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Sequenze
Queste diapositive fanno parte di un corso completo e sono a cura dello staff di rm-online.itE’ vietata la riproduzione anche parziale
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Definizione
Le sequenze in risonanza magnetica sono sostanzialmente una successione di impulsi specifici che permettono di ottenere dei segnali di ritorno con i quali possono essere ricostruite le immagini che conosciamo.
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Classificazione generale
Spin Eco
Inversion Recovery
Gradient Eco
Esistono 3 grandi famiglie di sequenze:
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Spin Eco
Spin Eco
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GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLEFase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale. Condizioni di riposo
FASE 1
Le sequenze spin eco utilizzano un impulso iniziale a 90 gradi che va a ribaltare la magnetizzazione longitudinale nel piano trasversale (facendola quindi diventare trasversale).
Spin Eco
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GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE
PASSAGGIO TRA FASE 1 E FASE 2
La perdita di magnetizzazione trasversale è data dal rilassamento T1 (spin->lattice) e dal rilassamento T2 (spin->spin).Il rilassamento T2 è fondalmentamente provocato da un defasamento degli spin, che inizia subito dopo l’applicazione del primo impulso a 90° che ribalta la magnetizzazione dal piano longitudinale a quello trasversale.Il defasamento incrementa con il tempo, ma è omogeneo. Questo significa che se (vedi dopo)
Spin Eco
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Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLE
FASE 2 La magnetizzazione trasversale diminuita e la longitudinale recuperata
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GLI IMPULSI DELLA SPIN ECO A PAROLEFASE 3
Viene inviato un impulso a 180° che va a rifocalizzare gli spin, con recupero della trasversale
Fase 4Nuova perdita della trasversale e recupero della longitudinale. In questa fase viene rilevato l’eco di ritorno
Fase 5Ritorno alla longitudinale totale
Spin Eco
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Caratteristiche generali delle Spin Eco
Tra le caratteristiche principali delle sequenze Spin Eco quella di essere poco sensibili alle disomogeneita’ del campo magnetico e alle disomogeneita’ locali
Possibilità di avere ponderazioni T1, DP, T2
Spin Eco
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Pesatura SE T1TR 400-800msTE 8-18ms
CaratteristicheLiquidi= Ipo
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB>SG
Legamenti e menischi= ipo+++Arterie= nereVene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
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Vantaggi delle SE T1-Ottima risoluzione in tempi limitati- alta sensibilita’ alle lesioni ossee- discreta sensibilita’ alle lesioni epatiche- adatte a rilevare depositi di emosiderina (sanguinamenti)
Svantaggi delle SE T1- Poco sensibile alle lesioni parenchimali
Spin Eco
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Pesatura SE DPTR 1500-3000msTE 8-18ms
Spin Eco
Le vere pesature in Densita’ Protonica si ottengono solo con le spin eco pure. Vedremo in seguito che le pesature DP e T2 in SE non sono piu’ usate a causa dei lunghissimi tempi di acquisizione (8minuti). Sequenze molto più veloci si otterranno grazie all’aggiunta di un fattore turbo, che però non permetteru’ piu’ una vera e propria pesatura T2, a causa di un TE effettivo piu’ elevato.
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Nell’atto pratico le pesature DP vengono quindi usate prevalentemente in campo osteoarticolare, abbinate alla saturazione spettrale del grasso. Sostanzialmente sono però delle T2, con una forte componente DP.
In campo osteoarticolare le DP FS uniscono i vantaggi delle ponderazioni SE T1 e TSE T2, senza soffrire troppo dei vantaggi delle stesse.
Unica vera applicazione delle SE DP è a livello cerebrale, per chi non può effettuare le FLAIR oppure per chi vuole ottenere il massimo della sensibilità per le microlesioni sottotentoriali.
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Pesatura SE T2TR 2000-8000+msTE 60-150+ms
CaratteristicheLiquidi= Iper
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper(TSE) oppure Iso-Iper (SE)
Muscoli= Ipo
SB<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’) Spin Eco
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Vantaggi delle SE T2 (non tse)- Praticamente nessuno- grasso poco iperintenso rispetto a quello che si ottiene con le TSE
Svantaggi delle SE T2- Tempi biblici rispetto a quello che si può ottenere con le tse
Spin Eco
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Altre sequenze che utilizzano la tecnica
Spin Eco
-TSE FSE
-TSE ultrapide (HASTE, SSFSE, FSE - ADA ,)
- EPI
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TURBO Spin Eco
Spin Eco
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GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO A PAROLE
Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale. Condizioni di riposo
FASE 1
Le sequenze spin eco utilizzano un impulso iniziale a 90 gradi che va a ribaltare la magnetizzazione longitudinale nel piano trasversale (facendola quindi diventare trasversale).
Spin Eco
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GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO A PAROLE
PASSAGGIO TRA FASE 1 E FASE 2
La perdita di magnetizzazione trasversale è data dal rilassamento T1 (spin->lattice) e dal rilassamento T2 (spin->spin).Il rilassamento T2 è fondalmentamente provocato da un defasamento degli spin, che inizia subito dopo l’applicazione del primo impulso a 90° che ribalta la magnetizzazione dal piano longitudinale a quello trasversale.Il defasamento incrementa con il tempo, ma è omogeneo. Questo significa che se (vedi dopo)
Spin Eco
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GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO A PAROLE
FASE 2la sequenza invia alcuni (uguali al fattore turbo) impulsi di 180°, che fanno in modo che la fase degli gli spin venga ripetutamente invertita, generando dopo ogni impulso un eco che viene utilizzato dalla macchina per riempire lo spazio K
Spin Eco
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GLI IMPULSI DELLA TURBO SPIN ECO A PAROLE
Fase 3Dopo un tempo TR, dove la magnetizzazione trasversale e’ completamente persa e la magnetizzazione longitudinale e’ completamente recuperata, si ritorna alla fase 1
Spin Eco
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Pesatura TSE T1TR 400-800msTE 8-18msTF 3-5
Caratteristiche (molto simili alle SE)Liquidi= Ipo
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB>SG
Legamenti e menischi= ipo+++Arterie= nereVene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Spin Eco
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Vantaggi delle TSE T1-Piu’ veloci delle SE T1 quando il numero di strati non e’ elevato- alta sensibilita’ alle lesioni ossee- discreta sensibilita’ alle lesioni epatiche- adatte a rilevare depositi di emosiderina (sanguinamenti)
Svantaggi delle TSE T1-Poco sensibile alle lesioni parenchimali- minor contrasto parenchimale rispetto alle SE T1
Spin Eco
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Pesatura TSE DPTR 1500-3000msTE 8-18msTF 3-8
Spin Eco
Caratteristiche (molto simili alle TSE T2, a parte la ponderazione dei liquidi e dei parenchimi)
Liquidi= Ipo-Iso-Iper a seconda del fattore turbo
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB<SG
Legamenti e menischi= ipo+++Arterie= nereVene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
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Spin Eco
Vantaggi delle TSE DPUtilizzata tantissimo in campo osteoarticolare, insieme alla saturazione del grasso, perche’ permette di ottenre i vantaggi delle TSE T1 (alta definizione, tempi relativamente brevi, buona sensibilita’ alle lesioni legamentose e meniscali) e delle STIR T2 (alta sensibilita’ alle lesioni infiammatorie anche se circondate da strutture grassose
Svantaggi delle TSE DP- Utilizzata ormai solo in articolare- poco utile se non abbinata alla saturazione spettrale del grasso
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Pesatura TSE T2TR 2000-8000+msTE 60-150+msTF 3-40
CaratteristicheLiquidi= Iper
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper(TSE)
Muscoli= Ipo
SB<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’) Spin Eco
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Vantaggi delle TSE T2 (non se)- Immagini ponderate in T2 con buona risoluzione e tempi accettabili- Pochi artefatti da pulsazione vascolare
Svantaggi delle TSE T2- Difficili da valutare le lesioni periventricolari o corticali a livello cerebrale- Grasso iperintenso, molto/troppo simile ai liquidi, quindi:-Lesioni epatiche difficili da localizzare nei fegati steatosici- lesioni ossee difficili da valutare
Spin Eco
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Single Shot FSE (HASTE – EXPRESS)
Spin Eco
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SSFSETR 800-10000msTE 50-200msTF massimo
Spin Eco
Caratteristiche Liquidi= iper++
Osso corticale= nero
Osso spongioso= Lievemente-iper
Grasso= Lievemente-iper
Muscoli= Ipo
SB<SGArterie= artefattiVene= ipo
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Spin Eco
Vantaggi delle SSFSE-Sequenza veloce
-Permette apnee brevissime a livello addominale
-Acquisizione di ciascuna immagine singolarmente
-Liquidi altamente iperintensi
-Mmolto usata nelle varie tecniche idro-rm (colangio-rm, uro-rm, mielo-rm)
Svantaggi delle SSFSE- blurring importante-Poco contrasto a livello parenchimale-Risoluzione limitata
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Inversion Recovery
IR
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Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale. Condizioni di riposo
FASE 1
impulso iniziale di 180 gradi, che ribalta completamente la magnetizzazione longitudinale, non sul piano trasversale ma su un piano longitudinale opposto che non e’ pero’ una situazione di stabilita’ quindi…...
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
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PASSAGGIO TRA FASE T1 E FASE 2I tessuti quindi andranno subito incontro ad una risalita
del segnale, mantenendosi sul piano longitudinale, verso lo zero.
Fase 2Dopo un tempo TI (Tempo di inversione) gli spin
verranno nuovamente eccitati da un impulso a 90 gradi e quindi ribaltati sul piano transversale
Se un tessuto, durante il recupero iniziale, si trovava vicino al punto zero, dopo il ribaltamento di 90 gradi avra’ segnale null0.
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
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Passaggio tra Fase 2 e Fase 3Defasamento degli spin con perdita della
magnetizzazione trasversale
Fase 3Impulso a 180° per rifasare gli spin
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
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Fase 4Lettura del segnale di ritorno
Passaggio tra fase 4 e fase 5Perdita completa della magnetizzazione trasversale, e
recupero completo della magnetizzazione longitudinale
Fase 5Ritorno alla fase iniziale
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA INVERSION RECOVERY A PAROLE
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IR
TURBO INVERSION RECOVERY
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Caratteristiche generali delle Inversion Recovery
Le sequenze Inversion Recovery sono simili alle Spin Eco, quindi poco sensibili alle disomogeneita’ del campo magnetico e alle disomogeneita’ locali
La ponderazione e’ sostanzialmente basata sul T1, ma l’aspetto delle immagini e’ simile alle T2 (vedi in seguito) IR
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Come lavorano le Inversion Recovery
Questo effetto viene quindi utilizzato nella pratica clinica per 2 scopi principale:- Ottenere segnale nullo del grasso- Ottenere segnale nullo dei liquidi puri
Altri scopi sono ad esempio sopprimere nello specifico il segnale della sostanza bianca cerebrale o della sostanza grigia.
Tutto viene gestito da TI (ciascun tessuto puo’ essere annullato usando un TI specifico) IR
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STIR (Short Tau Inversion Recovery)
TI corti, a seconda dell’intensita’ di campo possono variare da 70 a 170msA 1,5T TI=150ms
Crea un effetto di soppressione del grasso
Molto utile in tutte le patologie osteoarticolari, ossee, o comunque meglio organi in cui e’ presente del grasso.
IR
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TR: 2500-8000ms (deve essere piu’ lungo del T1 dei vari tessuti, perche’ questi devono aver recuperato tutta la magnetizzazione longitudinale prima dell’impulso successivo)
TE= 20-80 ms (piu’ e’ lungo e piu’ la sequenza e’ “contrastata”)
TI= 150 per 1,5T
CaratteristicheLiquidi= Iper
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Ipo++
Muscoli= Iso
SB<<SG
Legamenti e menischi= ipo+++
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
STIR
IR
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STIR (Short Tau Inversion Recovery)
Vantaggi:-Soppressione del grasso omogenea indipendentemente dalle disomogeneita’ locali e di campo
- Alta sensibilita’ alle lesioni muscolari, ossee, parenchimali, midollari
IR
Svantaggi:- Tempi di acq lunghi- Risoluzione spaziale limitata- Non eseguibili dopo mdc
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Flair (FLuid Attenuation Inversion Recovery)
TI lunghi, da 2000 a 2500ms
Crea un effetto di annullamento piu’ o meno importante del segnale dei liquidi puri (liquido cefalo rachidiano)Utilizzata praticamente SEMPRE negli studi RM Encefalo, e saltuariamente negli studi del midollo
IR
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TR: 6000-10000ms (deve essere piu’ lungo del T1 dei vari tessuti, perche’ questi devono aver recuperato tutta la magnetizzazione longitudinale prima dell’impulso successivo)
TE= 80-140 ms (deve essere lungo per assicurare la pesatura t2)
TI= 2000-2500
CaratteristicheLiquidi= Ipo+++
Osso corticale= nero
Osso spongioso=grasso
Grasso= Iper
Muscoli= Iso
SB<<SG
Arterie= nere
Vene= ipo/iper (dipende dalla velocita’)
Flair
IR
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Vantaggi:- Annullando il segnale dei liquidi che circondano il parenchima cerebrale non si avranno piu’ problemi a rilevare le alterazioni iperintense della parte piu’ esterna del parenchima (che in T2 normale si sarebbro confuse con l’ipersegnale del liquido cefalorachidiano)- e’ una sequenza molto sensibile alle lesioni edematose o emorragiche del parenchima
Svantaggi:- Praticamente nessuno che possa giustificarne il non utilizzo- livemente meno sensibile nel parenchima sottotentoriale- qualche artefatto da pulsazione del liquor nelle sisterne sottotentoriali IR
Flair (FLuid Attenuation Inversion
Recovery)
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gradient ecoLe sequenze gradient eco sono le sequenze piu’ semplici, caratterizzare da un semplice impulso ogni ciclo.L’impulso non ha un angolo fisso come le spin eco o le inversion recovery, ma ha un angolo variabile (solitamente da 0 a 90°) che va a condizionare fortemente il risultato)
Le due principali tecniche di acquisizione gradient eco
FLASH
FISP (o true-FISP)Gradient
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Gradient Eco Spoiled
Gradient
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Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale. Condizioni di riposo
FASE 1
impulso iniziale alfa (10-90°), che ribalta parzialmente la magnetizzazione longitudinale sul piano trasversale
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO SPOILED A PAROLE
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Fase 2Ritorno e lettura dell’eco
FASE 3 impulso spoiler per distruggere la magnetizzazione trasversale
residua
FASE 4 ritorno alle condizioni iniziali
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO SPOILER A PAROLE
Gradient
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Gradient Eco Unspoiled (FISP)
Gradient
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Fase 0
La magnetizzazione e’ solo longitudinale. Condizioni di riposo
FASE 1
impulso iniziale (10-90°), che ribalta parzialmente la magnetizzazione longitudinale sul piano trasversale
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE
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Fase 2Ritorno e lettura dell’eco
FASE 3 progressiva diminuzione della magnetizzazione
trasversale, e progressivo recuper della magnetizzazione longitudinale. Se un nuovo impulso viene inviato, e la magnetizzazione trasversale non e’ ancora esaurita , il ribaltamento della magnetizzazione longitudinale andra’ a sommarla a quella trasversale rimasta, aumentandone il valore
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE
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Fase 4Lettura dell’eco
Fase 5Mentre continua a perdere trasversale e
recuperare longitudinale, arriva nuovo impulso e si torna alla fase 3
Spin Eco
GLI IMPULSI DELLA GRADIENT ECO FISP A PAROLE
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Caratteristiche generali delle Gradient Eco
Sono delle sequenze relativamente sensibili alle disomogeneita’ del campo magnetico e alle disomogeneita’ locali
Possibilità di avere ponderazioni T1 e T2
Gradient
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Sottoclassificazione delle gradient eco
Spoiled Gradient Echo
Non turbo:FLASH Fast Imaging using Low Angle Shot (Siemens)SPGR Spoiled GRASS (GE)T1 FFE T1-weighted Fast Field Echo (Philips)
Turbo:Turbo FLASHFastSPGRTFE Turbo Field Eco (Philips)
Steady-State Free Precession (SSFP)
Tipo FIDFISP Fast Imaging with Steady-state Precession (Siemens)GRASS Gradient Recall Acquisition using Steady States (GE)FFE Fast Field Echo (Philips)
Tipo EchoPSIF Reversed FISP (siemens)SSFP Steady State Free Precession (GE)T2-FFE T2-weighted Fast Field Echo (Philips)
Balanced Steady-State Free Precession (bSSFP)True FISP(Siemens)FIESTA Fast Imaging Employing Steady-state Acquisition (GE)b-FFE Balanced Fast Fiel Echo (Philips)
Gradient
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Gradient
TR: 50-500ms TE= minimo-10 ms Flip Angle: 45-90° (elevato) dipende dal tr
CaratteristicheSostanzialmente comparabili con quelle delle TSE t1, ma con i vasi arteriosi che possono diventare iperintensi negli strati di entrata (se non vengono saturati)
Gradient eco T1 Le caratteristiche delle sequenze gradient eco e’ estremamente variabile in relazione al tipo di sequenza utilizzata, ed e’ quindi difficile dare una definizione precisa sui parametri e sugli aspetti classici dell’immagine
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Vantaggi:- Sequenze molto veloci- se utilizzate con tecnica 3d possono essere acquisiti voxel isotropici- utilizzate in angiografia tof o CE- possibilita’ di ottenere immagini in fase e fuori fase
Svantaggi:- Elevata Sensibilita’ alla disomogenita’ osso-aria e alla presenza di metalli- sensibilimente meno sensibile delle TSE alla rilevazione dell’enhancement parenchimale
Gradient eco t1
Gradient
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TR: 400-800ms TE= minimo-12-25 ms Flip Angle: 20-30° (basso)
CaratteristicheSostanzialmente comparabili con quelle delle TSE t1, ma con i vasi arteriosi che possono diventare iperintensi negli strati di entrata (se non vengono saturati)
Gradient eco T2*
Gradient
Le caratteristiche delle sequenze gradient eco e’ estremamente variabile in relazione al tipo di sequenza utilizzata, ed e’ quindi difficile dare una definizione precisa sui parametri e sugli aspetti classici dell’immagine
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Vantaggi:- Sequenze molto sensibili alle lesioni legamentose e meniscali- sequenze molto sensibili ai depositi di emosiderina o al materiale paramagnetico come emorragie
Gradient eco t2*
Svantaggi:- Elevata Sensibilita’ alla disomogenita’ osso-aria e alla presenza di metalli
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ECO-PLANARILe sequenze eco-planari sono delle sequenze velocissime. Utilizzano delle oscillazioni velocissime dei gradienti che permettono il riempimento di tutto il k-spazio in frazioni di secondo.
Purtroppo hanno un SNR limitato, sono molto sensibili al chemical shift e alle disomogeneita’ di campo.
Usate molto nei pazienti non collaboranti, per le sequenze di diffusione, e nell’imaging funzionale.
EPI
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Qualche immagine eco planare
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Diamo un colore alle sequenze
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Un po’ di colore…..
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Un po’ di colore…..
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Un po’ di colore…..
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Un po’ di colore…..