Scopri Come Funziona la Risonanza Magnetica: Guida Completa e Facile da Capire!

La risonanza magnetica (MRI) è una tecnica che permette di acquisire immagini anatomiche o funzionali relative a una serie di regioni corporee. La risonanza magnetica (RM), o più correttamente risonanza magnetica nucleare (RMN), è un esame strumentale utilizzato a scopo diagnostico, di tipo non invasivo. La risonanza magnetica è utilizzata in medicina e in particolare in radiologia per fornire immagini dell’anatomia e dei processi fisiologici di parti del corpo.

Speriamo di aver spiegato in modo semplice ma efficace cos’è e come funziona la risonanza magnetica. Approfondiamo insieme, e cerchiamo di capire cos’è e come funziona una risonanza magnetica.

Cos'è la Risonanza Magnetica?

La risonanza magnetica (RM), o più correttamente risonanza magnetica nucleare (RMN), è una tecnica di imaging basata sull’utilizzo di un campo magnetico e di onde radio generate al computer, con l’obiettivo di acquisire immagini dettagliate e mostrare organi, ossa, muscoli e vasi sanguigni.

A differenza di altre tecniche di imaging, come la radiografia o la TAC, non prevede l’utilizzo di radiazioni ionizzanti, perché si basa sui campi magnetici. Come accennato, la RM non utilizza radiazioni ma campi di induzione magnetica e onde a radiofrequenza, rendendo l’esame sicuro e non invasivo.

Nel 1971 Raymond Damadian, un medico armeno-americano e professore Presso Downstate Medical Center State University of New York, ha inventato la prima risonanza magnetica e ha depositato il primo brevetto.

Come Funziona la Risonanza Magnetica?

Gli scanner di risonanza magnetica funzionano grazie alla presenza di campi magnetici che permettono di generare immagini degli organi del corpo. È costituita essenzialmente da un grosso magnete e da bobine che emettono e ricevono onde elettromagnetiche. Il funzionamento è complesso e si regge su fondamenti della fisica.

Il segnale della risonanza magnetica dipende dai protoni dell’acqua contenuti nei tessuti, mentre l’intensità dell’immagine deriva dalla densità dei protoni ed è influenzata dall’ambiente locale delle molecole d’acqua. Ciascun protone possiede una carica e ruota attorno al proprio asse, ovvero ha uno spin. Quando il tessuto è disposto in un campo magnetico statico, i protoni in pochi secondi si ordineranno assumendo un verso parallelo (up) o antiparallelo (down).

Per far verificare il fenomeno della risonanza magnetica è necessario si invii un’onda a radiofrequenza specifica, cioè a frequenza uguale a quella di precessione dei protoni di Idrogeno. In questo modo si produce un’eccitazione sul sistema protonico: l’energia fornita al tessuto dall’impulso di eccitazione a radiofrequenza sarà tanto maggiore quanto più lunga sarà la durata dell’impulso stesso. I nuclei risentono della transizione energetica, e quindi perdono la loro situazione di equilibrio.

Alla fine dell’impulso di radiofrequenza, il sistema protonico si trova in una situazione di non equilibrio, dovuta alla quantità di energia assorbita e ad un conseguente aumento dell’energia potenziale che genera instabilità e tendenza al ripristino delle condizioni iniziali. All’eccitazione protonica segue quindi una fase durante la quale gli spin tenderanno a liberarsi dell’energia in sovrappiù fino a tornare nella condizione iniziale che è assai più stabile e più probabile.

Quando il paziente si trova all’interno del macchinario, il campo magnetico riallinea temporaneamente le molecole d’acqua nel suo corpo; le onde radio fanno sì che questi atomi allineati producano segnali deboli, che vengono utilizzati per creare immagini in sezione trasversale.

Tipi di Risonanza Magnetica

Esistono diverse tipologie di risonanza magnetica che possono essere eseguite, che variano in base al tipo di indagine da effettuare. Le principali sono le seguenti:

RMI funzionale (fMRI): rileva i cambiamenti metabolici che si verificano quando il cervello è attivo, utile in vari contesti, ad esempio quando si deve pianificare un intervento chirurgico cerebrale per l’epilessia.
RMI a perfusione: questo esame consente di eseguire una stima del flusso sanguigno in una determinata area, molto utile ad esempio in caso di ictus.
RMI con tensore di diffusione: consente di rilevare le variazioni del movimento dell’acqua nelle cellule che non funzionano in modo adeguato. Questa tecnica è spesso impiegata principalmente per la diagnosi precoce dell’ictus, ma anche per individuare disturbi cerebrali, compresa la presenza di metastasi tumorali nel cervello.
Spettroscopia mediante risonanza magnetica: tramite l’emissione continua e non intermittente di onde radio, questo esame viene utilizzato per rilevare disturbi cerebrali, come il morbo di Alzheimer, tumori e ascessi cerebrali.
Angio risonanza magnetica (angio-RM): simile all’Angio TC e all’angiografia tradizionale, consente di acquisire immagini dettagliate dei vasi sanguigni, spesso tramite l’iniezione di un mezzo di contrasto, e di individuare la presenza di aneurismi, dissezioni aortiche, trombi, tumori. Questo esame è più sicuro e semplice da eseguire rispetto agli altri due menzionati, ma è molto più costosa.
Venografia mediante risonanza magnetica: è l’equivalente della Angio-RM ma dedicata all’analisi delle vene, eseguita per valutare la presenza di una trombosi venosa cerebrale.

Il medico indicherà il tipo di risonanza a cui sottoporsi a seconda della condizione patologica da indagare.

Risonanza Magnetica Funzionale (fMRI)

La risonanza magnetica funzionale (fMRI) è una tecnica intordotta di recente per studiare nel dettaglio l’attività cerebrale. Essa nasce negli anni novanta ad opera di Thulborn e Ogawa, che intuirono l’importanza dell’ossigenazione sanguigna nel tempo (segnale BOLD, Blood Oxygenation Level Dependent), per acquisire immagini relative a una determinata area cerebrale.

Questo metodo di indagine si basa sul cambiamento del segnale MRI, al quale si associa la risposta emodinamica e metabolica in una regione in cui si ha un’attivazione neuronale indotta da stimoli interni o esterni. L’fMRI, è legata strettamente a contesti sperimentali e di ricerca per individuare, sia in soggetti normali che in soggetti patologici, le aree del cervello attivate durante compiti di stimolazione.

Quando si genera un incremento di attività cerebrale in un’area si determina un maggiore afflusso sanguigno in quell’area con conseguente aumento locale della quantità di ossigeno. Di conseguenza anche il flusso sanguigno aumenterà perché è necessaria una quantità maggiore di emoglobina ossigenata. La fMRI non produce immagini dirette di quello che avviene nel cervello, poiché queste immagini sono un effetto indiretto, derivante dalla risposta emodinamica, dell’attività neuronale.

Durante una sessione di un esperimento in fMRI, quindi, sono acquisite immagini funzionali quando il cervello è in una condizione di riposo (assenza di stimoli) e durante l’esecuzione di un task sensoriale, motorio o task cognitivo. Lo stesso task è ripetuto periodicamente in modo da fare una media statistica di tutti i valori delle immagini relativi all’attivazione.

L’immagine finale si ottiene facendo una sottrazione mediata tra l’immagine acquisita durante l’assenza di stimoli e l’immagine acquisita durante la presentazione dello stimolo.

A Cosa Serve Fare una Risonanza Magnetica?

Come spiegato, la risonanza magnetica è un esame di imaging molto versatile, con applicazioni pratiche in svariati campi della medicina, che il medico potrebbe prescrivere al paziente per numerosi scopi. In genere, viene utilizzata per diagnosticare o valutare le seguenti condizioni patologiche, danni subiti dal paziente, tumori e problemi ossei, tra cui i seguenti:

aneurismi dei vasi cerebrali;
disturbi dell’occhio e dell’orecchio interno;
sclerosi multipla;
disturbi del midollo spinale;
ictus;
tumori;
lesione cerebrale da trauma;
dimensione e funzione delle camere cardiache;
spessore e movimento delle pareti del cuore;
entità del danno causato da attacchi di cuore o malattie cardiache;
problemi strutturali nell’aorta, come aneurismi o dissezioni;
infiammazione o blocchi nei vasi sanguigni;
tumore a: fegato e vie biliari, reni, milza, pancreas, utero, ovaie, prostata, ossa e tessuti molli, seno (insieme a una mammografia);
anomalie articolari causate da lesioni traumatiche o ripetitive, come lacerazione della cartilagine o dei legamenti;
anomalie del disco nella colonna vertebrale;
infezioni ossee.

Insomma, le applicazioni diagnostiche della RM sono davvero numerose, il che rende questo esame davvero prezioso nell’ambito della medicina nucleare.

Risonanza Magnetica con Mezzo di Contrasto

La risonanza magnetica può essere eseguita con o senza la somministrazione di un mezzo di contrasto per via endovenosa al paziente, con lo scopo di opacizzare i tessuti da visualizzare in modo più dettagliato. Il mezzo di contrasto impiegato in questi casi è chiamato gadolinio, un metallo che funge, appunto, da agente di contrasto all’interno del campo magnetico, consentendo di ottenere immagini molto dettagliate delle eventuali differenze di vascolarizzazione o fra un tessuto e l’altro.

Però, sottoporsi a una RM con mezzo di contrasto prevede una procedura un po’ più complessa anche in termini di preparazione all’esame. Infatti, nei giorni che precedono l’esame è richiesto una analisi della creatininemia, per evitare problemi renali, e un elettrocardiogramma. L’esame dura di più rispetto a quello senza mezzo di contrasto. Nelle ore successive all’esame si raccomanda l’assunzione di molti liquidi per favorire l’espulsione del liquido di contrasto tramite le urine.

È costituita essenzialmente da un grosso magnete e da bobine che emettono e ricevono onde elettromagnetiche. Esso infatti non contiene iodio, ma atomi di un elemento raro, il gadolinio. Il gadolinio è una sostanza in genere ben tollerata, che viene iniettata per via endovenosa a bassi dosaggi e che presenta scarsi effetti collaterali.

Risonanza Magnetica Aperta

Uno dei limiti della RM consiste nella modalità stessa di esecuzione dell’esame, che prevede l’inserimento del paziente in un “tubo” chiuso per diversi minuti. Nei soggetti che soffrono di claustrofobia, nei bambini, negli anziani e nelle persone obese, questo può effettivamente rappresentare un problema, che in molti casi rende impossibile eseguire correttamente il test.

Per questo motivo, già da qualche anno si sta diffondendo l’impiego di un macchinario chiamato risonanza magnetica aperta, che invece di essere strutturata come un cilindro chiuso è aperto su uno dei due lati (a forma di C, per intenderci). Questo macchinario consente di acquisire le immagini necessarie bypassando il problema, ma presenta un minor potere di risoluzione. Può essere utilizzato anche in sala operatoria durante un intervento chirurgico.

La risonanza magnetica può essere anche “aperta”. Il macchinario in questo caso è aperto ai lati e le due porzioni del magnete si trovano sopra e sotto il soggetto. Lesioni, elongazioni o strappi muscolari e legamentose (es. Obesità e claustrofobia sono fattori che condizionano l’esame, proprio a questo proposito la tecnologia avanzata ha condotto verso macchinari sempre più innovativi, come la risonanza magnetica aperta.

Preparazione e Procedura dell'Esame

Preparazione del paziente: prima dell’esame, il paziente riceverà istruzioni specifiche dal personale medico o tecnico sulla preparazione necessaria. Queste istruzioni possono includere il digiuno per alcune ore, la rimozione di oggetti metallici (come gioielli e apparecchi acustici) e la vestizione con indumenti ospedalieri.

Posizionamento del paziente: il paziente viene quindi posizionato sulla lettiga della RM.

Inserimento nella macchina RM: la lettiga del paziente viene quindi spinta all’interno del tunnel o dell’anello della macchina, dove avverrà l’acquisizione delle immagini.

Comunicazione con il personale medico: durante l’esame, il paziente rimarrà in comunicazione costante con il personale medico o tecnico attraverso un microfono o un sistema di interfono.

Acquisizione delle immagini: durante l’esame, vengono inviati impulsi radio e campi magnetici per creare i segnali utilizzati per generare le immagini. Il paziente deve rimanere il più immobile possibile durante questo processo per evitare artefatti nelle immagini.

Fine dell’esame: una volta completata l’acquisizione delle immagini, la lettiga del paziente viene gradualmente estratta dalla macchina RM.

Inoltre l’apparecchio di Risonanza magnetica ha una forma cilindrica all’interno del quale viene fatto scivolare il lettino con sopra il paziente e la parte anatomica da studiare si troverà al centro del magnete. Questo può provocare un forte disagio e un senso di claustrofobia. Per la Risonanza magnetica all’encefalo, invece, il paziente viene dotato di un casco sempre con lo scopo di affinare l’immagine.

Chi Non Può Sottoporsi a Risonanza Magnetica?

Non tutti i soggetti possono sottoporsi a una risonanza magnetica, proprio a causa dell’utilizzo del campo magnetico alla base del suo funzionamento. In genere la presenza di metallo nel corpo può rappresentare un pericolo per la sicurezza se attratto dal magnete, ma anche se non viene attratto può comunque influenzare la qualità delle immagini acquisite.

A meno che il dispositivo in possesso del paziente non sia certificato come sicuro per la risonanza magnetica, non possono sottoporsi a una risonanza magnetica i soggetti con:

protesi articolari metalliche;
valvole cardiache artificiali;
defibrillatore cardiaco impiantabile;
pompe impiantate per l’infusione di farmaci;
stimolatori nervosi impiantati;
pacemaker;
clip in metallo, perni metallici, viti, placche, stent o graffette chirurgiche;
impianti cocleari;
un proiettile, una scheggia o qualsiasi altro tipo di frammento metallico;
dispositivo intrauterino.

Anche i tatuaggi potrebbero creare problemi, a causa dell’impiego di alcuni inchiostri contenenti metalli.