Corso di Laurea in Tecniche di Radiologia Medica, per Immagini e Radioterapia - Torino

TECNICA RM

MRI TECHNIQUE

Anno accademico 2023/2024

Sommario insegnamento

• Obiettivi formativi
• Risultati dell'apprendimento attesi
• Programma
• Modalità di insegnamento
• Modalità di verifica dell'apprendimento
• Testi consigliati e bibliografia
• Strumenti didattici
• Scheda del corso

Obiettivi formativi

Il corso si prefigge di 

- illustrare proprietà ed principi fisici alla base della generazione del segnale RM, come interrogare un sistema di spin per ottenere il contrasto T1, T2 o DP desiderati

- Spiegare come conferire al segnale informazioni di tipo spaziale per localizzare correttamente le intensità dei pixel nella matrice immagine.

- Illustrare e mostrare come identificare le informazioni contenute in un diagramma temporale: modalità di somministrazione degli impulsi RF, applicazione dei gradienti di campo magnetico e lettura del segnale

- Elencare e insegnare a riconoscere le principali famiglie di sequenze spin- echo e gradient-echo. Turbo SPin echo, Inversion Recovery, GE spoiled e Unspoiled, SSPF FID, SSFP echo, echo-planar

- Illustrare le principali geometrie e traiettorie di riempimento del k-spazio, e vantaggi e svantaggi delle acquisizioni non lineari, compresa la 'SPIRAL RM'

- Rappresentare e spiegare i principi dei principali tipi di sequenza angiografica: 2D e 3D TOF, PC-MRA, CE-MRA

- Spiegare la genesi dei principali tipi di artefatto, le loro cause, e le strategie per evitarli o limitarli.

Risultati dell'apprendimento attesi

Al termine del corso lo studente dovrebbe essere in grado di:

- elencare le proprietà ed principi fisici alla base della generazione del segnale RM e di come interrogare un sistema di spin per ottenere il contrasto T1, T2 o DP desiderati

- come utilizzare i gradienti di campo magnetico per conferire al segnale informazioni di tipo spaziale, assenti in un segnale RF, conoscere la codifica di fase e di frequenza, e come esse intervengono nella corretta collocazione dei pixel nella matrice immagine. 

- conoscere e identificare le informazioni contenute in un diagramma temporale, come la modalità di somministrazione degli impulsi RF, l'applicazione dei gradienti di campo magnetico e la lettura del segnale

- Identificare e riconoscere le principali famiglie di sequenze spin- echo e gradient-echo. Turbo SPin echo, Inversion Recovery, GE spoiled e Unspoiled, SSPF FID, SSFP echo, echo-planar

- Conoscere le proprietà delle principali geometrie e traiettorie di riempimento del k-spazio, con i relativi vantaggi e svantaggi, comprese le acquisizioni non lineari e la 'SPIRAL RM'

- Conoscere e riconoscere i principali tipi di sequenza angiografica: 2D e 3D TOF, PC-MRA, CE-MRA

- Riconoscere i principali tipi di artefatto e le loro cause, e le strategie per evitarli o limitarli.

Programma

- Principi fisici di base: lo spin e il comportamento del protone in un campo magnetico esterno, i tempi di rilassamento e loro definizione 

- Definizione di SNR, CNR, Tempi di rilassamento e Principali tipi di contrasto: T1, T2 e DP: la sequenza spin-echo

- La localizzazione spaziale: principi di formazione dell'immagine. La trasformata di Fourier e lo spazio di Fourier (o k-spazio)

- Le sequenze SPIN ECHO e le sequenze GRADIENT ECHO. GE Spoiled e Unspoiled. TSE, SSFP FID, SSFP ECHO.

- Le principali tecniche RM avanzate: fMRI, DWI, PW

- Le sequenze angiografiche: 2D e 3D TOF, PC-MRA, CE- MRA

- I principali tipi di artefatto inRM, cause e strategie per evitarli.

Modalità di insegnamento

Lezioni frontali in aula ed esercitazioni con risoluzione collettiva in aula di domande a scelta multipla. Permane la possibilità di fruizione on-line per studenti in isolamento domiciliare o nel caso di peggioramento della situazione pandemica.

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame consta di una prova scritta da un esame orale. Le prove scritte sono composte da domande a risposta multipla (1 risposta sola esatta, senza penalità per risposte errate). Il voto complessivo dello scritto sarà dato dalla media aritmetica delle singole prove. Alla prova orale lo studente potrà accettare il voto dello scritto o cercare di migliorarsi nell'orale. Il voto è espresso in 30esimi.

PER LA FISICA DI BASE DELLA RISONANZA MAGNETICA

- Allen PS (1992) Medical physics monograph No. 21: The physics of MRI. AAPM Summer School Proceedings, American Institute of Physics

- Bloch F (1946) Nuclear induction. Phys Rev 70:460-474

- Bloembergen, Purcell EM, Pound RV (1948) Relaxation effects in nuclear magnetic resonance absorption. Phys Rev 73:679-712

- Canese R, Podo F (1994) Introduzione alla risonanza magnetica ad uso clinico. Principi fisici e strumentazione. Ann Ist Super Sanità 30(1):7-29

- Curry TS, Dowdey JE, Murry RE (1990) Introduction to the physics of diagnostic radiology. Lea & Febiger, Philadelphia

- Haacke EM, Brown RW, Thompson MR, Venkatesan R (1999) Magnetic resonance imaging: physical principles and sequence design. Wiley, New York

- Rinck P (1993) Magnetic resonance in medicine: the basic textbook of the European Magnetic Resonance Forum, 3rd eds. Blackwell Scientific Publications, Oxford, UK

- Stark DD, Bradley WG (1999) Magnetic resonance imaging. Mosby, St Louis

PER LA GENERAZIONE DEI DIVERSI CONTRASTI

- Cittadini G (ed) (1985) Quaderni di tomografia a risonanza magnetica, n. 1. Ecig, Genova

-Plewes DB (1994) The AAPM/RSNA physics tutorial for residents. Contrast mechanisms in spinecho MR imaging. Radiographics 14(6):1389-1404

- McRobbie DW, Moore EA, Graves MJ, Prince MR (2006) MRI from picture to proton (3rd edition). Cambridge University Press, Cambridge

- Mitchell DG, Cohen MS (2003) Principles of MRI. Elsevier Science, Philadelphia, PA

PER LA LOCALIZZAZIONE SPAZIALE DEL SEGNALE e LA FORMAZIONE IMMAGINE

- Coriasco M, Rampado O, Balossino N, Rabellino S (2013) L’immagine digitale in diagnostica
per immagini. Springer, Milano

- Gallagher TA, Nemeth AJ, Hacein-Bey L (2008) An introduction to the Fourier Transform: relationship to MRI. AJR 190:1396-;1405

- Lauterbur PC (1973) Image formation by induced local interactions: examples employing nuclear magnetic resonance. Nature 242:190

- McRobbie DW, Moore EA, Graves MJ, Prince MR (2006) MRI from picture to proton. (3rd edition) Cambridge University Press

- Moratal D, Valles-Luch a, Marti-Bonmati L, Brummers ME (2008) K-Space tutorial: an MRI
educational tool for a better understanding of k-space. Biomed Imaging Interv J 2008 4(1)

- Schoenberg SO, Dietrich O, Reiser MF (2007) Parallel imaging in clinical MR applications. Springer, Berlin

- Thomas SR, Dixon RL (1986) NMR in medicine, the instrumentation and clinical applications.
AAPM, New York

PER LE TECNICHE FONDAMENTALI DELLE SEQUENZE

- Bernstein MA, King KF, Zhou XJ (2004) Handbook of MRI pulse sequences. Elsevier Academic Press

- Fellner F, Fellner C, Held P, Schmitt R (1997) Comparison of spin-echo MR pulse sequences for imaging of the brain. AJNR Am J Neuroradiol 18(9):1617-1625

- Haacke EM, Brown RW, Thompson MR, Venkatesan R (1999) Magnetic resonance imaging: physical principles and sequence design. Wiley & Sons, New York

- Hennig J, Nauerth A, Friedburg H (1986) RARE imaging: a fast imaging for clinical MR. Magnetic Resonance in Medicine 3:823-833

- Jackson EHF, Ginsberg LE, Schomel DF, Leed NE (1997) A review of MRI pulse sequences and techniques in neuroimaging. Surg Neurol 47(2):185-99

- Jung BA, Weigel M (2013) Spin echo magnetic resonance imaging. J Magn Reson Imaging
37(4):805-17

- Markl M, Leupold J (2012) Gradient echo imaging. J Magn Reson Imaging 35(6):1274-89

- Mugler JP (1999) Overview of MR imaging pulse sequences. Magn Reson Imaging Clin N Am
7(4):661-97

- Saloner D (1995) The AAPM/RSNA physics tutorial for residents. An introduction to MR angiography. Radiographics 15(2):453-6

LE SEQUENZE RM e TECNICHE AVANZATE

- Barker PB, Bizzi A, De Stefano N et al (2009) Clinical MR spectroscopy techniques and applications, 1st edn. Cambridge University Press, Cambridge

- Carr HY, Purcell EM (1954) Effects of diffusion on free precession in nuclear magnetic resonance experiments. Phys Rev 94:630-638

- DeLaPaz RL (1994) Echo-planar imaging. RadioGraphics 14:1045-1058

- Drosta DJ, Riddle WR, Clarke GD (2002) Proton magnetic resonance spectroscopy in the brain: Report of AAPM MR Task Group #9

- Haacke EM, Mittal S, Wu Z et al (2009) Susceptibility-weighted imaging: technical aspects and clinical applications, Part I. AJNR Am J Neuroradiol 30:19-;30

- Hagmann P, Jonasson L, Maeder P et al (2006) Understanding Diffusion MR imaging techniques: from scalar diffusion-weighted imaging to diffusion tensor imaging and beyond. Radiographics 26(s1):S205-23

- Price RR, Allison J, Massoth RJ et al (2002) Practical aspects of functional MRI AAPM TG 8.
Med Phys 29:1892:1912

- Salatino A, Berra E, Troni W et al (2013) Behavioral and neuroplastic effects of low-frequency rTMS of the unaffected hemisphere in a chronic stroke patient: a concomitant TMS and fMRI study. Neurocase, doi:10.1080/ 13554794. 2013.826661

- Schaefer PW, Grant PE, Gonzales RG (2000) Diffusion weighted MR imaging of the brain. Radiology 217:331-345

- Stables LA (1999) Analysis of J coupling-induced fat suppression in DIET imaging. Magn Res
136:143-151

- Stejskal EO, Tanner JE (1965) Spin-diffusion measurements: spin echoes in the presence of a time-dependent field gradient. Journal of Chemical Physics 42:288-;292

CONSIDERAZIONI E CORRELAZIONI TRA PARAMETRI E QUALITA' IMMAGINE

- Associazione Italiana di Fisica in Medicina (2004) Raccomandazioni per l’assicurazione di qualità in risonanza magnetica. Report AIFM n. 2

- Haacke EM, Brown RW, Thompson MR, Venkatesan R (1999) Magnetic resonance imaging: physical principles and sequence design. Wiley & Sons, New York

- Mugler JP (1999) Overview of MR imaging pulse sequences. Magn Reson Imaging Clin N Am
7(4):661-97

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