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• mri

La Risonanza Magnetica Nucleare è il fenomeno fisico che sta alla base di una delle più importati tecniche di imaging per applicazioni mediche (MRI: Magnetic Resonance Imaging).
L’interesse che si è sviluppato verso la Risonanza Magnetica è dovuto al fatto che essa permette di ottenere immagini ad elevata risoluzione, utili per discriminazioni anatomiche e funzionali e per la rilevazione di patologie, unitamente ad una totale sicurezza per il paziente, il quale non è sottoposto a radiazioni ionizzanti.
Le immagini che si ottengono sono delle mappe che descrivono essenzialmente la distribuzione dei nuclei di idrogeno che compongono i tessuti di organi, eccitati adeguatamente mediante l’applicazione di campi magnetici.
Il processo di eccitazione dei nuclei e la conseguente acquisizione del segnale emesso, effettuati mediante l’impiego di bobine a radiofrequenza (RF coils), sono due operazioni che molto influenzano la bontà dei risultati ottenibili.
Quando è utilizzata in trasmissione, una bobina RF deve essere in grado di produrre un campo magnetico il più uniforme possibile nella regione di interesse, in modo da ottenere una eccitazione uniforme dei nuclei, mentre se è utilizzata in ricezione, deve fornire un elevato valore del rapporto segnale-rumore (SNR).
Per ottenere immagini di alta qualità vengono impiegate due bobine separate per la trasmissione e per la ricezione del segnale RF. In particolare, in trasmissione viene generalmente usata la “birdcage coil” (bobina costituita da conduttori fissati su di una superficie cilindrica e contenente delle capacità), in grado di generare un campo magnetico particolarmente uniforme, mentre in ricezione è utilizzata generalmente una bobina di superficie, capace di garantire un valore elevato del rapporto segnale-rumore grazie alle sue piccole dimensioni.
Il presente lavoro di tesi è finalizzato alla progettazione di bobine a RF per applicazioni diagnostiche. Tale progettazione è stata effettuata utilizzando un metodo di sintesi iterativo, in grado di esplorare lo spazio delle possibili soluzioni, alla ricerca di una configurazione ottima dal punto di vista del soddisfacimento delle specifiche di progetto (GA – Genetic Algorithm); come strumento di analisi è stato usato il metodo dei momenti, in grado di stimare in maniera molto accurata il campo elettromagnetico della configurazione. Questo lavoro è strutturato in quattro capitoli.
Nel primo vengono descritti i principi fisici della Risonanza Magnetica Nucleare, i componenti fondamentali di un sistema MRI e le relazioni intercorrenti fra le più importanti grandezze coinvolte in tale fenomeno.
Nel secondo capitolo viene introdotta la teoria delle bobine a radiofrequenza, evidenziando il loro comportamento alla fequenza di risonanza e trattando brevemente alcuni degli esempi più importanti di bobine di volume e di superficie.
Nel terzo si ha una trattazione generale degli algoritmi genetici e la descrizione, più in particolare, dell’algoritmo genetico utilizzato in questo studio (per la progettazione delle bobine a radiofrequenza) e della sua implementazione.
Infine nell’ultimo capitolo vengono presentati i risultati numerici ottenuti tramite simulazione.