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La risonanza magnetica

L’esplorazione interna  dell’organismo umano mediante Risonanza Magnetica è indiscutibilmente vantaggiosa in quanto non invasiva e sicura.

Il macchinario che esegue queste analisi diagnostiche è denominato tomografo.




Tipico tomografo usato per la risonanza magnetica

Un parametro che caratterizza i tomografi è l’intensità del campo magnetico statico che viene prodotto in essi.

Sono molto diffuse apparecchiature ad alta intensità di campo B di oltre 3 Tesla (T); negli ultimi anni sono stati raggiunti valori più elevati per applicazioni di ricerca (fino a 9.4T, ed ancora in fase di progetto, 11.7T).

Ad oggi sono 32 i sistemi con campo magnetico ≥ 7 T che risultano installati nel mondo e questo numero continua a crescere. Sistemi a campo magnetico ancora maggiore (tre da 9.4T) sono già installati e stanno cominciando ad acquisire dati. Infine è imminente la costruzione di uno scanner da 11.7T al centro NeuroSpin di Parigi.

Il campo magnetico terrestre (geomagnetico) ha valori di qualche decina di Gauss (1 G = 10⁻⁴ T).

Pertanto campi magnetici generati dai tomografi (1T, 1,5T, 2T e addirittura 3T) sono altissimi, rispetto a quello naturale geomagnetico.

Vediamo con quale tecnica si producono questi campi e quali sono le principali problematiche a riguardo.

La geometria per realizzare un campo magnetico così intenso è quella solenoidale.

Per un solenoide vale la seguente relazione:

 

Ricavando la corrente, fissato un numero di spire per metro lineare pari a N/L=1000, otteniamo:

L'effetto Joule vale:

 

Per fissare il valore della resistenza, prendiamo un cavo elettrico di rame avente le seguenti caratteristiche:

La potenza dissipata per effetto Joule vale: P =280W.
L'avvolgimento non potrebbe resistere a questo calore.
Pertanto, per eliminare il problema del calore, L’avvolgimento, che può raggiungere una lunghezza di oltre 20 km, è realizzato con fili di Nichel-Titanio (Ni-Ti) o Niobio-Titanio (No-Ti) intrecciati e incamiciati in una matrice di Rame ed è mantenuto ad una temperatura prossima allo zero assoluto (4,2 K, circa –269oC) per immersione in un bagno di elio liquido. In tal modo viene garantito il mantenimento delle proprietà superconduttive che consentono il passaggio di corrente senza dispersione di energia sotto forma di calore.