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Sequenze

Queste diapositive fanno parte di un corso completo e sono a cura dello staff di rm-online.itE’ vietata la riproduzione anche parziale

Definizione

Le sequenze in risonanza magnetica sono sostanzialmente una successione di impulsi specifici che permettono di ottenere dei segnali di ritorno con i quali possono essere ricostruite le immagini che conosciamo.

Classificazione generale

Spin Eco

Inversion Recovery

Gradient Eco

Esistono 3 grandi famiglie di sequenze:

Spin Eco

Spin Eco

GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLEFase 0

La magnetizzazione e’ solo longitudinale. Condizioni di riposo

FASE 1

Le sequenze spin eco utilizzano un impulso iniziale a 90 gradi che va a ribaltare la magnetizzazione longitudinale nel piano trasversale (facendola quindi diventare trasversale).

Spin Eco

GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE

PASSAGGIO TRA FASE 1 E FASE 2

La perdita di magnetizzazione trasversale è data dal rilassamento T1 (spin->lattice) e dal rilassamento T2 (spin->spin).Il rilassamento T2 è fondalmentamente provocato da un defasamento degli spin, che inizia subito dopo l’applicazione del primo impulso a 90° che ribalta la magnetizzazione dal piano longitudinale a quello trasversale.Il defasamento incrementa con il tempo, ma è omogeneo. Questo significa che se (vedi dopo)

Spin Eco

Spin Eco

GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE

FASE 2 La magnetizzazione trasversale diminuita e la longitudinale recuperata

GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLEFASE 3

Viene inviato un impulso a 180° che va a rifocalizzare gli spin, con recupero della trasversale

Fase 4Nuova perdita della trasversale e recupero della longitudinale. In questa fase viene rilevato l’eco di ritorno

Fase 5Ritorno alla longitudinale totale

Spin Eco

Caratteristiche generali delle Spin Eco

Tra le caratteristiche principali delle sequenze Spin Eco quella di essere poco sensibili alle disomogeneita’ del campo magnetico e alle disomogeneita’ locali

Possibilità di avere ponderazioni T1, DP, T2

Spin Eco

Pesatura SE T1TR 400-800msTE 8-18ms

CaratteristicheLiquidi= Ipo

Osso corticale= nero

Osso spongioso=grasso

Grasso= Iper

Muscoli= Iso

SB>SG

Legamenti e menischi= ipo+++Arterie= nereVene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)

Spin Eco

Vantaggi delle SE T1-Ottima risoluzione in tempi limitati- alta sensibilita’ alle lesioni ossee- discreta sensibilita’ alle lesioni epatiche- adatte a rilevare depositi di emosiderina (sanguinamenti)

Svantaggi delle SE T1- Poco sensibile alle lesioni parenchimali

Spin Eco

Pesatura SE DPTR 1500-3000msTE 8-18ms

Spin Eco

Le vere pesature in Densita’ Protonica si ottengono solo con le spin eco pure. Vedremo in seguito che le pesature DP e T2 in SE non sono piu’ usate a causa dei lunghissimi tempi di acquisizione (8minuti). Sequenze molto più veloci si otterranno grazie all’aggiunta di un fattore turbo, che però non permetteru’ piu’ una vera e propria pesatura T2, a causa di un TE effettivo piu’ elevato.

Nell’atto pratico le pesature DP vengono quindi usate prevalentemente in campo osteoarticolare, abbinate alla saturazione spettrale del grasso. Sostanzialmente sono però delle T2, con una forte componente DP.

In campo osteoarticolare le DP FS uniscono i vantaggi delle ponderazioni SE T1 e TSE T2, senza soffrire troppo dei vantaggi delle stesse.

Unica vera applicazione delle SE DP è a livello cerebrale, per chi non può effettuare le FLAIR oppure per chi vuole ottenere il massimo della sensibilità per le microlesioni sottotentoriali.

Pesatura SE T2TR 2000-8000+msTE 60-150+ms

CaratteristicheLiquidi= Iper



Grasso= Iper(TSE) oppure Iso-Iper (SE)

Muscoli= Ipo

SB<SG

Legamenti e menischi= ipo+++

Arterie= nere

Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’) Spin Eco

Vantaggi delle SE T2 (non tse)- Praticamente nessuno- grasso poco iperintenso rispetto a quello che si ottiene con le TSE

Svantaggi delle SE T2- Tempi biblici rispetto a quello che si può ottenere con le tse

Spin Eco

Altre sequenze che utilizzano la tecnica

Spin Eco

-TSE FSE

-TSE ultrapide (HASTE, SSFSE, FSE - ADA ,)

- EPI

TURBO Spin Eco

Spin Eco

GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO A PAROLE

Fase 0


FASE 1

Le sequenze spin eco utilizzano un impulso iniziale a 90 gradi che va a ribaltare la magnetizzazione longitudinale nel piano trasversale (facendola quindi diventare trasversale).

Spin Eco


PASSAGGIO TRA FASE 1 E FASE 2

La perdita di magnetizzazione trasversale è data dal rilassamento T1 (spin->lattice) e dal rilassamento T2 (spin->spin).Il rilassamento T2 è fondalmentamente provocato da un defasamento degli spin, che inizia subito dopo l’applicazione del primo impulso a 90° che ribalta la magnetizzazione dal piano longitudinale a quello trasversale.Il defasamento incrementa con il tempo, ma è omogeneo. Questo significa che se (vedi dopo)

Spin Eco


FASE 2la sequenza invia alcuni (uguali al fattore turbo) impulsi di 180°, che fanno in modo che la fase degli gli spin venga ripetutamente invertita, generando dopo ogni impulso un eco che viene utilizzato dalla macchina per riempire lo spazio K

Spin Eco


Fase 3Dopo un tempo TR, dove la magnetizzazione trasversale e’ completamente persa e la magnetizzazione longitudinale e’ completamente recuperata, si ritorna alla fase 1

Spin Eco

Pesatura TSE T1TR 400-800msTE 8-18msTF 3-5

Caratteristiche (molto simili alle SE)Liquidi= Ipo



Grasso= Iper

Muscoli= Iso

SB>SG


Spin Eco

Vantaggi delle TSE T1-Piu’ veloci delle SE T1 quando il numero di strati non e’ elevato- alta sensibilita’ alle lesioni ossee- discreta sensibilita’ alle lesioni epatiche- adatte a rilevare depositi di emosiderina (sanguinamenti)

Svantaggi delle TSE T1-Poco sensibile alle lesioni parenchimali- minor contrasto parenchimale rispetto alle SE T1

Spin Eco

Pesatura TSE DPTR 1500-3000msTE 8-18msTF 3-8

Spin Eco

Caratteristiche (molto simili alle TSE T2, a parte la ponderazione dei liquidi e dei parenchimi)

Liquidi= Ipo-Iso-Iper a seconda del fattore turbo



Grasso= Iper

Muscoli= Iso

SB<SG


Spin Eco

Vantaggi delle TSE DPUtilizzata tantissimo in campo osteoarticolare, insieme alla saturazione del grasso, perche’ permette di ottenre i vantaggi delle TSE T1 (alta definizione, tempi relativamente brevi, buona sensibilita’ alle lesioni legamentose e meniscali) e delle STIR T2 (alta sensibilita’ alle lesioni infiammatorie anche se circondate da strutture grassose

Svantaggi delle TSE DP- Utilizzata ormai solo in articolare- poco utile se non abbinata alla saturazione spettrale del grasso

Pesatura TSE T2TR 2000-8000+msTE 60-150+msTF 3-40




Grasso= Iper(TSE)

Muscoli= Ipo

SB<SG


Arterie= nere

Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’) Spin Eco

Vantaggi delle TSE T2 (non se)- Immagini ponderate in T2 con buona risoluzione e tempi accettabili- Pochi artefatti da pulsazione vascolare

Svantaggi delle TSE T2- Difficili da valutare le lesioni periventricolari o corticali a livello cerebrale- Grasso iperintenso, molto/troppo simile ai liquidi, quindi:-Lesioni epatiche difficili da localizzare nei fegati steatosici- lesioni ossee difficili da valutare

Spin Eco

Single Shot FSE (HASTE – EXPRESS)

Spin Eco

SSFSETR 800-10000msTE 50-200msTF massimo

Spin Eco

Caratteristiche Liquidi= iper++


Osso spongioso= Lievemente-iper

Grasso= Lievemente-iper

Muscoli= Ipo

SB<SGArterie= artefattiVene= ipo

Spin Eco

Vantaggi delle SSFSE-Sequenza veloce

-Permette apnee brevissime a livello addominale

-Acquisizione di ciascuna immagine singolarmente

-Liquidi altamente iperintensi

-Mmolto usata nelle varie tecniche idro-rm (colangio-rm, uro-rm, mielo-rm)

Svantaggi delle SSFSE- blurring importante-Poco contrasto a livello parenchimale-Risoluzione limitata

Inversion Recovery

IR

Fase 0


FASE 1

impulso iniziale di 180 gradi, che ribalta completamente la magnetizzazione longitudinale, non sul piano trasversale ma su un piano longitudinale opposto che non e’ pero’ una situazione di stabilita’ quindi…...

GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE

PASSAGGIO TRA FASE T1 E FASE 2I tessuti quindi andranno subito incontro ad una risalita

del segnale, mantenendosi sul piano longitudinale, verso lo zero.

Fase 2Dopo un tempo TI (Tempo di inversione) gli spin

verranno nuovamente eccitati da un impulso a 90 gradi e quindi ribaltati sul piano transversale

Se un tessuto, durante il recupero iniziale, si trovava vicino al punto zero, dopo il ribaltamento di 90 gradi avra’ segnale null0.

Spin Eco


Passaggio tra Fase 2 e Fase 3Defasamento degli spin con perdita della

magnetizzazione trasversale

Fase 3Impulso a 180° per rifasare gli spin

Spin Eco


Fase 4Lettura del segnale di ritorno

Passaggio tra fase 4 e fase 5Perdita completa della magnetizzazione trasversale, e

recupero completo della magnetizzazione longitudinale

Fase 5Ritorno alla fase iniziale

Spin Eco


IR

TURBO INVERSION RECOVERY

Caratteristiche generali delle Inversion Recovery

Le sequenze Inversion Recovery sono simili alle Spin Eco, quindi poco sensibili alle disomogeneita’ del campo magnetico e alle disomogeneita’ locali

La ponderazione e’ sostanzialmente basata sul T1, ma l’aspetto delle immagini e’ simile alle T2 (vedi in seguito) IR

Come lavorano le Inversion Recovery

Questo effetto viene quindi utilizzato nella pratica clinica per 2 scopi principale:- Ottenere segnale nullo del grasso- Ottenere segnale nullo dei liquidi puri

Altri scopi sono ad esempio sopprimere nello specifico il segnale della sostanza bianca cerebrale o della sostanza grigia.

Tutto viene gestito da TI (ciascun tessuto puo’ essere annullato usando un TI specifico) IR

STIR (Short Tau Inversion Recovery)

TI corti, a seconda dell’intensita’ di campo possono variare da 70 a 170msA 1,5T TI=150ms

Crea un effetto di soppressione del grasso

Molto utile in tutte le patologie osteoarticolari, ossee, o comunque meglio organi in cui e’ presente del grasso.

IR

TR: 2500-8000ms (deve essere piu’ lungo del T1 dei vari tessuti, perche’ questi devono aver recuperato tutta la magnetizzazione longitudinale prima dell’impulso successivo)

TE= 20-80 ms (piu’ e’ lungo e piu’ la sequenza e’ “contrastata”)

TI= 150 per 1,5T




Grasso= Ipo++

Muscoli= Iso

SB<<SG


Arterie= nere

Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)

STIR

IR

STIR (Short Tau Inversion Recovery)

Vantaggi:-Soppressione del grasso omogenea indipendentemente dalle disomogeneita’ locali e di campo

- Alta sensibilita’ alle lesioni muscolari, ossee, parenchimali, midollari

IR

Svantaggi:- Tempi di acq lunghi- Risoluzione spaziale limitata- Non eseguibili dopo mdc

Flair (FLuid Attenuation Inversion Recovery)

TI lunghi, da 2000 a 2500ms

Crea un effetto di annullamento piu’ o meno importante del segnale dei liquidi puri (liquido cefalo rachidiano)Utilizzata praticamente SEMPRE negli studi RM Encefalo, e saltuariamente negli studi del midollo

IR

TR: 6000-10000ms (deve essere piu’ lungo del T1 dei vari tessuti, perche’ questi devono aver recuperato tutta la magnetizzazione longitudinale prima dell’impulso successivo)

TE= 80-140 ms (deve essere lungo per assicurare la pesatura t2)

TI= 2000-2500

CaratteristicheLiquidi= Ipo+++



Grasso= Iper

Muscoli= Iso

SB<<SG

Arterie= nere

Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)

Flair

IR

Vantaggi:- Annullando il segnale dei liquidi che circondano il parenchima cerebrale non si avranno piu’ problemi a rilevare le alterazioni iperintense della parte piu’ esterna del parenchima (che in T2 normale si sarebbro confuse con l’ipersegnale del liquido cefalorachidiano)- e’ una sequenza molto sensibile alle lesioni edematose o emorragiche del parenchima

Svantaggi:- Praticamente nessuno che possa giustificarne il non utilizzo- livemente meno sensibile nel parenchima sottotentoriale- qualche artefatto da pulsazione del liquor nelle sisterne sottotentoriali IR

Flair (FLuid Attenuation Inversion

Recovery)

gradient ecoLe sequenze gradient eco sono le sequenze piu’ semplici, caratterizzare da un semplice impulso ogni ciclo.L’impulso non ha un angolo fisso come le spin eco o le inversion recovery, ma ha un angolo variabile (solitamente da 0 a 90°) che va a condizionare fortemente il risultato)

Le due principali tecniche di acquisizione gradient eco

FLASH

FISP (o true-FISP)Gradient

Gradient Eco Spoiled

Gradient

Fase 0


FASE 1

impulso iniziale alfa (10-90°), che ribalta parzialmente la magnetizzazione longitudinale sul piano trasversale

GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO SPOILED A PAROLE

Fase 2Ritorno e lettura dell’eco

FASE 3 impulso spoiler per distruggere la magnetizzazione trasversale

residua

FASE 4 ritorno alle condizioni iniziali

GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO SPOILER A PAROLE

Gradient

Gradient Eco Unspoiled (FISP)

Gradient

Fase 0


FASE 1

impulso iniziale (10-90°), che ribalta parzialmente la magnetizzazione longitudinale sul piano trasversale

Spin Eco

GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE

Fase 2Ritorno e lettura dell’eco

FASE 3 progressiva diminuzione della magnetizzazione

trasversale, e progressivo recuper della magnetizzazione longitudinale. Se un nuovo impulso viene inviato, e la magnetizzazione trasversale non e’ ancora esaurita , il ribaltamento della magnetizzazione longitudinale andra’ a sommarla a quella trasversale rimasta, aumentandone il valore

Spin Eco


Fase 4Lettura dell’eco

Fase 5Mentre continua a perdere trasversale e

recuperare longitudinale, arriva nuovo impulso e si torna alla fase 3

Spin Eco


Caratteristiche generali delle Gradient Eco

Sono delle sequenze relativamente sensibili alle disomogeneita’ del campo magnetico e alle disomogeneita’ locali

Possibilità di avere ponderazioni T1 e T2

Gradient

Sottoclassificazione delle gradient eco

Spoiled Gradient Echo

Non turbo:FLASH Fast Imaging using Low Angle Shot (Siemens)SPGR Spoiled GRASS (GE)T1 FFE T1-weighted Fast Field Echo (Philips)

Turbo:Turbo FLASHFastSPGRTFE Turbo Field Eco (Philips)

Steady-State Free Precession (SSFP)

Tipo FIDFISP Fast Imaging with Steady-state Precession (Siemens)GRASS Gradient Recall Acquisition using Steady States (GE)FFE Fast Field Echo (Philips)

Tipo EchoPSIF Reversed FISP (siemens)SSFP Steady State Free Precession (GE)T2-FFE T2-weighted Fast Field Echo (Philips)

Balanced Steady-State Free Precession (bSSFP)True FISP(Siemens)FIESTA Fast Imaging Employing Steady-state Acquisition (GE)b-FFE Balanced Fast Fiel Echo (Philips)

Gradient

Gradient

TR: 50-500ms TE= minimo-10 ms Flip Angle: 45-90° (elevato) dipende dal tr

CaratteristicheSostanzialmente comparabili con quelle delle TSE t1, ma con i vasi arteriosi che possono diventare iperintensi negli strati di entrata (se non vengono saturati)

Gradient eco T1 Le caratteristiche delle sequenze gradient eco e’ estremamente variabile in relazione al tipo di sequenza utilizzata, ed e’ quindi difficile dare una definizione precisa sui parametri e sugli aspetti classici dell’immagine

Vantaggi:- Sequenze molto veloci- se utilizzate con tecnica 3d possono essere acquisiti voxel isotropici- utilizzate in angiografia tof o CE- possibilita’ di ottenere immagini in fase e fuori fase

Svantaggi:- Elevata Sensibilita’ alla disomogenita’ osso-aria e alla presenza di metalli- sensibilimente meno sensibile delle TSE alla rilevazione dell’enhancement parenchimale

Gradient eco t1

Gradient

TR: 400-800ms TE= minimo-12-25 ms Flip Angle: 20-30° (basso)

CaratteristicheSostanzialmente comparabili con quelle delle TSE t1, ma con i vasi arteriosi che possono diventare iperintensi negli strati di entrata (se non vengono saturati)

Gradient eco T2*

Gradient

Le caratteristiche delle sequenze gradient eco e’ estremamente variabile in relazione al tipo di sequenza utilizzata, ed e’ quindi difficile dare una definizione precisa sui parametri e sugli aspetti classici dell’immagine

Vantaggi:- Sequenze molto sensibili alle lesioni legamentose e meniscali- sequenze molto sensibili ai depositi di emosiderina o al materiale paramagnetico come emorragie

Gradient eco t2*

Svantaggi:- Elevata Sensibilita’ alla disomogenita’ osso-aria e alla presenza di metalli

ECO-PLANARILe sequenze eco-planari sono delle sequenze velocissime. Utilizzano delle oscillazioni velocissime dei gradienti che permettono il riempimento di tutto il k-spazio in frazioni di secondo.

Purtroppo hanno un SNR limitato, sono molto sensibili al chemical shift e alle disomogeneita’ di campo.

Usate molto nei pazienti non collaboranti, per le sequenze di diffusione, e nell’imaging funzionale.

EPI

Qualche immagine eco planare

Diamo un colore alle sequenze

Un po’ di colore…..

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