L'uniformità (omogeneità) del campo magnetico, nota anche come uniformità del campo magnetico, si riferisce all'identità del campo magnetico entro un limite di volume specifico, ovvero se le linee di forza del campo magnetico attraverso l'unità di superficie sono le stesse. Il volume specifico in questo caso è solitamente uno spazio sferico. L'unità di misura dell'uniformità del campo magnetico è il ppm (parte per milione), ovvero la differenza tra l'intensità massima e quella minima del campo magnetico in uno spazio specifico divisa per l'intensità media del campo moltiplicata per un milione.
La risonanza magnetica richiede un elevato grado di uniformità del campo magnetico, che determina la risoluzione spaziale e il rapporto segnale/rumore dell'immagine nell'intervallo di imaging. Una scarsa uniformità del campo magnetico renderà l'immagine sfocata e distorta. L'uniformità del campo magnetico è determinata dal design del magnete stesso e dall'ambiente esterno. Maggiore è l'area di imaging del magnete, minore sarà l'uniformità del campo magnetico ottenibile. La stabilità del campo magnetico è un indice per misurare il grado di deriva dell'intensità del campo magnetico nel tempo. Durante la sequenza di imaging, la deriva dell'intensità del campo magnetico influenzerà la fase del segnale di eco misurato ripetutamente, con conseguente distorsione dell'immagine e diminuzione del rapporto segnale/rumore. La stabilità del campo magnetico è strettamente correlata al tipo di magnete e alla qualità del design.
Le disposizioni dello standard di uniformità del campo magnetico sono correlate alle dimensioni e alla forma dello spazio di misura e generalmente utilizzano come intervallo di misura lo spazio sferico di un certo diametro e il centro del magnete. Solitamente, la rappresentazione dell'uniformità del campo magnetico, nel caso di un determinato spazio di misura, si basa sull'intervallo di variazione dell'intensità del campo magnetico nello spazio dato (valore ppm), ovvero un milionesimo dell'intensità del campo magnetico principale (ppm), come unità di deviazione per l'espressione quantitativa. Questa unità di deviazione è solitamente chiamata ppm, che è anche chiamata rappresentazione in valore assoluto. Ad esempio, l'uniformità del campo magnetico all'interno dell'intero cilindro di controllo della scansione è di 5 ppm; l'uniformità del campo magnetico nello spazio sferico di 40 cm e 50 cm concentrico al centro del magnete è rispettivamente di 1 ppm e 2 ppm. Può anche essere espressa come: l'uniformità del campo magnetico nello spazio cubico di ogni centimetro cubo nell'area del campione in prova è di 0,01 ppm. Indipendentemente dallo standard, partendo dal presupposto che le dimensioni della sfera di misurazione siano le stesse, più piccolo è il valore ppm, migliore è l'uniformità del campo magnetico.
Nel caso di un dispositivo MRI da 1,5 t, la fluttuazione di deriva dell'intensità del campo magnetico rappresentata da un'unità di deviazione (1 ppm) è pari a 1,5×10-6 T. In altre parole, in un sistema da 1,5 T, un'uniformità del campo magnetico di 1 ppm significa che il campo magnetico principale presenta una fluttuazione di deriva di 1,5×10-6 T (0,0015 mT) in base al fondo dell'intensità del campo magnetico a 1,5 T. Ovviamente, nelle apparecchiature MRI con diverse intensità di campo, la variazione dell'intensità del campo magnetico rappresentata da ciascuna unità di deviazione o ppm è diversa; da questo punto di vista, i sistemi a basso campo possono avere requisiti inferiori per l'uniformità del campo magnetico (vedere Tabella 3-1). Grazie a tale disposizione, è possibile utilizzare lo standard di uniformità per confrontare facilmente sistemi con diverse intensità di campo, o sistemi diversi con la stessa intensità di campo, al fine di valutare oggettivamente le prestazioni del magnete.
Prima di procedere alla misurazione effettiva dell'uniformità del campo magnetico, è necessario determinare con precisione il centro del magnete, quindi disporre la sonda dello strumento di misura dell'intensità di campo (gaussmetro) sulla sfera spaziale di un certo raggio e misurarne l'intensità del campo magnetico punto per punto (metodo a 24 piani, metodo a 12 piani) e infine elaborare i dati per calcolare l'uniformità del campo magnetico nell'intero volume.
L'uniformità del campo magnetico varia in base all'ambiente circostante. Anche se un magnete ha raggiunto un certo standard (valore garantito dalla fabbrica) prima di uscire dalla fabbrica, tuttavia, dopo l'installazione, a causa dell'influenza di fattori ambientali come la schermatura magnetica (auto-)magnetica, la schermatura RF (porte e finestre), la piastra guida d'onda (tubo), la struttura in acciaio tra magneti e supporti, i materiali decorativi, gli apparecchi di illuminazione, i tubi di ventilazione, i tubi antincendio, le ventole di scarico di emergenza, le apparecchiature mobili (anche automobili, ascensori) adiacenti ai piani superiori e inferiori degli edifici, la sua uniformità cambierà. Pertanto, per stabilire se l'uniformità soddisfa i requisiti della risonanza magnetica per immagini, è necessario basarsi sui risultati di misurazione effettivi al momento dell'accettazione finale. Il livellamento del campo passivo e il livellamento del campo attivo della bobina superconduttrice, eseguiti dal tecnico installatore del produttore del dispositivo di risonanza magnetica in fabbrica o in ospedale, sono le misure chiave per migliorare l'uniformità del campo magnetico.
Per localizzare spazialmente i segnali raccolti durante la scansione, l'apparecchiatura MRI deve anche sovrapporre il gradiente di campo magnetico △B a variazioni continue e crescenti basate sul campo magnetico principale B0. È ipotizzabile che il gradiente di campo △B sovrapposto a un singolo voxel debba essere maggiore della deviazione del campo magnetico o della fluttuazione di deriva causata dal campo magnetico principale B0, altrimenti modificherebbe o addirittura annullerebbe il segnale di posizionamento spaziale sopra descritto, con conseguenti artefatti e una riduzione della qualità dell'immagine.
Maggiore è la deviazione e la fluttuazione del campo magnetico generato dal campo magnetico principale B0, peggiore è l'uniformità del campo magnetico, peggiore è la qualità dell'immagine e più direttamente correlata alla sequenza di compressione lipidica (la differenza di frequenza di risonanza tra acqua e grasso nel corpo umano è di soli 200 Hz) e al successo dell'ispezione mediante spettroscopia a risonanza magnetica (MRS). Pertanto, l'uniformità del campo magnetico è uno degli indicatori chiave per misurare le prestazioni delle apparecchiature MRI.
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Data di pubblicazione: 28 marzo 2024
