmente basate sul contenuto di acqua e di grasso nei tessuti) con quella di RM nucleare. La RM nucleare fornisce informazioni su metaboliti dei tessuti e anomalie biochimiche; queste informazioni possono aiutare a differenziare alcuni tipi di tumori e altre patologie.
Enterografia con risonanza magnetica
L'enterografia con Risonanza Magnetica è diventata comune, in particolare per l'imaging di follow up dei bambini con note malattie infiammatorie del piccolo intestino.
Poiché l'entero-RM non richiede radiazioni ionizzanti, ha un vantaggio rispetto all'enterografia con TC.
RM di perfusione
La RM con perfusione è un metodo di valutazione del flusso sanguigno cerebrale relativo. Può essere utilizzata per rilevare
Aree di ischemia durante l'imaging dell'ictus
Aree di maggiore vascolarizzazione che possono indicare i tumori
Queste informazioni possono aiutare a indirizzare la biopsia.
Tomografia ad emissione di positroni (PET, positron emission tomography)-RM
La PET RM combina la PET funzionale con la RM di tutto il corpo. Sequenze pesate in T1 e short T1 inversion recovery (STIR, Short Time Inversion Recovery) vengono utilizzate di frequente. Questo metodo è nuovo ed è disponibile solo in alcuni dei maggiori centri medici.
Svantaggi della RM
La RM è relativamente costosa, richiede tempi di acquisizione più lunghi rispetto alla TC e potrebbe non essere immediatamente disponibile in tutto il territorio.
Altri svantaggi includono problemi legati a
Campi magnetici
Claustrofobia del paziente
Reazioni al mezzo di contrasto
Campi magnetici
La RM è relativamente controindicata nei pazienti con impianti che possono essere influenzati dai potenti campi magnetici. Questi materiali comprendono
Metalli ferromagnetici (ossia, contenenti ferro)
Dispositivi medici attivati magneticamente o controllati elettronicamente (p. es., pacemaker, defibrillatori impiantabili, impianti cocleari)
Fili elettrici o materiali non ferromagnetici (p. es., fili pacemaker, alcuni cateteri arteriosi polmonari)
Il materiale ferromagnetico può essere spostato dal forte campo magnetico, lesionando un organo adiacente; per esempio, la dislocazione di clip vascolari può causare un'emorragia. Lo spostamento è più probabile se il materiale è stato impiantato da < 6 settimane (prima che si formi tessuto cicatriziale). Il materiale ferromagnetico può inoltre causare artefatti nelle immagini.
I dispositivi medicali attivati magneticamente possono malfunzionare quando esposti a campi magnetici.
I campi magnetici possono indurre in tutti i materiali conduttivi una corrente sufficientemente intensa da produrre abbastanza calore da bruciare i tessuti.
Che un determinato dispositivo possa essere compatibile o meno con la RM dipende dal tipo di dispositivo, dai suoi componenti e dal produttore (vedi MRIsafety.com). I pazienti con un dispositivo impiantabile non devono essere collocati nel campo magnetico finché l'esaminatore non sia certo che l'esame RM sia sicuro con tale dispositivo in sede. Inoltre, le macchine RM con diversa intensità del campo magnetico hanno differenti effetti sui materiali, così la sicurezza di un'apparecchiatura non garantisce la stessa sicurezza in un'altra.
Il campo magnetico della RM è molto forte e può essere sempre attivo. Così, un oggetto ferromagnetico (p. es., bombole di ossigeno, aste metalliche) all'entrata della sala per la RM può essere attratto nel campo magnetico ad alta velocità e ferire qualcuno che si trova sulla sua traiettoria. L'unico modo per separare l'oggetto dal magnete sarebbe interrompere (spegnere) il campo magnetico.
Claustrofobia
Il tubo per l'imaging RM è uno spazio ristretto e circoscritto che può scatenare claustrofobia anche nei pazienti senza fobie o ansia preesistenti. Inoltre, alcuni pazienti obesi non si adattano al tavolo o all'apparecchiatura. La premedicazione con un ansiolitico (p. es., alprazolam o lorazepam da 1 a 2 mg per via orale) da 15 a 30 minuti prima dell'esame è efficace per la maggior parte dei pazienti ansiosi.
Le RM con un lato aperto possono essere utilizzati per i pazienti con claustrofobia (o coloro che sono molto obesi). Le immagini ottenute durante una RM aperta possono risultare di qualità inferiore rispetto a quelle prodotte da scanner chiusi a seconda dell'intensità del campo magnetico, ma sono in genere sufficienti per una diagnosi.
I pazienti devono essere avvertiti che la macchina di RM produce forti rumori.
Reazioni al mezzo di contrasto
Gli agenti di contrasto basati sul gadolinio iniettati per EV possono provocare mal di testa, nausea, dolore, e alterazioni del gusto, come anche una sensazione di freddo nella sede di iniezione.
Gravi reazioni al contrasto sono rare e molto meno frequenti rispetto a quelle con agenti di contrasto iodato.
Tuttavia, una fibrosi sistemica nefrogenica è stata riportata in un piccolo numero di pazienti con malattia renale cronica avanzata, e la maggior parte di questi casi è legata al mezzo di contrasto basato sul gadolinio di gruppo I (GBCM). La fibrosi sistemica nefrogenica è una malattia rara ma pericolosa per la vita che coinvolge la fibrosi della pelle, dei vasi sanguigni e degli organi interni, con conseguente rischio di grave disabilità o di decesso. I GBCM del gruppo I non sono più pubblicizzati negli Stati Uniti o in Europa (vedi European Medicines Agency, November 2009 press release).
La probabilità di sviluppare una nefropatia o una nefrotossicità è estremamente bassa nei pazienti che hanno ricevuto un GBCM di gruppo II, anche nei pazienti ad alto rischio. La dichiarazione di consenso da parte dell'American College of Radiology e della National Kidney Foundation indica che lo screening della funzione renale non è obbligatorio per qualsiasi GBCM di gruppo II (1). I mezzi di contrasto a base di gadolinio devono essere usati solo quando necessario e alla dose più bassa possibile.
Riferimento
1. Weinreb JC, Rodby RA, Yee J, et al: Use of Intravenous Gadolinium-based Contrast Media in Patients with Kidney Disease: Consensus Statements from the American College of Radiology and the National Kidney Foundation. Radiology 298(1):28-35, 2021. doi:10.1148/radiol.2020202903
