La Fisica della Risonanza

Come i campi magnetici e la meccanica quantistica collaborano per creare immagini del corpo umano.

Il Fenomeno Nucleare

La Risonanza Magnetica Nucleare (RMN) sfrutta le proprietà magnetiche di alcuni nuclei atomici. In campo medico, ci concentriamo quasi esclusivamente sull'atomo di idrogeno (¹H), poiché è l'elemento più abbondante nel corpo umano (presente nell'acqua e nei grassi).

I protoni dell'idrogeno possiedono una proprietà quantistica chiamata spin, che li fa comportare come minuscoli magneti. In condizioni normali, questi spin sono orientati in modo casuale.

Visualizzazione Spin Protonici
FIG 1.0: ALLINEAMENTO SPIN

Il Campo Magnetico Statico (B₀)

Quando un paziente entra nel magnete (scanner), gli spin dei protoni si allineano lungo la direzione del forte campo magnetico principale, indicato come B₀.

  • Allineamento Parallelo: Bassa energia (più stabile).
  • Allineamento Antiparallelo: Alta energia.

La leggera prevalenza di spin paralleli crea una magnetizzazione netta longitudinale (M) che possiamo manipolare.

B₀
INTENSITÀ DI CAMPO
1.5 TeslaStandard Clinico
3.0 TeslaAlta Risoluzione
7.0 TeslaRicerca Avanzata
Earth0.00005 Tesla

Dalla Fisica all'Immagine

Utilizzando gradienti di campo magnetico, possiamo localizzare spazialmente da dove proviene ogni segnale. Un computer elabora questi segnali complessi tramite la Trasformata di Fourier per costruire l'immagine finale in scala di grigi che i radiologi interpretano.

K-Space
Dati Grezzi
→ FFT →
Immagine
Spazio Reale