prima lez rm 2013

RISONANZA MAGNETICA: APPLICAZIONI CLINICHE

Dott.ssa Angeretti M. Gloria

Università degli Studi dell’InsubriaCorso di Laurea in Tecniche di

Radiologia Medica

Fra tutte le metodiche di Imaging fino ad ora sviluppate, la Risonanza Magnetica (RM) è quella più versatile, in quanto è in grado di fornire informazioni morfologiche, cinetiche, funzionali (RM funzionale) e biochimiche (Spettroscopia) dei diversi distretti corporei.

La RM ha inoltre l’importante vantaggio di non impiegare radiazioni ionizzanti, caratteristica che la rende ampiamente utilizzabile in età pediatrica.

RISONANZA MAGNETICA

Tecnica tomografica- analogamente alla TC ed all’Ecografia- che fornisce immagini corrispondenti a sezioni delle strutture corporee esaminate utilizzando campi magnetici e radiofrequenze (RF).

RISONANZA MAGNETICA

L’imaging RM si fonda sul segnale ricavato dalla applicazione di radiofrequenze (RF) su nuclei di idrogeno (H) immersi in un campo magnetico statico (CMS).

RISONANZA MAGNETICA

GENESI DEL SEGNALE

Nella genesi del segnale RM si distinguono 3 momenti fondamentali:

-inserimento del sistema dei nuclei di H in un CMS di forte intensità;

-invio dell’impulso RF;

-cessazione dell’impulso.

RISONANZA MAGNETICA

- il paziente è posto in un campo magnetico statico (CMS)

- è inviato un impulso di radiofrequenza - viene interrotto l'impulso di radiofrequenza - il paziente emette un segnale che viene rilevato ed usato per la ricostruzione delle immagini.

SEGNALE

Fasi di un esame RM

z

y

x

IMPULSO RF

z

x

y

RILASSAMENTO T2

z

y

x

z

y

x

y

RILASSAMENTO T1

CESSAZIONE DELL’IMPULSO RF

PARAMETRI DEL SEGNALE

Le caratteristiche del segnale RM dipendono da vari fattori tra cui la “numerosità” dei nuclei per unità di volume, l’entità e l’efficacia degli scambi termodinamici che intervengono tra il sistema degli spin e l’ambiente molecolare che li circonda (definito “reticolo”) e dal numero di interazioni all’interno del sistema di nuclei.

PARAMETRI DEL SEGNALE

L’intensità del segnale emesso dipende principalmente da tre parametri:

DENSITA’ PROTONICA (DP) del tessuto in esame, che esprime il numero dei nuclei di idrogeno risonanti per unità di volume di tessuto: l’intensità del segnale è direttamente proporzionale alla DP.

Tempo di rilassamento T1, che esprime la velocità con cui il sistema cede energia al termine dell’impulso RF ripristinando le condizioni iniziali, ovvero il tempo necessario per recuperare la MML; dipende dagli scambi termodinamici tra spin e reticolo inteso come ambiente molecolare.

Tempo di rilassamento T2, che descrive la velocità con cui decade la coerenza di fase nel movimento di precessione dei protoni, ovvero il tempo con cui il sistema perde la MMT; è espressione delle interazioni tra spin e spin.

SEQUENZE

Il segnale ottenuto è troppo debole e precoce per poter essere utilizzato per la creazione di un’immagine, pertanto è necessario generare un’eco del segnale originario, utilizzando non un unico impulso di RF, ma una serie di impulsi opportunamente prestabiliti: le sequenze consistono nell’ordinato invio di onde di RF.

Le sequenze sono caratterizzate dal “tempo di ripetizione” (TR) che è il tempo che intercorre tra un impulso RF e quello successivo e dal “tempo di eco” (TE), che è il tempo che intercorre tra l’impulso RF e la generazione dell’eco.

SEQUENZE

Variando opportunamente il TR e il TE è possibile ottenere sequenze differenti di impulsi in grado di esaltare le caratteristiche di T1, T2 e DP dei distretti esaminati.

Si definiscono T1-pesate le sequenze caratterizzate da TR e TE brevi; si definiscono T2-pesate le sequenze caratterizzate da TR e TE lunghi; si definiscono infine DP-pesate le sequenze caratterizzate da TR lunghi e TE brevi.

SEQUENZE

CONTRASTO T1 (SEQUENZE T1 PESATE)

Le tonalità di grigio con cui sono rappresentate le varie strutture anatomiche dipendono dal loro T1. Più lungo è il T1, meno luminoso è il segnale.

Le strutture caratterizzate da un T1 breve (es. il tessuto adiposo) recuperano totalmente la MML prima dell’impulso RF successivo e “rispondono” con un segnale elevato (IPERINTENSE); le strutture caratterizzate da un T1 lungo( es. l’acqua od il tessuto osseo compatto), non avendo ancora recuperato totalmente la MML, rispondono solo parzialmente all’impulso RF successivo e forniscono un segnale meno intenso (IPOINTENSE)

I tessuti caratterizzati da un T1

− breve (es. il tessuto adiposo) recuperano totalmente la MML prima dell’impulso RF successivo e “rispondono” con un segnale elevato (IPERINTENSI);

− lungo (acqua,tessuto cicatriziale), non avendo ancora recuperato totalmente la MML, rispondono solo parzialmente all’impulso RF successivo e forniscono un segnale meno intenso (IPOINTENSI)

RM. Sequenze T1 pesate

Sequenza T1 pesata(TR/TE brevi)

SEQUENZE

CONTRASTO T2 (SEQUENZE T2 PESATE)

Le tonalità di grigio con cui sono rappresentate le varie strutture anatomiche dipendono dal loro T2. Più lungo è il T2, più luminoso è il segnale.

Le strutture caratterizzate da un T2 breve (es. il tessuto osseo compatto) perdono totalmente la MMT prima dell’impulso RF successivo e “rispondono” con un basso segnale (IPOINTENSE); le strutture caratterizzate da un T2 lungo( es. l’acqua), avendo ancora conservato parzialmente la MMT, rispondono all’impulso RF successivo con un segnale elevato (IPERINTENSE)

I tessuti caratterizzati da un T2

- lungo (liquidi), mantenendo a lungo la coerenza di fase (e quindi l’MMT), “rispondono” con segnale elevato e appaiono IPERINTENSI

- breve (tessuto cicatriziale) appaiono IPOINTENSI

- intermedio (muscoli) appaiono ISOINTENSI.

RM. Sequenze T2 pesate

Sequenza T2 pesata (TR/TE lunghi)

SEQUENZE

I vari tessuti e fluidi che costituiscono l’organismo umano sono dotati di tempi di rilassamento T1 e T2 specifici che spiegano la loro diversa intensità di segnale nelle immagini RM.

Es.: l’acqua libera è caratterizzata da un T1 lungo (impiega molto tempo per recuperare la MML) che si traduce in una sequenza T1 pesata in un segnale IPOINTENSO; d’altra parte è dotata di un T2 lungo (mantiene a lungo la MMT) e risulta IPERINTENSA nelle sequenze T2 pesate.

Per contro il tessuto fibro-cicatriziale e l’osso compatto, che hanno un lungo tempo di rilassamento T1 ed un breve tempo di rilassamento T2, sono ipointensi sia in T1 che in T2.

SEQUENZA T1 SEQUENZA T2

SEQUENZE

SICUREZZA IN RISONANZA MAGNETICA

Esistono rischi potenziali associati all’uso di apparecchiature diagnostiche di RM che interessano non solo i pazienti, ma anche gli operatori, gli accompagnatori e tutti coloro che anche occasionalmente si trovano a dover lavorare a contatto con una RM.


I rischi potenziali associati all’uso di apparecchiature diagnostiche di RM sono legati a tre agenti fisici:

- campo magnetico statico

- assorbimento di energia elettromagnetica

- campi magnetici variabili nel tempo

Il pz è sottoposto a tutti e tre i fenomeni, mentre gli operatori sono di solito sottoposti solo al campo magnetico statico.

NORMATIVA DI RIFERIMENTO: D.M. 2.8.91


PERICOLI ASSOCIATI AL CAMPO MAGNETICO

STATICO:

TUTTI GLI OGGETTI MAGNETIZZABILI SONO

ATTRATTI VIOLENTEMENTE VERSO IL SUO

INTERNO: EFFETTO PROIETTILE.

- POTENZIALE RISCHIO DI DANNO SIA ALLE

PERSONE CHE SI TROVANO NEL TRAGITTO, SIA AL

TOMOGRAFO.


- E’ PROIBITO INTRODURRE MATERIALI MAGNETIZZABILI

ALL’INTERNO DELLA SALA MAGNETE (bombole di gas,

estintori, carrelli, barelle, monete, pinze, forbici, ecc);

- LE PERSONE CON IMPIANTI MAGNETIZZABILI NON DEVONO

ENTRARE NEL LOCALE MAGNETE (schegge metalliche, pace-

maker, ecc).


Effetto proiettile:

È dovuto alla attrazione magnetica di un oggetto verso il magnete.

Questo fenomeno comporta un rischio di impatto sia con il paziente o

l'operatore che si trovino nel tragitto, sia per il magnete che può

risultare seriamente danneggiato. A seconda del tipo di magnete e

dell'intensità del campo generato esistono linee di campo magnetico

che si estendono per una certa distanza nell'ambiente.

Il campo magnetico statico è suddiviso per convenzione in zona 1

(l'area circostante l'isocentro magnetico, che è contenuta all'interno

del magnete) e zona 2 (l'area esterna al magnete che è strutturata

con gradienti di intensità decrescente in senso centrifugo).


Effetto proiettile:

- Gli oggetti in zona 1 subiscono una torsione cioè una forza

rotazionale: se l'oggetto è all'interno del corpo ciò

comporterà una possibile lesione dei tessuti circostanti.

- Un oggetto in zona 2 oltre a subire una interazione

rotazionale è soggetta ad una forza di traslazione.

Quest'ultima sarà diretta verso il centro del magnete. Questa

forza di traslazione è il principio su cui si fonda l'effetto

proiettile.


ENERGIA ELETTROMAGNETICA A RF

L’interazione delle radiazioni non ionizzanti con la materia vivente può comportare alterazioni ultrastrutturali delle cellule a livello dei vari organi ed apparati, che si traduce in uno scambio di energia.


Assorbimento di energia elettromagnetica: alle frequenze di interesse clinico l’effetto biologico dell’assorbimento è limitato ad una dissipazione termica e quindi ad un riscaldamento dei tessuti (effetto termico)

l’esposizione è prevalentemente limitata alla parte esaminata

in prossimità della bobina a RF possono verificarsi effetti di surriscaldamento locale

possono verificarsi effetti non termici di polarizzazione delle molecole in genere considerati reversibili.


Assorbimento di energia elettromagnetica: LIMITE PER PZ, VOLONTARI SANI E LAVORATORI: INNALZAMENTO TEMPERATURA CORPOREA < 0,5° C :

In condizioni ambientali adeguate (temperatura ambientale < 22° c , umidità relativa < 50%) il rispetto di tale soglia è assicurato se per il SAR (rateo di assorbimento specifico medio: potenza assorbita per unità di massa espressa in Watt per Kg) al corpo intero (mediato su 15 min) vengono rispettati i seguenti limiti:

Esposizione < 15 min: SAR < 2 W/Kg


Assorbimento di energia elettromagnetica: E’ POSSIBILE ESTENDERE L’ESPOSIZIONE DEI PZ E DEI VOLONTARI SANI, PREVIA VALUTAZIONE DEL MEDICO RESPONSABILE DELL’ESAME, SINO AD UN INNALZAMENTO MASSIMO DELLA TEMPERATURA CORPOREA DI 1° C.

In nessun caso il valore medio del SAR localizzato in distretti corporei può essere tale da indurre un innalzamento della temperatura locale > 38° C in qualunque tessuto della testa, > 39° C in qualunque tessuto del tronco e 40° C in qualunque tessuto degli arti.


Assorbimento di energia elettromagnetica:

Ustioni:

In genere sono causate dall'introduzione di materiale elettrico

conduttivo all'interno del magnete. Tipici oggetti che teoricamente

possono scaldarsi per effetto di questi fenomeni sono gli elettrodi

per elettrocardiogramma, estremi delle bobine che possono essere

in contatto con la superficie cutanea del paziente, tatuaggi ricchi di

pigmento a base di ossido di ferro. Sia tatuaggi permanenti che

cosmetici contengono particelle di ossido di ferro e di altri metalli e

all'interno del campo magnetico possono provocare sensazioni di

calore, formicolio, gonfiore, irritazione cutanea locale durante

l'esecuzione dell'esame rende.


Campi magnetici variabili nel tempo

Durante l’esame RM i campi magnetici variabili nel tempo associati all’accensione e spegnimento rapido dei gradienti di localizzazione spaziale, inducono potenziali elettrici e correnti circolanti nel corpo del pz :

Effetti fisiopatologici:

-Alterazione del potenziale d’azione di cellule eccitabili;

- stimolazioni neuromuscolari;

- fibrillazione cardiaca.


PERICOLI ASSOCIATI ALL’USO DI LIQUIDI CRIOGENI (utilizzati

come refrigeranti):

Il magnete superconduttore è raffreddato con ELIO LIQUIDO:

criogeno con temperatura di ebollizione estremamente

bassa ed evapora velocemente a temperatura ambiente:

-T di ebollizione: - 269° C

- inodore, non infiammabile, non tossico

- evaporando produce nebbia fredda che si espande.


PERICOLI ASSOCIATI ALL’USO DI LIQUIDI CRIOGENI (utilizzati

come refrigeranti):

A t ambiente (20°C) 1 l di elio liquido può produrre circa 700

l di elio gassoso.

Rischi:

-Lesioni da freddo: ustioni

- pericolo di soffocamento: concentrazione di ossigeno <

11% non compatibile con la respirazione umana.

EVACUARE LA STANZA !!!


MALFUNZIONAMENTO DI DISPOSITIVI ELETTRONICI O MECCANICI Dispositivi con valvola analogica, motori elettrici, trasformatori, ecc. Presidi che utilizzano la magnetizzazione per rimanere attaccate ad un paziente (alcuni dispositivi dentali), alcuni impianti che sono attivati elettronicamente, magneticamente o meccanicamente. I pacemaker possono risultare malfunzionanti, stimolando al momento sbagliato o con una frequenza troppo elevata. Il tracciato ECG può risultare distorto con alterazioni delle onde T. In letteratura sono riportati almeno dieci decessi dovuti ad introduzione nella sala rm di pazienti con pacemaker.


DANNO DA RUMORE

Viene generato dai gradienti. I rumori generati possono anche

raggiungere i 115 dB quando la soglia considerata limite è di 90. Il

rumore può causare disturbi variabili dal semplice fastidio fino alla

perdita temporaneo o permanente dell'udito: gli effetti sono

maggiormente significativi se il paziente è anziano, psichiatrico o

sotto terapia farmacologica o ototossica, oppure in caso del feto e

del neonato. Il potenziale rischio può essere controllato facendo

indossare sempre le cuffie anti rumore o i tappi auricolari.


NORME OPERATIVE DI SICUREZZA DA OSSERVARE NEI

CONFRONTI DEI PZ, VOLONATRI E VISITATORI:

1) Prima dell’esame pz e volontari devono essere informati

dal medico responsabile:

- sulla natura del metodo

- sui possibili effetti claustrofobici dell’analisi

- sugli eventuali rischi dell’esposizione


NORME OPERATIVE DI SICUREZZA DA OSSERVARE NEI CONFRONTI

DEI PZ, VOLONATRI E VISITATORI:

Eventuale stato di gravidanza: ad oggi non sono noti

effetti deleteri sul feto in relazione all’esposizione RM.

-donne in gravidanza possono essere sottoposte in qualsiasi momento ad indagine RM previa valutazione dei rischi/benefici, se non esistono indagini alternative, se le informazioni RM possono essere vitali per la madre o il feto, se non è possibile aspettare il termine della gravidanza.




2) L’esame può essere effettuato solo dopo che il pz,

informato, abbia accettato (in caso di minore il consenso

spetta al genitore o al tutore;

3) Eventuale stato di gravidanza;

4) E’ assolutamente vietato introdurre pz portatori di pace-

maker ecc

5) Prima dell’esame il medico responsabile dovrà accertarsi

delle eventuali controindicazioni (modulo da compilare)




6) ACCESSO del pz:

-questionario;

- far depositare tutti gli oggetti metallici;

- far spogliare il pz fatta eccezione per gli indumenti intimi e

far indossare l’apposito camice;

- controllare con metal-detector

- fornire gli appositi tappi auricolari




7) Precludere ogni possibile accesso accidentale da parte di

persone non autorizzate e con controindicazioni

8) Comunicare con il pz durante l’esame


SOMMINISTRAZIONE DI MDC: in nessun caso è possibile

somministrare mdc al paziente se non in presenza del medico

responsabile dell’indagine. Il paziente deve essere informato e

deve acconsentire alla somministrazione.

-reazioni avverse: più frequenti in pz che in passato hanno manifestato r avverse al mdc; più frequenti nei pz asmatici; più frequenti nei pz poli-allergici; più frequenti nei pz che in passato hanno avuto r avverse al mdc iodato.

-ad oggi non esistono linee guida per i pz a rischio: si consiglia di cambiare tipo di mdc nei pz che hanno manifestato in precedenza r avverse e si consiglia di utilizzare una pre-medicazione con cortisonici o antistaminici nei pz poli-allergici.

MEZZI DI CONTRASTO IN RISONANZA MAGNETICA

Numerosi sono oggi i mezzi di contrasto

disponibili per gli studi con Risonanza Magnetica;

quelli con maggiore utilizzo sono complessi a

base di gadolinio.

Attualmente sono nove i composti a base di

gadolinio approvati in uno o più Paesi nel mondo,

che differiscono riguardo il range di indicazioni

approvate, la dose raccomandata, le

controindicazioni e particolari condizioni di

“allerta”.


Agenti di Gadolinio approvati per uso clinicoGadopentate dimeglumine (Magnevist®) Europa,USA,Gadodiamide (Omniscan®) Europa,USAGadoterate meglumina (Dotarem®) EuropaGadoteridolo (ProHance®) Europa,USA,Gadobenate dimeglumine (MultiHance®) Europa, USAGadobutrolo (Gadovist®) EuropaGadoversetamide (OptiMARK®) Europa,USAGadoxetico di sodio(Primovist®) (EOVIST®) EuropaGadofosveset trisodico (Vasovist®) Europa


Meccanismo d’azioneI mezzi di contrasto paramagnetici per risonanza magnetica sono costituiti da uno ione di gadolinio (GdO3+), elemento di transizione delle terre rare dei lantanidi, dotato di suscettibilità magnetica per l’ elevato numero di elettroni spaiati (7 per il gadolinio).I composti di Gadolinio sono in grado di modificare la propria condizione magnetica in presenza di un campo esterno ed influenzare positivamente il campo magnetico locale e pertanto i tempi di rilassamento.In particolare essi determinano l’ accorciamento del T1 con enhancement positivo dei tessuti nei quali diffondono.


Meccanismo d’azioneLo ione gadolinio libero è altamente tossico e per annullare tale effetto, senza modificarne sostanzialmente le proprietà paramagnetiche, per gli scambi energetici alla base delle modificazioni dei tempi di rilassamento T1 e T2, vengono utilizzati chelanti in grado di legare lo ione di gadolinio e garantire la stabilità della molecola evitando il rilascio nell’organismo di GdO3+ liberi.In base alla struttura del chelante i composti di Gadolinio vengono classificati in due categorie: a struttura ciclica ed a struttura lineare.


In base alla struttura del chelante i composti di Gadolinio vengono

classificati in due categorie: a struttura ciclica ed a struttura

lineare.

Numerosi studi hanno suggerito che la rottura del legame tra lo ione

di gadolinio (GdO3+) ed il chelato occorre con maggiore probabilità

con gli agenti a struttura lineare rispetto a quelli con struttura

ciclica.

Per evitare che questa dissociazione sia causa di possibile rilascio di

Gd libero, gli agenti di contrasto a struttura lineare presentano in

generale, nella formulazione finale, un eccesso di ligante libero.

Oltre che per struttura del ligante e carica molecolare, i 9 agenti di

gadolinio differiscono tra loro per alcune proprietà chimico fisiche le

più importanti delle quali riguardano la relassività molecolare, le

costanti termodinamica, condizionale e cinetica, le modalità di

escrezione.

· La relassività molecolare descrive l’efficacia della molecola nel determinare una alterazione locale dei tempi di rilassamento T1 e T2 e, dunque, l’efficacia come mezzo di contrasto.Tale aspetto può influenzare la scelta di dosaggi più bassi per ottenere un analogo effetto di ehancement.

· Le costanti termodinamiche (costante condizionale K’ e costante di stabilità cinetica) descrivono l’affinità del chelante per il gadolinio, in sostanza la capacità del chelante a tenere legato lo ione gadolinio.

. Eliminazione del mezzo di contrasto: gli agenti di gadolinio, analogamente ai mdc iodati, sono mdc extracellulari che, dopo una velocissima fase intravascolare, diffondono nello spazio extracellulare per essere successivamente eliminati dall’organismo attraverso l’emuntorio renale.

Indicazioni dei mezzi di contrasto paramagneticiLe indicazioni principali per l’utilizzo dei mezzi di contrasto paramagnetici, utilizzati per l’ imaging del sistema nervoso centrale e del corpo sono indirizzate a migliorare la:· identificazione di alterazioni vascolari,· identificazione di lesione in virtù dell’incremento di contrasto che si viene a determinare tra tessuto normale/patologico,· caratterizzazione di lesione mediante studio della perfusione parenchimale.


SOMMINISTRAZIONE DI MDC: FIBROSI SISTEMICA NEFROGENICA:

Si è manifestata in pz affetti da insufficienza renale, dopo la

somministrazione di mdc paramagnetico GADODIAMIDE

(OMNISCAN). Questa malattia causa una deposizione di tessuto

fibroso a livello della pelle e degli organi interni: la pelle diviene

spessa, ruvida, causando contratture disabilitanti; il

coinvolgimento degli organi interni può essere fatale.


-Poco più di 300 casi di NSF in pz con grave IRC o IRA sono riportati in letteratura.-maggiore incidenza entro poche settimane-mesi dalla somministrazione di mdc

-sebbene molti casi siano lievi e limitati a manifestazioni cutanee, circa il 5% ha decorso fulminante con esito mortale. - Possibilità terapeutiche limitate: enfatizzare la prevenzione. -Recenti raccomandazioni: cautela in pz con FILTRATO GLOMERULARE < 30 mL/min; il rispetto di questo limite ha dato come risultato l’assenza di nuove segnalazioni nel 2008 e 2009.


- Primo caso: 1997 dopo alta dose di gadolinio in pz con IRC.

- Gadolinio nel tessuto prelevato

FATTORI DI RISCHIO: - Insuff. renaleLa maggior parte dei casi si sono manifestati in pz dializzati o in pz con disfunzione renale in fase terminale, con GFR < 15 mL/min. -Dose di mdcMaggior rischio nell’utilizzo di alte dosi e con mdc lineari nonionici. -Eventi che favoriscono stati infiammatories recenti interventi chirurgici, infezioni ecc.

-Età Picco di incidenza 50–60 anni

Conclusioni: la NSF è stata virtualmente eliminata utilizzando cautela nella somministrazione di gadolinio nel pz con grave IR: -pz con GFR < 30 mL/min-Limitare la dose-Dialisi immediatamente dopo l’ndagine RM per favorire la rapida eliminazione del gadolinio

prima lez rm 2013

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