La Risonanza Magnetica Nucleare per Imaging è la tecnica attualmente più utilizzata in campo medico per ottenere immagini dell'interno del corpo umano, grazie alla sua presunta capacità di non generare danni all'interno del tessuto biologico oggetto dell'indagine.
La rapida attivazione delle bobine di gradiente con impulsi di corrente inviati ad alta frequenza e in presenza del campo statico, implica forze di Lorentz, e dunque sollecitazioni e deformazioni delle bobine, significativamente variabili nel tempo. Le vibrazioni che si propagano dalle bobine alla struttura e poi all¿esterno sono caratterizzata da frequenze nel campo udibile. Ciò comporta elevati livelli di rumore acustico, che giunge al paziente e agli operatori. La natura impulsiva dei rumori di elevata intensità, può causare disagio nei pazienti e una possibile perdita di udito per gli individui sensibili.
Con il presente progetto si intende pervenire a una stima delle emissioni acustiche generate da uno scanner NMR e a una caratterizzazione delle sorgenti.
A partire dallo studio analitico di modelli elementari per rappresentare le sorgenti sin qui identificate, in primis la sollecitazione subita dalle bobine di gradiente quando la corrente elettrica applicata su di esse induce delle forze di Lorentz, si perverrà a una previsione di massima dei livelli e delle frequenze del rumore generato dalla vibrazione delle bobine di Maxwell e di Golay, per varie dimensioni e materiali e per differenti andamenti delle correnti di eccitazione. I modelli diverranno più realistici all¿interno di uno studio numerico mediante software di simulazione acustica e di modellazione 3D. Come sorgente di rumore si valuterà anche la struttura fonoassorbente in cui le bobine sono immerse, considerandone frequenze proprie e risposta in frequenza. Sono previste rilevazioni fonometriche all¿interno di un centro di RMN.
Sebbene la RMN sia considerata una tecnica di imaging non pericolosa, problemi di sicurezza sono stati sollevati relativi alle emissioni acustiche durante la scansione delle immagini. Gli elevati livelli di rumore generati da alcune apparecchiature RMN possono causare temporanea variazione della soglia di percezione, stress, irritazione, affaticamento mentale e paura. Inoltre, il rumore acustico può influire sulla qualità dell'immagine negli studi di RMN Funzionale (fRMN) [14]. Il rumore acustico generato dalle bobine nelle varie sequenze MRI è stato messo in relazione a vari parametri: un minor spessore della fetta implica un maggior livello di pressione sonora (che può indurre, per piccolissimi spessori, la perdita dell'udito); l'impulso RF aumenta il livello di qualche dB; un più elevato tasso di ripetizione comporta un tempo di esposizione sonora maggiore (percepito come suono più intenso, con conseguente maggiore disagio); un tempo di esposizione elevato, dell'ordine dell'ora, può indurre temporanea perdita dell'udito.
La maggior parte dei non numerosi studi presenti in letteratura è focalizzata su rilevazioni sperimentali volte a caratterizzare le emissioni acustiche all¿interno del gantry, nella zona occupata dal paziente e nelle postazioni degli operatori, e sulla progettazione di dispositivi dedicati alle tecniche di controllo attivo del rumore [15]. Non molti lavori nella letteratura scientifica sono dedicati alla modellizzazione delle sorgenti e alla caratterizzazione acustica di bobine e strutture. Tale approccio permetterebbe invece di disporre di un ausilio alla progettazione dei dispositivi di RMN, con particolare attenzione a materiali e geometrie impiegate, a partire da simulazioni acustiche 3D. L'ottimizzazione, dal punto di vista acustico, delle geometrie delle bobine e delle strutture attenuanti dedicate al controllo passivo all¿interno delle attrezzature, potrebbe fornire risultati esportabili, in termini di vincolo, per la progettazione più generale dell¿apparecchiatura.
14 Moelker et al. Eu. Soc. Mag. Res. in Med. Biol. 2003
15 Takkar et al. Recent Dev. Contr. Aut. Power Eng. 2017