L’impatto della sequenza di acquisizione RM sulle mappe quantitative di suscettività magnetica.

Abstract

La tecnica Quantitative Susceptibility Mapping (QSM) rappresenta una tecnica innovativa che consente di misurare la suscettività magnetica dei tessuti, una proprietà fisica che descrive come i materiali interagiscono con un campo magnetico esterno. Mappando la suscettività magnetica, la QSM rivela variazioni nel contenuto di sostanze come ferro, mielina e calcio, offrendo informazioni su cambiamenti fisiologici e patologici che potrebbero non essere rilevati con le tecniche di risonanza magnetica tradizionali. La suscettività magnetica può essere misurata tramite RM acquisendo immagini di fase, le quali contengono informazioni sulle variazioni locali del campo magnetico causate dalle proprietà dei tessuti. La generazione di mappe quantitative di suscettività magnetica richiede diversi passaggi di elaborazione, a partire dall'acquisizione di immagini con sequenze di tipo Gradient Recalled Echo (GRE), fino alla ricostruzione delle mappe finali. Durante il processo, si eseguono operazioni come la srotolatura della fase (phase unwrapping), la rimozione del campo indotto da fonti esterne e la soluzione dell’equazione che mette in relazione le disomogeneità di campo con la distribuzione spaziale della suscettività. Nel presente studio, sono stati esaminati due protocolli di QSM. Il primo è quello della Rete Italiana delle Neuroscienze (RIN), già implementato sul tomografo RM presso l’UO Neuroradiologia dell’Ospedale Policlinico San Martino di Genova. Il secondo è un protocollo che è stato implementato appositamente nel contesto di questa tesi di laurea, che segue le raccomandazioni pubbicate a inizio 2024 da parte dell'Electromagnetic Tissue Properties Study Group della società internazionale di risonanza magnetica in medicina. I due protocolli sono discussi ponendo l’attenzione sugli elementi in comune e sulle loro differenze e illustrando punti di forza e debolezza.

Quantitative Susceptibility Mapping (QSM) is an innovative technique that allows the measurement of the magnetic susceptibility of tissues, a physical property that describes how materials interact with an external magnetic field. By mapping magnetic susceptibility, QSM reveals variations in the content of substances such as iron, myelin, and calcium, providing insights into physiological and pathological changes that may not be detected by traditional MRI techniques.

Magnetic susceptibility can be measured using MRI by acquiring phase images, which contain information about local variations in the magnetic field caused by tissue properties. The generation of quantitative magnetic susceptibility maps requires several processing steps, starting from image acquisition with Gradient Recalled Echo (GRE) sequences and ending with the reconstruction of the final maps. During the process, operations such as phase unwrapping, removal of the field induced by external sources, and solving the equation relating field inhomogeneities to the spatial distribution of susceptibility are performed.

In this study, two QSM protocols were examined. The first is the protocol of the Italian Neuroscience Network (RIN), already implemented on the MRI scanner at the Neuroradiology Unit of the San Martino Policlinic Hospital in Genoa. The second is a protocol specifically implemented within the context of this thesis, following the recommendations published in early 2024 by the Electromagnetic Tissue Properties Study Group of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. The two protocols are discussed with attention to their common elements and differences, illustrating their strengths and weaknesses.