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Bobine a RF per Risonanza Magnetica

La risonanza magnetica (MRI) è una tecnica largamente usata e ben consolidata in medicina in quanto consente una diagnosi precisa e il monitoraggio di diverse malattie. Il sistema di acquisizione delle immagini mediante risonanza magnetica è complesso ed è costituito da diversi dispositivi. In particolare si distinguono:

  • un magnete per la generazione di un campo statico nella regione di interesse (regione dove è presente il campione da analizzare);
  • bobine che generano gradienti di campo magnetico;
  • bobine a radiofrequenza (RF).

In particolare, nel progetto delle bobine RF devono essere garantite specifiche tecniche ben definite, quali:

  • risonanza alla frequenza di Larmor (direttamente proporzionale al campo magnetico statico);
  • adattamento elettromagnetico al carico sotto test;
  • uniformità di campo nella regione del carico del quale si vuole estrarre l'immagine;
  • generazione di campi elettrici di bassa intensità, in modo da rispettare le normative vigenti sui livelli di Rateo Assorbimento Specifico (SAR).

I primi tre problemi esposti possono essere studiati con tecniche tradizionali, che prevedono l'utilizzo di modelli equivalenti a parametri concentrati delle bobine RF. Tuttavia questi ultimi sono accurati finché è possibile considerare le bobine elettricamente corte. Al crescere della frequenza di risonanza, le dimensioni di quest'ultime possono ritenersi comparabili con le lunghezze d'onda e quindi i modelli a parametri concentrati non più precisi. In questo secondo caso, un'analisi completa delle bobine MRI insieme alla valutazione del campo elettrico (e quindi del SAR), può essere messa a punto mediante metodi numerici di simulazione elettromagnetica di tipo full-wave. La simulazione full-wave delle bobine RF per MRI è necessaria specialmente se si considera il trend degli ultimi anni, che mira a realizzare sistemi MRI ad ultra-campo statico per ottenere immagini ad elevata risoluzione.
Presso il laboratorio MRL e in collaborazione con l'INFN di Pisa e il Dipartimento di Scienze della Salute dell'Università de L'Aquila, sono state e vengono tuttora analizzate svariate configurazioni di bobine RF ricorrendo a metodi numerici differenti. Delle strutture analizzate vengono altresì presi in considerazione le distribuzioni di campo elettrico e magnetico, le frequenze di risonanza in assenza ed in presenza di un carico dielettrico semplificato e non, e progettate in modo da rispettare le specifiche descritte.