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La risonanza magnetica nucleare (RMN) è nata come indagine strutturale in campo chimico e fisico nell'immediato dopoguerra. In diagnostica medica è stata inizialmente utilizzata nel 1971 da Damadian e nel 1973 da Lauterbur. Il primo ha impiegato la RMN per la caratterizzazione tessutale dei tumori dapprima in vitro e poi in vivo, inizialmente su animali e in seguito sull'uomo.

Formazione dell'immagine in RMN

La localizzazione nello spazio dei protoni in base al fenomeno della RMN e la conseguente ricostruzione dell'immagine si ottengono sostanzialmente modificando il campo magnetico statico con l'applicazione di campi magnetici supplementari o gradienti, uno per ognuna delle tre direzioni dello spazio. La conseguente variazione della frequenza di risonanza, la quale aumenta o diminuisce con l'aumentare o il diminuire dell'intensità del campo, consente di localizzare nello spazio i protoni che risuonano alla frequenza di risonanza specifica dello strato del corpo che si vuole esaminare. Il metodo, relativamente semplice in linea di principio, individuato quasi casualmente da Lauterbur in base alle osservazioni fatte su di un magnete difettoso, il quale aveva una disomogeneità di campo, risulta viceversa notevolmente complesso nella sua applicazione.

Ciò dipende soprattutto dalla necessità di ottenere un'estrema precisione nell'emissione della radiofrequenza e nel rilevamento del segnale di risonanza e della variazione della magnetizzazione microscopica sul piano perpendicolare alla direzione del campo magnetico H0; inoltre, nel corso di una stessa acquisizione, si devono individuare più piani simultaneamente. Un elemento critico, per quanto riguarda il rilevamento del segnale e di conseguenza la qualità delle immagini ottenute, è l'antenna ricevente: ne esistono diversi tipi che differiscono per forma e dimensioni, a seconda delle parti del corpo da studiare.

Sistema Nervoso Centrale (SNC)

L'assenza di ‛artefatti ossei', oltre alla multiplanarità delle scansioni effettuabili, permette infatti di ottenere la visualizzazione ottimale di molte strutture ‛problematiche' per le altre metodiche diagnostiche, quali le strutture della fossa cranica posteriore e il midollo spinale. È intuibile che proprio dalle modificazioni di tenore e chimismo dell'idrogeno relative agli edemi menzionati dipende l'elevata sensibilità della RMN ai quadri patologici del SNC. La fisiopatologia della quasi totalità delle lesioni acquisite del SNC si attua acutamente con tre modalità: le patologie prevalentemente intracellulari si esprimono con un ‛edema citotossico', le patologie prevalentemente di barriera emato-encefalica con un ‛edema vasogenico', le ipertensioni liquorali con un ‛edema interstiziale'.

Nel campo delle patologie malformative, la RMN è senza meno di prima scelta per le forme a carico della base cranica, della cerniera occipito-atlantoidea e delle strutture cerebello-tronco-midollari. Nella patologia siringomielica la RMN permette diagnosi di certezza già alla prima investigazione sagittale mediana. La cavità siringomielica è stata per la prima volta visualizzata direttamente tramite la RMN, e questo rende la RMN esame di prima istanza nel sospetto diagnostico della patologia siringomielica. Nelle patologie degenerative, oltre alla documentazione emisferica, è possibile per la prima volta l'identificazione delle strutture troncali e cerebellari con buona definizione di contrasto tra sostanza bianca e sostanza grigia.

Nella patologia tumorale, l'applicazione della RMN è di particolare utilità per la diagnosi delle forme sottotentoriali, in cui l'assenza di ‛artefatti ossei', frequentemente presenti nella TC, insieme alla possibilità delle scansioni multiplanari rendono possibile la dimostrazione di neoplasie che sfuggono alle altre indagini diagnostiche. Le lesioni ischemiche acute appaiono ben documentate, con estensione generalmente più ampia di quella messa in luce dalla TC, per la presenza di prolungati tempi di rilassamento perifocali imputabili a edema. Negli altri casi, comunque, la RMN offre la possibilità di una visualizzazione diretta delle anomalie congenite o acquisite a carico dei grossi vasi, oltre alla miglior delimitazione del processo stesso e dell'edema circostante. Più difficile è la valutazione delle lesioni emorragiche, che possono manifestarsi in modo non univoco all'esame RMN, inducendo a non considerare questo come metodo di scelta, almeno nelle fasi acute e subacute.

Il movimento dei protoni all'interno dei vasi fa sì, inoltre, che la RMN consenta l'identificazione di strutture vascolari di grosso e medio calibro, offrendo informazioni sulle occlusioni e sulle anomalie di decorso e struttura. Nell'ambito della patologia infiammatoria e demielinizzante questa metodica ha destato notevole interesse. Nei pazienti affetti da queste malattie si riscontrano aree rotondeggianti, isolate o confluenti o a banda periventricolare, diffuse, a esclusivo interessamento della sostanza bianca, caratterizzate da prolungati tempi di rilassamento. La visualizzazione è possibile fin dalle fasi più acute del processo patologico.

Non si ritiene che esistano criteri strumentali di diagnosi differenziale tra sclerosi multipla, leucoencefaliti o altre patologie di tipo infiammatorio, degenerativo o tossico della sostanza bianca. Nella patologia vertebro-midollare l'elevata risoluzione di contrasto e la visione multiplanare, specie quella utilissima sagittale, hanno reso la RMN indagine di elezione. Nei pazienti che presentano sintomatologia riferibile a compressioni cervicali, dorsali o lombari è spesso evidente un'alterazione del segnale proveniente dai dischi intervertebrali. I dischi degenerati, a causa della riduzione dei valori della densità protonica e del T2 (tempo di rilassamento spin-spin), dovuta alla perdita d'acqua, danno un segnale di bassa intensità. In conclusione possiamo oggi a ragione considerare la RMN come l'indagine di prima istanza per molte patologie del SNC.

Torace e Addome

Mentre per lo studio del sistema nervoso centrale la superiorità della RMN rispetto alle altre tecniche di diagnostica per immagini si sta sempre più affermando, permangono ancora alcuni problemi che tendono a ostacolare la piena utilizzazione della RMN a livello toraco-addominale. Il movimento legato alle escursioni respiratorie, difficilmente controllabile a causa della sua variabilità, unitamente all'attività cardiaca e alla peristalsi dei visceri cavi, influenza negativamente i lunghi tempi di acquisizione necessari per la formazione delle immagini; ciò si traduce nella presenza di artefatti che ostacolano la corretta interpretazione delle immagini stesse.

Già ora l'estrema duttilità e il rapido progresso tecnologico della RMN hanno consentito di ridurre l'effetto di alcuni di questi fattori. È il caso, per esempio, della utilizzazione di sequenze con breve intervallo fra gli impulsi, le quali permettono di minimizzare l'effetto degli artefatti da movimento, migliorando la risoluzione anatomica e diminuendo consistentemente il tempo d'esame.

Polmoni e Cuore

Mentre nell'ambito della patologia polmonare sono state effettuate solo sporadiche applicazioni della RMN, per lo più riferite alla stadiazione del cancro broncogeno, dove questa tecnica ha dimostrato maggiore sensibilità della TC nell'individuazione di linfonodi mediastinici tumefatti, notevolissimo interesse ha suscitato e altrettanto notevoli possibilità ha dimostrato la RMN nello studio del cuore. Il fatto che i protoni del sangue in movimento non emettano segnale fa sì che nello studio con RMN esista un notevole contrasto tra miocardio e cavità cardiache, che consente un'esatta definizione dello spessore e delle variazioni durante il ciclo cardiaco del primo.

Infatti, per avere una rappresentazione delle strutture cardiovascolari netta, non disturbata dal movimento sistodiastolico, lo studio con RMN del cuore viene effettuato con cardiosincronizzazione della ripresa del segnale, vale a dire che si possono ottenere immagini indifferentemente in qualunque fase del ciclo cardiaco, con conseguenti importanti rilievi di ordine morfologico e funzionale. Utilizzando tale tecnica sono state indagate con successo, grazie all'elevata risoluzione di contrasto e alla visione multiplanare della RMN, numerose condizioni patologiche del muscolo, delle cavità e dei grandi vasi, di tipo congenito e acquisito. Fra le più importanti vale la pena di ricordare le cardiopatie congenite infantili, l'ischemia miocardica, la cardiomiopatia ipertrofica, le malformazioni dei grandi vasi mediastinici.

Addome

Nell'addome superiore, l'anatomia epatica, come quella del pancreas, viene riportata in modo estremamente fedele da parte della RMN. Le strutture venose portali appaiono chiaramente distinguibili dal restante parenchima epatico grazie alla loro bassa intensità di segnale. La RMN sembra essere più sensibile dell'angio-TC nell'identificazione di metastasi epatiche, a patto però che le sequenze utilizzate abbiano parametri temporali estremamente brevi: TR (tempo di ripetizione della sequenza spin-eco) inferiore a 300 ms e TE (ritardo dell'eco) inferiore a 30 ms. Altre condizioni patologiche alla cui individuazione la RMN si dimostra particolarmente adatta sono gli angiomi epatici.

Questi presentano dei valori di T1 (tempo di rilassamento spin-reticolo) e T2 estremamente lunghi e perciò molto diversi da altre lesioni occupanti spazio nel fegato. Caratteristicamente appaiono come zone di netta ipointensità nelle sequenze a TR e TE brevi, mentre nelle sequenze a TR e TE lunghi presentano un segnale iperintenso rispetto al fegato normale. Le neoplasie primitive epatiche vengono meglio identificate nelle sequenze a TR e TE lunghi, per la loro elevata intensità di segnale; va però sottolineato che non è possibile distinguere tra neoplasia primitiva e secondaria unicamente in base al comportamento del segnale di RMN.

Nonostante la buona qualità del quadro anatomico, la possibilità di un uso allargato della RMN nello studio della patologia pancreatica deve essere ancora vagliata sulla base di casistiche più ampie delle attuali. In via del tutto preliminare si può affermare che, anche nei confronti del pancreas, la possibilità di acquisire le immagini secondo piani orientati lungo qualsivoglia direzione dello spazio rende più chiare e facilmente valutabili le vie di diffusione delle colate pancreatiche in corso di pancreatite acuta. Inoltre risulta più semplice dimostrare la presenza di una trombosi vasale, associata a una flogosi e a un carcinoma pancreatico, senza ricorrere all'uso di mezzi di contrasto.

La RMN potrebbe consentire il precoce riconoscimento del passaggio dalla necrosi pancreatica alla formazione di una pseudocisti, mediante l'individuazione della membrana che racchiude questa lesione. Ma accanto a queste note positive vanno considerati l'incostante riconoscimento del sistema duttale pancreatico e la mancata evidenza delle piccole calcificazioni, che costituiscono un aspetto frequente nei pazienti portatori di pancreatite cronica.

Anche nel settore della patologia surrenale le casistiche finora considerate risultano abbastanza esigue. I surreni, date le loro ridotte dimensioni, risentono più di altri organi della minore risoluzione spaziale offerta dalla RMN. In aggiunta a ciò, la supposta possibilità di caratterizzazione tessutale delle masse surrenali, in base alle caratteristiche del segnale, affermata in un primo tempo, non sembra realizzarsi sempre. Nel 20% dei casi le lesioni surrenali appaiono difficilmente differenziabili tra di loro e solo la accertata presenza dell'eventuale neoplasia primitiva consentirebbe, in alcuni casi, di distinguere tra adenomi non funzionanti e metastasi. La RMN è una metodica di studio estremamente promettente nelle affezioni renali.

Corticale e midollare vengono facilmente differenziate grazie al più lungo valore di T1 della midollare. Questo contrasto, naturale e fisiologico, tende progressivamente ad annullarsi all'aumentare dei valori di TR e TE utilizzati nella sequenza. Inoltre esso varia al variare di due fattori fondamentali: la vascolarizzazione renale e l'entità della diuresi. Perciò la perdita della differenziazione corticomidollare rappresenta una spia molto sensibile di malattia cronica renale oppure di un arresto improvviso della normale funzionalità renale, come capita in caso di rigetto di rene trapiantato.

Tutte le lesioni focali renali possono essere facilmente distinte dalla RMN a seconda della loro natura solida o cistica e talvolta è anche possibile individuare, nell'ambito di lesioni a componente solida, i diversi tessuti da cui la lesione origina, grazie al differente comportamento del segnale. Il carcinoma renale, pur manifestandosi in modo abbastanza eterogeneo, invia sempre un segnale più basso rispetto al parenchima normale nelle immagini a TR e TE brevi. Inoltre, malgrado la minore risoluzione spaziale, la diffusione metastatica a livello della vena renale e/o della vena cava inferiore risulta particolarmente evidente: senza dubbio viene messa in luce meglio dalla RMN che dalla TC.

Scavo Pelvico

Le neoplasie vescicali sono molto evidenti sia nella loro componente intravescicale che nell'eventuale estensione perivescicale. L'invasione neoplastica del grasso perivescicale sembra essere mostrata più precocemente dalla RMN che dalla TC. Anche la patologia della ghiandola prostatica può essere efficacemente documentata con la RMN. Questa tecnica consente, infatti, di distinguere anatomicamente la porzione centrale della ghiandola rispetto a quella periferica, permettendo una valutazione altrettanto ottimale della regione periuretrale. L'unica condizione è l'uso di sequenze a TR e TE lunghi. Un problema ancora dibattuto riguarda la differenziazione tra iperplasia e neoplasia.