{{{sourceTextContent.title}}}

Perché i condensatori non magnetici sono importanti nell'imaging medico

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

La qualità di un'immagine di risonanza magnetica dipende dall'omogeneità, o uniformità, del campo magnetico. La scelta del materiale dei componenti è fondamentale; anche la più piccola traccia di magnetismo all'interno di uno scanner per risonanza magnetica può disturbare il campo e danneggiare la qualità di un'immagine di risonanza magnetica.

{{{sourceTextContent.description}}}

Le apparecchiature per la risonanza magnetica (MRI) utilizzano un forte campo magnetico e onde radio generate dal computer per produrre immagini trasversali di tessuti molli come muscoli e grasso.

Queste immagini permettono ai medici di indagare e diagnosticare senza la necessità di procedure più invasive. Tuttavia, un'immagine di bassa qualità può portare a diagnosi errate e, di conseguenza, a scelte di trattamento sbagliate. Detto questo, le applicazioni di risonanza magnetica hanno esigenze molto specifiche fino al livello dei componenti.

Nozioni di base sulla risonanza magnetica

Quando si pensa ai principi di funzionamento della risonanza magnetica, è importante ricordarne le basi: Le macchine per la risonanza magnetica a cui siamo abituati si basano sul principio della risonanza magnetica nucleare (RMN). Il nome del fenomeno fornisce l'indizio - ha a che fare con nuclei e magneti.

La forza magnetica viene misurata in Tesla (T); per estensione, Tesla indica la forza del campo magnetico della risonanza magnetica. La risonanza magnetica a 1,5T è uno degli scanner a risonanza magnetica più comuni oggi, ma le macchine 3T e 7T possono produrre immagini a risoluzione ancora più elevata. Questo livello di dettaglio è utile per la diagnosi di casi più unici. Tuttavia, una volta che gli scanner MRI raggiungono i 7T e oltre, il magnetismo è abbastanza forte da causare complicazioni per gli individui con dispositivi impiantabili come i pacemaker.

Le molecole che compongono il corpo umano contengono idrogeno. Il nucleo di un atomo di idrogeno, un singolo protone, si comporta come un magnete con un polo nord e sud. Quando viene applicato un campo magnetico, le loro rotazioni (lo spin è una proprietà delle particelle subatomiche) si dispongono in modo uniforme. Quando un paziente viene posizionato all'interno del tubo dello scanner per la risonanza magnetica, le rotazioni dei protoni nelle molecole del suo corpo si allineano, rivolti nella stessa direzione, come una banda che si esercita su un campo da calcio.

Quando un breve segnale RF generato dal computer viene applicato ad una porzione di campo uniforme, questi protoni ricevono una "spinta" e si rompono. Immaginate uno scenario in cui un pallone da calcio randagio si dirige verso la banda. Dopo l'interruzione, i protoni (i musicisti nella nostra analogia) tornano al loro stato di allineamento. Nel processo di riallineamento, l'energia viene emessa. Tale energia può essere misurata e utilizzata per distinguere tra i diversi tipi di molecole e la loro posizione. Una conoscenza approfondita della risonanza magnetica richiede un'immersione più profonda nella meccanica quantistica, ma iniziare a capire il processo rende l'output molto più sorprendente.

Il pescato

Una macchina per la risonanza magnetica è progettata per aiutarci a identificare i tipi di molecole e le posizioni in base alla misurazione del comportamento dei loro nuclei di idrogeno. Tuttavia, la qualità di un'immagine di risonanza magnetica dipende dall'omogeneità, o uniformità, del campo magnetico. Se c'è una variazione, è più impegnativo rilevare l'impatto di un'interruzione del segnale RF. Anche con la minima variazione, quei protoni non sono allineati come gli altri e non rispondono allo stesso modo agli stimoli.

Queste differenze confondono gli algoritmi di rilevazione. Sarebbe come se alcuni dei musicisti della nostra banda fossero già fuori passo quando il calcio ha colpito. Guardando tutto questo, come potremmo sapere dove è avvenuto il disturbo causato dal pallone vagante? In pratica, l'eccessivo rumore del segnale, o la variazione casuale dell'intensità del segnale, produce immagini granulari. È molto più impegnativo per un operatore sanitario affidarsi a loro per ottenere informazioni accurate.

È importante per i produttori di dispositivi medici cercare metalli ad alta purezza che non presentino magnetismo misurabile, perché i componenti magnetici all'interno del tunnel dello scanner MRI possono alterare l'omogeneità del campo. Anche la più piccola traccia di magnetismo potrebbe influenzare la qualità dell'immagine della risonanza magnetica.

I componenti hardware, compresi condensatori fissi, condensatori trimmer, induttori, connettori e altro ancora, devono essere non magnetici. Prendete ad esempio i condensatori: Molti condensatori sono progettati con una finitura a barriera in nichel per mantenere la saldabilità. A causa delle proprietà magnetiche del nichel, questi condensatori non sono accettabili per applicazioni mediche come la risonanza magnetica. Anche l'ottone commerciale, un materiale comunemente usato, non è accettabile per queste applicazioni. Le bobine richiedono anche inserti, perni e altre forme speciali senza magnetismo misurabile.

Questo livello di cura a livello di componenti previene la distorsione e riduce al minimo la necessità di correzione dell'immagine.

I pazienti, gli operatori sanitari e gli operatori sanitari si affidano tutti alla tecnologia di imaging per la risonanza magnetica. Mentre i componenti come i condensatori sono tipicamente visti come semplici o non complicati, le applicazioni critiche per la vita richiedono un'attenzione specializzata in ogni aspetto della progettazione.