Cos'è la risonanza magnetica?

La risonanza magnetica (MRI) è la tecnica di neuroimaging più utilizzata nelle neuroscienze per i suoi numerosi vantaggi, i principali sono che si tratta di una tecnica non invasiva ed è la tecnica di risonanza magnetica con la più alta risoluzione spaziale.

Essendo una tecnica non invasiva, non è necessario aprire alcuna ferita per eseguirlo ed è anche indolore. La sua risoluzione spaziale consente di identificare le strutture al millimetro, ha anche una buona risoluzione temporale, inferiore alla seconda, anche se questo non è buono come altre tecniche, come l'elettroencefalogramma (EEG).

La sua alta risoluzione spaziale consente di indagare aspetti e caratteristiche morfologiche a livello tissutale. Come il metabolismo, il volume del sangue o l'emodinamica.

Questa tecnica è considerata innocua, vale a dire che non produce alcun danno nell'organismo della persona a cui è fatto, per questo motivo è anche indolore. Anche se il partecipante deve entrare in un campo magnetico, questo non rappresenta un rischio per l'individuo, poiché questo campo è molto piccolo, di solito uguale o inferiore a 3 tesla (3 T).

Ma non tutti sono vantaggi, la RM è una tecnica difficile da eseguire e analizzare, quindi i professionisti devono eseguire un addestramento preliminare. Inoltre, sono necessari impianti e macchinari costosi, quindi hanno un costo spaziale ed economico elevato.

Essendo una tecnica così complessa, è necessario un team multidisciplinare per usarlo. Questa squadra di solito include un fisico, qualcuno che conosce la fisiopatologia (come un neuroradiologo) e qualcuno che progetta gli esperimenti, per esempio un neuropsicologo.

In questo articolo, la base fisica della risonanza magnetica sarà spiegata sopra, ma si concentrerà principalmente sulle basi psicofisiologiche e sulle informazioni pratiche per le persone che devono sottoporsi a una risonanza magnetica.

Basi psicofisiologiche di risonanza magnetica

Il funzionamento del cervello si basa sullo scambio di informazioni attraverso sinapsi chimiche ed elettriche.

Per svolgere questa attività è necessario consumarlo e il consumo di energia viene effettuato attraverso un complesso processo metabolico che, in breve, si traduce in un aumento di una sostanza chiamata adenosina trifosfato, meglio conosciuta come ATP, che è il fonte di energia che il cervello utilizza per funzionare.

L'ATP è costituito dall'ossidazione del glucosio, quindi, affinché il cervello funzioni, l'ossigeno e il glucosio devono essere consegnati. Per darti un'idea, un cervello a riposo consuma il 60% di tutto il glucosio che consumiamo, circa 120 g. Quindi, se il glucosio o l'apporto di ossigeno fossero interrotti, il cervello subirebbe danni.

Queste sostanze raggiungono i neuroni che li richiedono attraverso la perfusione sanguigna, attraverso i letti capillari. Pertanto, maggiore è l'attività cerebrale, maggiore è la necessità di glucosio e ossigeno, e con un aumento del flusso ematico cerebrale in modo localizzato.

Quindi, per verificare quale area del cervello è attiva, possiamo osservare il consumo di ossigeno o glucosio, l'aumento del flusso cerebrale regionale e i cambiamenti nel volume ematico cerebrale.

Il tipo di indicatore da utilizzare dipenderà da più fattori, tra cui le caratteristiche dell'attività da eseguire.

Diversi studi hanno dimostrato che quando la stimolazione cerebrale si verifica per un periodo prolungato, i primi cambiamenti osservati sono glucosio e ossigeno, quindi vi è un aumento del flusso cerebrale regionale, e se la stimolazione continua, ci sarà un aumento del volume totale del cervello (Clarke & Sokoloff, 1994, Gross, Sposito, Pettersen, Panton, & Fenstermacher, 1987, Klein, Kuschinsky, Schrock, & Vetterlein, 1986).

L'ossigeno viene trasportato attraverso i vasi sanguigni cerebrali attaccati all'emoglobina. Quando l'emoglobina contiene ossigeno, viene chiamata ossiemoglobina e quando viene lasciata senza di essa, deossiemoglobina. Quindi, quando inizia l'attivazione del cervello, c'è un aumento localizzato dell'ossiemoglobina e una diminuzione della deossiemoglobina.

Questo equilibrio produce un cambiamento magnetico nel cervello che è ciò che viene raccolto nelle immagini MR.

Come è noto, l'ossigeno intravascolare viene trasportato legato all'emoglobina. Quando questa proteina è piena di ossigeno, si chiama ossiemoglobina e quando viene rilasciata diventa deossiemoglobina.

Durante l'attivazione cerebrale si avrà un aumento locoregionale dell'ossiemoglobina arteriosa e capillare, tuttavia la concentrazione di deossiemoglobina diminuirà a causa, come spiegato sopra, della diminuzione del trasporto di ossigeno nei tessuti.

Questa diminuzione della concentrazione di deossiemoglobina, dovuta alla sua proprietà paramagnetica, causerà un aumento del segnale nelle immagini fMRI.

In sintesi, la risonanza magnetica si basa sull'identificazione dei cambiamenti emodinamici dell'ossigeno nel sangue, attraverso l'effetto BOLD, sebbene i livelli di flusso sanguigno possano anche essere dedotti indirettamente attraverso metodi come imaging e perfusione e ASL ( spin arteriosa etichettatura ).

Meccanismo di effetto BOLD

La tecnica di risonanza magnetica più utilizzata oggi è quella eseguita in base all'effetto BOLD. Questa tecnica consente di identificare i cambiamenti emodinamici grazie ai cambiamenti magnetici prodotti nell'emoglobina (Hb).

Questo effetto è piuttosto complesso, ma cercherò di spiegarlo nel modo più semplice possibile.

Il primo a descrivere questo effetto furono Ogawa e la sua squadra. Questi ricercatori hanno capito che quando Hb non contiene ossigeno, la deossiemoglobina è paramagnetica (attrae i campi magnetici), ma quando completamente ossigenata (oxyHb) cambia e diventa diamagnetica (respinge i campi magnetici) (Ogawa, et al ., 1992).

Quando c'è una maggiore presenza di deossiemoglobina il campo magnetico locale viene alterato e i nuclei hanno bisogno di meno tempo per tornare alla loro posizione originale, quindi c'è un segnale T2 più basso, e viceversa, più oxiHb più lento è il recupero dei nuclei e il segnale negativo T2 è ricevuto.

In sintesi, la rilevazione dell'attività cerebrale con il meccanismo dell'effetto BOLD si presenta come segue:

1. L'attività cerebrale di un'area specifica aumenta.
2. I neuroni attivati ​​richiedono ossigeno, per ottenere energia, che acquistano dai neuroni che li circondano.
3. L'area intorno ai neuroni attivi perde ossigeno, quindi, all'inizio, la deossiemoglobina aumenta e il T2 diminuisce.
4. Alla fine dei tempi (6-7 secondi) la zona recupera e aumenta l'oxyHb, quindi il T2 aumenta (tra 2 e 3% utilizzando campi magnetici di 1, 5 T).

Risonanza magnetica funzionale

Grazie all'effetto BOLD, è possibile eseguire risonanze magnetiche funzionali (fMRI). La risonanza magnetica funzionale differisce dalla risonanza magnetica secca in quanto, nel primo, il partecipante esegue un esercizio mentre esegue una risonanza magnetica, in modo che la sua attività cerebrale possa essere misurata durante l'esecuzione di una funzione e non solo a riposo .

Gli esercizi consistono in due parti, durante il primo il partecipante svolge il compito e poi viene lasciato riposare durante il tempo di riposo. L'analisi fMRI viene eseguita confrontando voxel con voxel le immagini ricevute durante il completamento dell'attività e al momento del riposo.

Pertanto, questa tecnica consente di correlare l'attività funzionale con l'anatomia cerebrale con un'alta precisione, cosa che non accade con altre tecniche come l'EEG o la magnetoencefalografia.

Sebbene l'fMRI sia una tecnica abbastanza accurata, misura indirettamente l'attività cerebrale e ci sono più fattori che possono interferire con i dati ottenuti e modificare i risultati, sia interni al paziente o esterni, come le caratteristiche del campo magnetico o la post-elaborazione.

Informazioni pratiche

Questa sezione spiegherà alcune informazioni che potrebbero essere di interesse se devi partecipare a uno studio di risonanza magnetica, controllo paziente o sano.

La risonanza magnetica può essere eseguita in quasi tutte le parti del corpo, i più comuni sono l'addome, cervicale, torace, cervello o cranico, cuore, lombare e pelvico. Qui il cervello verrà spiegato poiché è il più vicino al mio campo di studi.

Come viene eseguito il test?

Gli studi di risonanza magnetica devono essere effettuati in centri specializzati e con le strutture necessarie, come ospedali, centri di radiologia o laboratori.

Il primo passo è quello di vestire in modo appropriato, è necessario rimuovere tutte le cose che hanno il metallo in modo da non interferire con la risonanza magnetica.

Quindi ti verrà chiesto di giacere su una superficie orizzontale che viene inserita in una sorta di tunnel, che è lo scanner. Alcuni studi richiedono di sdraiarsi in un certo modo, ma, di solito, di solito è capovolto.

Mentre la risonanza magnetica viene eseguita non sarai solo, il medico o la persona che controlla la macchina saranno collocati in una stanza collegata protetta dal campo magnetico che di solito ha una finestra per vedere tutto ciò che accade nella stanza della risonanza magnetica. Questa stanza ha anche monitor dove il responsabile può vedere se tutto sta andando bene mentre viene eseguita la risonanza magnetica.

Il test dura da 30 a 60 minuti, anche se può durare più a lungo, soprattutto se si tratta di una risonanza magnetica, in cui è necessario eseguire gli esercizi che si indicano mentre la risonanza magnetica raccoglie l'attività cerebrale.

Come prepararsi per il test?

Quando ti viene detto che deve essere eseguito un test di risonanza magnetica, il medico deve assicurarsi di non avere nel tuo corpo dispositivi metallici che potrebbero interferire con la risonanza magnetica, come i seguenti:

• Valvole cardiache artificiali
• Clip per aneurisma cerebrale.
• Defibrillatore o pacemaker cardiaco.
• Impianti nell'orecchio interno (coclea).
• Nefropatia o dialisi.
• Giunti artificiali posizionati di recente.
• Stent (stent vascolari).

Inoltre, dovresti dire al medico se hai lavorato con il metallo poiché potresti aver bisogno di uno studio per esaminare se hai particelle metalliche negli occhi o nelle narici, per esempio.

Dovresti anche informare il tuo medico se soffri di claustrofobia (paura di spazi ristretti), poiché, se possibile, il medico ti consiglierà di eseguire una risonanza magnetica aperta, che è più separata dal corpo. Se non è possibile e sei molto ansioso, ti potrebbero essere prescritti ansiolitici o sonniferi.

Il giorno dell'esame non deve consumare cibi o bevande prima del test, circa 4 o 6 ore prima.

Deve provare a portare il minimo di oggetti metallici nello studio (gioielli, orologi, cellulare, denaro, carta di credito ...) poiché questi possono interferire con la RM. Se li prendi, dovrai lasciarli tutti fuori dalla stanza in cui si trova la macchina RM.

Come ci si sente?

L'esame MRI è completamente indolore, ma può essere un po 'fastidioso o scomodo.

Prima di tutto, può causare ansia quando devi stare sdraiato in uno spazio chiuso per così tanto tempo. Inoltre, la macchina deve essere il più ferma possibile perché se non può causare errori nelle immagini. Se non riesci a stare fermo per così tanto tempo, potresti ricevere dei farmaci per rilassarti.

In secondo luogo, la macchina produce una serie di rumori continui che possono essere fastidiosi, per ridurre il suono è possibile indossare i tappi per le orecchie, controllando sempre prima il medico.

La macchina ha un citofono con cui è possibile comunicare con la persona responsabile dell'esame, quindi se senti qualcosa che sembra anormale, puoi consultarlo.

Non è necessario stare in ospedale, dopo il test puoi tornare a casa, mangiare se vuoi e fare la tua vita normale.

A cosa serve?

La risonanza magnetica viene utilizzata, insieme ad altri test o evidenze, per fare una diagnosi e per valutare la condizione di una persona che soffre di una malattia.

Le informazioni da ottenere dipendono dal luogo in cui verrà eseguita la risonanza. Le risonanze magnetiche cerebrali sono utili per rilevare i segni cerebrali caratteristici delle seguenti condizioni:

• Anomalia congenita del cervello
• Sanguinamento nel cervello (emorragia subaracnoidea o intracranica)
• Infezione cerebrale
• Tumori al cervello
• Disturbi ormonali (come acromegalia, galattorrea e sindrome di Cushing)
• Sclerosi multipla
• corsa

Inoltre, può anche essere utile per determinare la causa di condizioni quali:

• Debolezza muscolare o intorpidimento e formicolio
• Cambiamenti nel modo di pensare o nel comportamento
• Perdita dell'udito
• Mal di testa quando sono presenti altri sintomi o segni
• Difficoltà a parlare
• Problemi di visione
• demenza

Hai dei rischi?

La risonanza magnetica utilizza campi magnetici e, a differenza della radiazione, non è stata ancora trovata in nessuno studio che causi alcun tipo di danno.

Gli studi di RM a contrasto, che richiedono l'uso di un colorante, vengono solitamente eseguiti con gadolinio. Questo colorante è molto sicuro e raramente si verificano reazioni allergiche, sebbene possa essere dannoso per le persone con problemi renali. Pertanto, se si soffre di qualsiasi problema ai reni, è necessario informare il medico prima di eseguire lo studio.

L'imaging RM magnetico può essere pericoloso se la persona porta dispositivi metallici come pacemaker e impianti cardiaci, perché non possono farli funzionare come prima.

Inoltre, devi condurre uno studio se esiste il rischio di avere trucioli metallici all'interno del tuo corpo, poiché il campo magnetico può causarne il movimento e causare danni organici o ai tessuti.