In generale, per radiofrequenza si intende un segnale elettromagnetico ad una frequenza che è compresa in un intervallo che va da pochi kHz a circa 300 GHz. Uno dei componenti organici più presenti nel corpo umano è l’acqua, cioè l’idrogeno, per cui vale la relazione γ/2π = 42,58 [MHz/T], dove γ è il rapporto giromagnetico.
La relazione che lega la frequenza di risonanza f0al campo di induzione magnetica (statico) B0 è f0 = (γB0) / 2π; ad un campo magnetico di intensità pari a 1,5 Tesla, corrisponde, quindi, una frequenza di risonanza dell’idrogeno di circa 63 MHz, che ricade nell’intervallo delle radiofrequenze.
Ciò rappresenta il fondamento fisico e teorico per cui, in un sistema RM vi è un modulo dedicato alla radiofrequenza, il quale genera un segnale opportunamente modulato alla frequenza di risonanza f0 (che dipende dall’intensità del campo magnetico statico) e lo trasmette al volume di interesse, rappresentato dal corpo del paziente (o da una sua parte): in questo modo, si eccitano gli atomi di idrogeno contenuti nei tessuti dell’organismo, e si ottiene un segnale di eco.
Successivamente, occorre ricevere l’eco trasmesso dal paziente, de-modularlo e ricavare il segnale che consente la ricostruzione delle immagini per fini diagnostico-clinici.
Stante questa premessa fondamentale, occorre specificare che il modulo dedicato alla radiofrequenza in un sistema RM capta dei segnali debolissimi: pertanto, se non ci fosse una opportuna schermatura intorno alla sala del magnete principale, potrebbero entrare dei disturbi dall’esterno, così come il segnale trasmesso dalle antenne del sistema, di potenza elevata, potrebbe uscire fino a notevoli distanze.
La sala in cui sarà collocato il sistema RM deve essere, quindi, rivestita impiegando dei pannelli autoportanti di acciaio, o alluminio, imbullonati tra loro, oppure realizzando uno scheletro di legno con delle lastre di rame che poi sono saldate sopra, creando la gabbia di Faraday.
La gabbia di Faraday è, pertanto, un sistema completamente e perfettamente chiuso, costituito da un contenitore in materiale elettricamente conduttore, che isola l’ambiente interno, limitando sia la fuoriuscita dei segnali verso l’esterno, che l’entrata di disturbi provenienti dall’esterno.
Il principio di questo effetto di schermaggio elettrico si basa sul teorema della divergenza, secondo cui il flusso entrante è uguale al flusso uscente; per cui se la gabbia è una superficie perfettamente conduttiva, allora non entrerà né uscirà nessun disturbo.
Ovviamente non è possibile realizzare un sistema completamente chiuso, perché sarebbe inaccessibile, mentre è necessario entrare, osservare il paziente all’interno e realizzare degli impianti (elettrico, illuminazione, aerazione).
La porta di accesso è dotata di finger, cioè di lamelle che garantiscono la perfetta tenuta quando la porta è chiusa: in questo caso, infatti, le lamelle si toccano e c’è una conduttività perfetta tutto intorno al montante della porta.
La finestra di osservazione, o visiva, è costituita da una sovrapposizione di reticelle sottili di rame e di vetri di protezione: ciò consente di guardare all’interno della sala esami, ma al contempo viene bloccato il segnale alla radiofrequenza.
Per realizzare l’impianto di aerazione, si utilizzano dei pannelli a nido d’ape (filtri honeycomb) che sono utilizzati per ottenere l’efficacia della schermatura elettromagnetica, ma garantendo allo stesso tempo un ottimo passaggio di aria.
In sala esami devono naturalmente entrare tutti i segnali elettrici necessari al funzionamento del sistema RM, e questi devono tutti passare attraverso dei filtri LC passa-basso, i quali consentono ad esempio il passaggio della corrente di rete alla frequenza di 50 Hz, ma bloccano i segnali alla radiofrequenza.
Un’altra possibilità per consentire ai segnali di entrare dentro la sala esami è attraverso le fibre ottiche, poiché la fibra ottica è costituita da plastica, pertanto non c’è conducibilità elettrica.
In alcuni punti della gabbia possono esserci delle guide d’onda, cioè ci sono dei tubi di opportuna lunghezza che, fino ad una certa frequenza di lavoro, si comportano come una guida d’onda: pertanto eventuali tubi di gomma, come quelli per il trasporto di gas medicinali (ossigeno e protossido di azoto), devono passare qui.
La gabbia di Faraday deve essere poi collegata all’impianto di terra e poggiata su un tappeto di materiale isolante, per poter svolgere al meglio la funzione di schermatura: durante la posa in opera della stessa, si deve monitorare continuamente la resistenza tra la gabbia e la terra, affinché permanga al di sotto di valori accettabili.
