Risonanza Magnetica per Immagini: Principi di Funzionamento, Algoritmi di Analisi delle Immagini e Applicazioni in Pediatria

La presente tesi si propone di esplorare la Risonanza Magnetica per Immagini (MRI) e le frontiere dell’innovazione tecnologica in tale campo. Attraverso la consultazione di documenti in letteratura e altre fonti teoriche, si è tracciato un quadro di riferimento dei principi teorici e di un’apparecchiatura di ultima generazione, dai locali dedicati alle componenti hardware e software, con particolare attenzione alle applicazioni nel contesto pediatrico. Grazie all’esperienza di tirocinio svolta presso l’Ingegneria Clinica dell’Azienda Ospedale Università di Padova (AOUPD), si è seguita l’attivazione del reparto di Radiologia presso la Nuova Pediatria; pertanto, sono state analizzate questioni normative specifiche e le fasi di installazione e messa in uso di una sala di Risonanza Magnetica (RM). Mediante i fondi PNRR è stato possibile dotare l’Ospedale di un nuovo ‘tomografo X’ a 1.5 tesla (T), un’apparecchiatura che permette di ottenere immagini di risonanza ad alta risoluzione implementando software innovativi, alcuni dei quali consentono di sfruttare il Deep Learning (DL). Si è scelto di approfondire tale ambito soffermandosi sui vantaggi clinici riscontrati in alcune applicazioni ortopediche e neurologiche, in termini di qualità e velocità degli esami. A tal proposito, l’MRI permette di ottenere immagini significativamente diverse fra di loro a partire da un unico tomografo. In virtù di ciò, sono state descritte le principali tecniche di acquisizione del segnale conciliando il punto di vista ingegneristico e quello medico. L’obiettivo comune dei diversi protocolli esaminati è quello di valorizzare il potenziale dell’MRI nella diagnosi e valutazione clinica del paziente. Inoltre, si è discusso in maniera più dettagliata del Neuroimaging, vale a dire l’insieme di tecnologie non invasive che permettono di indagare il cervello dal punto di vista anatomico e funzionale in vivo. In particolare, si è approfondito l’impiego in Pediatria dell’imaging con tensore di diffusione (DTI) e della Risonanza Magnetica funzionale (fMRI), utili supporti per valutazioni pre e post-operatorie e monitoraggio delle alterazioni cerebrali, aspetto rilevante nell’età dello sviluppo. Mediante lettura e analisi di articoli inerenti, è emerso che è possibile ottenere immagini dettagliate delle distinte regioni dell’encefalo in pazienti affetti da disturbi cognitivi e tumori. Infine, sono stati valutati i risultati e le prospettive future dell’MRI, e si è riflettuto sull’impatto di tali innovazioni biomediche, verso una medicina sempre più personalizzata ed efficace.