Il contributo che le Bioimmagini hanno apportato allo sviluppo della Medicina moderna è stato rivoluzionario ed esplosivo. Come risulta da decenni evidente, in molti settori della Medicina, effettuare una diagnosi, una prognosi, e spesso anche per guidare una terapia, le Bioimmagini sono diventate ormai indispensabili.

Volendo definire una Bioimmagine, a rigore, bisognerebbe affermare che essa è una qualsiasi immagine generata da un essere vivente (quindi rientrerebbe in questa cateoria, per esempio, anche un elettrocardiogramma), ma molto più comunemente viene indicato con il termine di Bioimmagine un concetto ben più restrittivo, ossia una figura relativa all’anatomia o alla fisiologia di parti interne del corpo.

La formazione di una Bioimmagine richiede che un’opportuna forma di energia interagisca con la struttura che si vuole studiare, affinchè una grandezza fisica legata a tale struttura, fornisca la propria distibuzione spazio-temporale all’interno del corpo umano e da questa distribuzione si possa risalire alla disposizione spazio-temporale di altre grandezze di interesse medico. Ad esempio, nel caso della TC, l’energia è fornita da un’irradiazione di raggi x, i quali interagiscono coi tessuti del corpo umano, cedendo una parte della propria energia in dipendenza della densità dei tessuti che attraversano. Viene così rilevata la distribuzione nello spazio della grandezza fisica “densità” e da questa si può risalire, attraverso la scala di Hounsfield, che associa diversi tessuti a diverse densità, alla disposizione dei vari tessuti corporei all’interno del corpo del paziente.

Ci si può chiedere la motivazione dell’esistenza di tante diverse tecniche di acquisizione di immagini mediche (dette anche tecniche di imaging) La spiegazione risiede nel fatto che ogni tecnica si avvale di differenti interazioni energia-materia, quindi misure di differenti proprietà fisiche delle strutture corporee. Ogni immagine, di conseguenza, costituisce una rappresentazione parziale della realtà, qualunque sia la tecnica impiegata. Non bisogna pensare che le nuove metodologie siano alternative alle vecchie e debbano sostituirle: la disponibilità di tecniche diverse, che evidenziano fifferenti caratteristiche chimico-fisiche della materia, vanno considerate in modo complementare; ogni tecnica va integrata oppotunamente con le altre, in modo da ricavare un’informazione sempre più completa. Questa è infatti la tendenza attuale: associare diversi tipi di immagine di una stessa struttura, in modo tale da ricavarne la maggiore quantità possibile di informazione (per esempio si stanno diffondendo sempre più i sistemi integrati TC-PET). A titolo dimostrativo: un tumore viene ben rilevato con tecniche come la TAC o la Risonanza Magnetica, ma dopo la terapia radiante, per rilevare eventuali residui di cellule neoplastiche, tali tecniche non sono più idonee, e diventa necessario ricorrere ad un’ulteriore tecnica, la PET.

Esistono vari criteri per classificare le metodologie di imaging biomedico: la tecnologia che esse utilizzano, il grado di invasività o innocuità, la risoluzione (spaziale, temporale o in ampiezza), il significato morfologico o funzionale delle immagini fornite. In questa sezione viene utilizzato un ulteriore criterio, tipicamente medico: vengono descritte le tecniche utilizzate per un dato organo, in particolare per il cervello (si parla perciò di neuro-imaging), evidenziando per ogni metodologia, dopo una breve introduzione, i Principi Fisici che ne stanno alla base, la Strumentazione che utilizzano, le Applicazioni Cliniche e fornendo alcune immagini a titolo esemplificativo.

In particolare, vengono illustrate le seguenti tecniche:

Come già accennato si basa sullo stesso principio della radiologia convenzionale (ovvero la diversa attenuazione che subiscono i raggi X quando attraversano i vari tessuti del corpo umano) e fornisce immagini che le radiografie convenzionali non sono in grado di realizzare: le tomografie, cioè “fette” o sezioni assiali dell’organismo umano, nelle quali ad ogni diverso tessuto corrisponde un diverso tono di grigio.

Può fornire immagini tomografiche o di qualunque tipo di sezione del corpo umano, sfruttando le proprietà dei nuclei delle sostanze dei tessuti oggetto di studio. Si tratta di immagini anatomiche, ma una sua evoluzione (la Risonanza Magnetica Funzionale) permettere di avere anche immagini di tipo funzionale.

Sono due tecniche che permetteno di “seguire” il percorso di una sostanza metabolicamente significativa e precedentemente marcata con un tracciante radioattivo, all’interno del corpo umano; dalla rivelazione della distribuzione della radioattività, si possono ottenere informazioni funzionali su come l’organismo assimila e metabolizza le diverse sostanze somministrate.