Nonostante la sua scoperta sia relativamente recente, l’Imaging di Risonanza Magnetica funzionale (fMRI) è una delle più popolari e proficue tecniche di neuroimmagini grazie alle quali è possible mappare l’attività funzionale del sistema nervoso centrale. Il cervello umano è un organo eterogeneo e complesso composto da unità funzionali con diversa scala spaziale, che lavorano su diverse scale temporali. Lo scopo primo di ogni tecnica di imaging deve essere quello di riuscire a risolvere questa complessità e questo dipende certamente dalle risoluzioni spaziale e temporale della tecnica. Per migliorare l’efficienza della tecnica fMRI le convenzionali tecniche di acquisizione sono state modificate, dando vita a tecniche sperimentali avanzate.
Fra le tecniche sperimentali avanzate, sfruttate per studio della funzione e della struttura cerebrale, tramite NMR, l’imaging con tecnica Multi Banda (MB) e l’imaging con tecnica Multi Echo (ME), e una combinazione delle stesse (MB-ME Imaging), ricoprono sicuramente un ruolo di primo piano anche per il vantaggio di poter essere implementate sugli scanner clinici attualmente in uso.

Multi Banda
Gli esperimenti fMRI durano generalmente alcuni minuti, poiché un numero sufficiente di dati deve essere acquisito. Queste sessioni di acquisizione sono spesso poco confortevoli e stancanti per i pazienti e questo fa sì che i dati stessi siano soggetti alla presenza di diversi artefatti, specialmente quelli dovuti al movimento dei soggetti all’interno dello scanner.
Per ridurre i tempi di esame ed incrementare la risoluzione temporale e spaziale è quindi, importante e necessario ottimizzare la velocità di acquisizione delle immagini. L’imaging con MB è un soluzione alternativa molto attraente per ottenere questi miglioramenti. Differentemente da altre tecniche avanzate, come le acquisizioni a campo magnetico ultra alto (circa 7 T), questa tecnica innovativa ha il vantaggio di poter essere usata sugli scanner clinici attualmente in uso.
La tecnica MB si basa sull’eccitazione simultanea di differenti fette del volume cerebrale usando un unico impulso a radio frequenza (RF) ottimizzato a diverse frequenze. Ogni elemento di ricezione del segnale misura un segnale che è combinazione lineare di diversi segnali provenienti dalle varie fette modulati dalla sensibilità del ricevitore. La vera innovazione dell’acquisizione MB, rispetto alle tecniche avanzate precedenti, è la possibilità di ridurre il valore di TR (Repetition Time, il parametro che determina il tempo che intercorre tra due impulsi RF successivi) con tutte le migliorie che questa riduzione comporta. L’approccio MB ha ottime potenzialità per divenire uno strumento fondamentale nello studio dell’attivita funzionale cerebrale cosi come della sua struttura.

Multi Echo
I dati fMRI sono generalmente acquisiti utilizzando un solo valore ottimale del parametro di acquisizione Tempo d’Echo (TE, il tempo al quale il segnale di interesse viene misurato) con lo scopo di ottenere il massimo contrasto funzionale possibile. Questo valore ottimale è uguale al valore medio nel cervello del paramtero T2*, (tempo di rilassamento trasversale) caratteristico di un determinato tessuto, ad un dato valore del campo magnetico. Utilizzando questo valore ottimale è possibile massimizzare il segnale di interesse. Tuttavia il valore medio di T2* nel cervello varia considerevolmente con la posizione quindi la sensibilità della tecnica con un valore fisso di TE non è ottimale in tutto il cervello ma dà luogo ad una variabilità nel contrasto delle immagini. Inoltre, i dati fMRI sono caratterizzati da fluttuazioni del segnale che hanno diverse origini. Infatti oltre alle fluttuazioni d’interesse, che sono quelle di origine neuronale e sono dipendenti dal valore del TE, il segnale contiene delle fluttuazioni di non interesse dovute per esempio al movimento del soggetto, alla respirazione, al battito cardiaco o ad instabilità dell’hardware e che sono spesso indipendenti dal valore del TE. La tecnica ME combinando il segnale proveniente da echi differenti, sfrutta questa caratteristica, per separare il segnale di interesse da quello di non interesse.
Sostanzialmente l’approccio che combina dati provenienti da acquisizioni ME migliora la sensibilità della tecnica fMRI e permette di ottenere il massimo contrasto funzionale, ad un dato campo magnetico, in tutto il cervello. Inoltre è possibile implementare questa tecnica di acquisizione con piccole variazione delle tecniche di acquisizione standard, con echo singolo, ottenendo un grande miglioramento sulla ripetibilità e qualità delle misure. Questo ha un considerevole impatto immediate anche in ambiente clinico, dove, spesso, i pazienti non sono in grado di mantenere una posizione fissa per tempi lunghi, con conseguente aumento degli artefatti da movimento.