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La qualità in Risonanza Magnetica, risoluzione e rapporto segnale rumore

AndForn

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blog-0204659001354083336.jpgOgni tanto torno a ragionare sulla qualità in RM, e mi piace rinfrescare alcuni concetti che sono alla base di quella che dovrebbe essere l'attività lavorativa tipica della maggior parte dei servizi.

E quindi quando si parla di qualità si finisce sempre a parlare di Risoluzione e di Rapporto Segnale Rumore (SNR Signal Noise Ratio).

Allora diamo delle regole generali, su cui magari dopo ragioniamo e vediamo i differenti aspetti pratici.

REGOLA 1: La risoluzione spaziale dovrebbe* essere sempre il più elevata possibile.

REGOLA 2: Il rapporto Segnale Rumore dovrebbe* essere più elevato possibile.

Come vedete ho messo due asterischi sul dovrebbe (che infatti non è "deve") perchè queste due regole, pur in termini assoluti corrette, non sono sempre vere per tutte e le condizioni e comunque sono difficilmente ottenibili contemporaneamente.

Qual'è il problema principale? IL TEMPO

Infatti per ottenere un elevata risoluzione spaziale infatti servono matrici elevate (e FOV contenuti ma questo attualmente va al di fuori della nostra sfera di interesse) e quindi molte decodifiche di frequenza e soprattutto molte decodifiche di fase, che richiedono un tempo elevato di acquisizione.

Anche per ottenere un Rapporto Segnale Rumore elevato è necessario impiegare più tempo in acquisizione, perchè è necessario (a parità degli altri parametri ma soprattutto a parità di risoluzione) aumentare le medie, diminuire l'accelerazione di acquisizione parallela e altre impostazioni di questo tipo.

Qualcuno che non conosce bene la situazione socio economica dei nostri paesi potrebbe dire che in medicina le cose devono essere eseguite a regola d'arte e quindi a costo di impiegare molto più tempo si devono ottenere immagini al massimo della risoluzione. E allora vai..... avanti con la polemica, e il personale, e le macchine, e i rimborsi e i carichi di lavoro e i barella ecc... ecc. quindi non entriamo in merito di questi aspetti, ma diamo per scontato che gli esami devono essere effettuati in tempi definiamoli "Ragionevoli"

Mettiamo quindi il tempo al di fuori del ragionamento, tenendolo poi in seguito come parametro fisso.

Rivediamo le due regole viste all'inizio:

REGOLA 1: all'aumentare della risoluzione generalmente si ha un aumento del tempo di acquisizione. o ancor meglio: Per aumentare la risoluzione spaziale si dovrà dedicare maggior tempo.

REGOLA 2: all'aumentare del SNR generalmente si ha un aumento del tempo di acquisizione. O ancor meglio: Per aumentare il SNR si dovrà dedicare maggior tempo.

Aggiungiamo una nuova regola che ci complica un filino le cose.

REGOLA 3: all'aumentare della risoluzione spaziale, a parità di tempo e degli altri parametri, diminuisce il rapporto segnale rumore.

E allora? voi mi direte? hai scoperto l'acqua calda? in cosa pensi di averci aiutato dopo aver elencato delle belle regole che, magari interessanti, sono rindondanti e contrapposte.

Per ora forse non ho toccato punti interessanti (ma magari abbiamo ripassato insieme i concetti), ma siamo pronti a aprire come ragionare da qui in poi.

Il rapporto tra risoluzione spaziale e tempo ha un rapporto sostanzialmente di tipo lineare, anche se non ci interessa nello specifico andare ad analizzare che pendenza potrebbe avere la curva, ma diciamo che più aumenta la risoluzione e più aumenta il tempo. Quindi è inutile stare a ragionare molto su quello che potrebbe essere il punto ottimale con un buon livello di dettaglio in tempi accettabili. Questo fattore dovrà essere deciso quindi solo in funzione del tempo che abbiamo a disposizione per fare quell'immagine (tempo che dipenderà anche da molti altri fattori che in questo momento non ci interessano).

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Sul segnale ricevuto invece si potrebbe dire che, nonostante subisca un incremento progressivo lineare, poi in effetti ai fini del segnale percepito sull'immagine non è proprio la stessa cosa.

Immaginiamo una stanza buia senza finestre: in un angolo mettiamo una lucina e piano piano iniziamo ad aumentarne l'intensità. Il nostro occhio potrà notare un aumento dell'intensità della stessa fino ad un certo punto, oltre il quale la vedrà sempre fortissima senza poterne apprezzare un eventuale ulteriore aumento.

La stessa cosa ci succede con il SNR: oltre una certa soglia possiamo considerare non sia più veramente percepibile il miglioramento, visto che la componente di rumore sarà impercettibile.

Ecco quindi la curva.

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L'intelligenza dell'operatore quindi sarà, nello specifico di ciascuna sequenza e ciascun caso clinico, andare a capire qualè il punto ottimale di segnale rumore in cui acquisire l'immagine senza andare ad utilizzare in modo scorretto le risorse.

Perchè?

Perchè tutto l'eventuale tempo e segnale che si riesce a risparmiare nel contesto del SNR si potrà eventualmente utilizzare per migliorare la risoluzione spaziale.

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Ricordo che abbiamo parlato di questi tre parametri in maniera relativamente sterile, senza andare a considerare quelle che sono le vere applicazioni cliniche e pratiche dei concetti, e sarà quindi necessario pensare a quali saranno le migliori strategie per ottimizzare ciascuno dei due aspetti.




4 Commenti


Ecco... M credo che sia fondamentale anche il quesito clinico: se devo studiare una colonna cervicale per discopatia posso permettermi una risoluzione più bassa rispetto allo studio del midollo cervicale per SAP. SOprattutto per quanto riguarda le assiali, nelle quali l'acquisizione deve essere necessariamente più dettagliata nel secondo caso, per la più precisa visualizzazione del "H" midollare.

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si, ma questo va al di la di quello che deve essere il ragionamento "a priori" su come si lavora sul tempo :)

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Buongiorno, l'SNR è influenzato anche dal Numero di Acquisizioni che vengono fatte? 

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se con "numero di acquisizioni" intendi le NEX, allora la risposta è sì.

più NEX o NSA o medie o letture fai (sono tutti sinonimi) più migliori il SNR

se intendevi invece numero di sequenze allora no, ogni singola sequenza ha il proprio SNR e non è influenzata dalle altre

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