Risonanza nucleare, esplorare il corpo “addomesticando” i protoni. Bartolo (Neuromed): Rivoluzione per le neuroscienze

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Cosa ci vuole per creare un’apparecchiatura che rivoluzioni la medicina? Un mucchio di idee di tanti scienziati (compresi un po’ di Premi Nobel) che lavorano in campi completamente diversi tra loro. E un sacco di tempo: circa cinquanta anni prima che, nel 1976, fosse realizzata la prima immagine.
Il nome anticipa tutto: la Risonanza magnetica nucleare (Mri in Inglese) si basa proprio sul magnetismo, in particolare quello dei nuclei degli atomi di idrogeno (che hanno un solo protone). I protoni possono essere paragonati al pianeta Terra: girano sul loro asse e hanno un campo magnetico con un polo nord e un polo sud. Normalmente questi “magneti protonici” ruotano con i loro assi allineati in modo casuale. Ma, quando si trovano immersi in un forte campo magnetico, gli assi si allineano tutti nella stessa direzione, come piccolissime bussole.
E quel tunnel della macchina Mri non è altro che un potente generatore di campo magnetico. Magari ci siamo appena entrati per sottoporci a una risonanza. L’esame vero e proprio non è ancora iniziato ma, senza che noi ci accorgiamo di niente, i protoni dei nostri atomi di idrogeno (presenti nell’acqua, quindi abbondantissimi nel corpo) girano già tutti allineati come soldatini. A un certo punto inizia l’esame ed entra in azione un altro componente della macchina, che invia un impulso a radiofrequenza capace di “scombinare” quell’allineamento ordinato. Passato l’impulso, i protoni torneranno nuovamente ad allinearsi secondo il campo magnetico, e nel farlo emetteranno un segnale. Però il riallineamento avviene a velocità diverse a seconda dei tessuti in cui si trovano (ad esempio nel grasso rispetto al muscolo). Speciali bobine vengono piazzate attorno alla parte del corpo da esaminare, in modo da inviare gli impulsi con precisione e contemporaneamente agire come antenne di ricezione dei segnali.
Rilevatori e computer faranno il resto, elaborando i segnali emessi dai protoni e, quindi, la diversa velocità di allineamento. Alla fine si genera la tipica immagine che siamo abituati a vedere.

Una rivoluzione per le neuroscienze
“La risonanza magnetica nucleare – dice il dottor Marcello Bartolo, Direttore dell’Unità di Neuroradiologia Diagnostica e Terapeutica del Neuromed – ha letteralmente rivoluzionato le neuroscienze. E’ stato il secondo grande passo in avanti dopo la Tac. E, a differenza di quest’ultima, nella Mri non ci sono radiazioni, cosa che la rende un esame assolutamente innocuo. La cosa importante da considerare è la potenza del magnete, che si misura in Tesla. Più il campo magnetico è potente, più piccole saranno le cose che vedremo nell’immagine. Qui in Neuromed arriviamo a una potenza di 3 Tesla Ma un campo magnetico molto forte ha bisogno di un tunnel molto stretto, e questo a volte può essere un problema per alcuni pazienti, magari che soffrono di claustrofobia. Tra le cinque risonanze del Neuromed abbiamo anche quella “aperta”, adatta in questi casi. Ma attenzione: lì le potenze sono per forza più basse, quindi è adatta solo in casi specifici”.
Spesso per i pazienti è difficile capire perché il proprio medico prescriva una risonanza al posto di una Tac, o viceversa. “Dipende dalla patologia che stiamo affrontando. Un tumore, ad esempio, è ben visibile nella Tac che è anche un esame molto utile e veloce nel caso di traumi. Studiare una Sclerosi multipla sarebbe invece inutile con la Tac, perché le placche che colpiscono le fibre nervose non sono visibili. La risonanza, invece, ci dà informazioni utilissime in questi casi. Per fare un altro esempio, il danno assonale diffuso (quello che avrebbe colpito il pilota Schumacher a seguito dell’incidente sugli sci, ndr) può essere valutato meglio in risonanza. Dipende dai casi”.
Non dobbiamo, però, solo considerare la risonanza magnetica “classica”. “E’ una tecnologia – continua Bartolo – che si è evoluta nel tempo e che oggi ci mette a disposizione strumenti molto sofisticati, come la risonanza funzionale (fMRI), che ci permette di seguire in tempo reale l’attività cerebrale nelle varie aree nervose, fondamentale quando, ad esempio, si progettano alcuni interventi di neurochirurgia. Oppure la spettroscopia di risonanza magnetica, che mostra i cambiamenti nel metabolismo, come avviene nei tumori. O ancora la trattografia, capace di evidenziare specificamente gli assoni, le fibre nervose, che collegano i neuroni tra loro”.

Il grande freddo
Un campo magnetico di un Tesla è estremamente potente: il flusso magnetico che ci attraversa quando vi siamo immersi è circa diecimila volte quello del campo magnetico terrestre. Nel Neuromed la macchina più potente usata per i pazienti è di tre Tesla, mentre un altro apparecchio, usato per gli animali nei laboratori di ricerca, arriva a sette. Ma non c’è da preoccuparsi: tutti i dati mostrano che campi magnetici così potenti sono assolutamente innocui per il nostro organismo.
Generarli non è certo un’impresa facile. Anzi, sarebbe impossibile senza i magneti a superconduttore, un’invenzione nata per costruire gli acceleratori di particelle (come quello del Cern di Ginevra dove è stato individuato il Bosone di Higgs). Grazie ad un freddo estremo (pochi gradi al di sopra dello zero assoluto) alcuni materiali perdono totalmente la resistenza al passaggio della corrente. Questo permette di generare campi magnetici altrimenti impossibili con le normali tecnologie. Ecco perché il cilindro della macchina di risonanza magnetica è riempito di elio liquido (269 gradi sotto zero).

E’ l’integrazione la vera sfida
Ciò che la risonanza, nelle sue articolazioni, ci offre è, letteralmente, una valanga di informazioni. “Certo – dice Fabio Sebastiano, ingegnere biomedico e Responsabile dell’area tecnico patrimoniale dell’I.R.C.C.S. Neuromed – Ma quella che oggi consideriamo la vera sfida è l’integrazione, non solo tra i vari aspetti della risonanza magnetica, ma anche con TAC e altre metodiche di indagine. Dobbiamo essere in grado di prendere tutte le immagini, tutti i dati, e farli confluire in una immagine unica, tridimensionale. Il clinico potrà così “navigare” attraverso un cervello, esplorarne tutti gli aspetti e prendere le decisioni più corrette. E’ l’obiettivo del Brainlab installato nel Polo di Ricerca Neurobiotech di Caserta”.