Magnetic Resonance Fingerprinting (MRF) for low field NMR: preliminary study

In questa tesi una tecnica di NMR chiamata Magnetic Resonance Fingerprinting (MRF) è stata sviluppata su un dispositivo di rilassometria NMR a basso campo magnetico.Questa tecnica utilizza sequenze di impulsi pseudo randomizzate che fanno sì che i segnali provenienti da materiali differenti presentino un’evoluzione specifica, chiamata “fingerprint”. Questa evoluzione è funzione delle diverse proprietà del materiale. Il segnale acquisito viene in seguito confrontato con un “dictionary” contenente numerose evoluzioni di segnale di cui, mediante algoritmi di pattern recognition, si individua il matching migliore con il segnale sperimentale. In questo modo è possibile ottenere con una sola acquisizione i valori quantitativi di molteplici parametri. Fino ad oggi l’MRF è stato applicato su strumenti NMR ad alto campo per indagini cliniche. Questa tesi è la prima applicazione di MRF su uno strumento di Rilassometria di laboratorio. Preliminarmente all’MRF, sono state programmate e acquisite altre sequenze: in particolare, ne è stata implementata una attraverso la quale stimare la correlazione tra il campo magnetico statico (B0) e il campo di eccitazione a radiofrequenza (B1), poiché la complessa evoluzione del segnale acquisito non può essere analizzata correttamente senza tener conto della disomogeneità dei campi magnetici. I risultati sperimentali sono stato validati mediante simulazioni eseguite con un software sviluppato su Matlab chiamato MARSS, che consente di riprodurre l’evoluzione della magnetizzazione in un esperimento di NMR. La caratterizzazione delle mappe di correlazione tra B0 e B1 ha consentito di validare ogni risultato sperimentale, e in particolare la sequenza MRF, che ha fornito una stima corretta dei tempi di rilassamento di un campione di gomma di riferimento. Queste analisi preliminari della tecnica MRF traslata su rilassometri NMR consentono di ipotizzare interessanti applicazioni nell’ambito della fisica applicata alla medicina e ai beni culturali.