Historia del desarrollo de la resonancia magnética
Física de la RM
Relajación transversal T2: Esta consiste en el fenómeno de pérdida energética en el plano xy se denomina relajación transversal o relajación espín-espín, y está relacionada sobre todo con la perdida de fase de los protones, y esto es el tiempo en el que se ha recuperado el 37% de la magnetización y esta secuencia satura el líquido y es básicamente para observar la patología.
Relajación longitudinal T1: Se entiende que cuando los protones pierden la fase de precesión y, por otro, vuelven a alinearse con el campo magnético en sentido paralelo. Se denomina relajación longitudinal, relajación T1 o relajación espín-red al fenómeno de realineamiento en paralelo con el eje z y esto es el tiempo en el que se ha recuperado el 63% de la magnetización y es una saturación de grasa y permite ver la estructura anatómica del paciente.
Magnetización transversal: Algunos protones captan la energía que suministra el pulso de radiofrecuencia y pasan de la posición de menor energía (paralela) a la de mayor energía (posición antiparalela).
Aplicación de pulsos de radiofrecuencia: Un campo magnético oscilante (B1) consistente en ondas cortas de radiofrecuencia (pulsos de radiofrecuencia) perpendiculares a B0. Para que estos pulsos de radiofrecuencia perturben el estado de equilibrio de los protones debe darse la siguiente condición: Que se produzca una transferencia de energía desde el nuevo campo magnético a los protones del paciente.
Magnetización longitudinal: Los protones en paralelo y antiparalelo se anulan, de manera que la señal de resonancia viene dado por los protones paralelos que no se han anulado. Aquellos protones suman sus fuerzas generando un vector magnético (ML) en la misma dirección que el campo magnético externo B0. Los que nos dan la señal de resonancia magnética son los protones paralelos, que no están apareados porque no se han anulado. Éstos van a originar la magnetización longitudinal (ML) en la misma dirección que B0
Protones anti paralelo: Protones orientados en sentido contrario de las líneas de fuerza del campo magnético externo (vector de imantación (µ) sentido contrario que B0). Poseen un nivel de energía mayor.
Protones en paralelo: Protones orientados en el sentido de las líneas de fuerza del campo magnético externo (el vector de imantación (µ) tiene el mismo sentido que B0). Poseen un nivel de energía menor.
Estados energéticos: Todos los protones se encuentran dispuestos en la misma dirección del campo magnético pero pueden estar dirigidos en distinto sentido, en el mismo sentido de las líneas de fuerza del campo magnético externo (protones en paralelo) o en sentido contrario (protones antiparalelos). Esta orientación dependerá de su estado de energía
Ecuación de Larmor: La frecuencia de precesión es el número de veces que precesan los protones por segundo. La frecuencia angular (W0) se mide en Hercios (Hz) y viene determinada por la ecuación de Larmor: W0 =. B0
W0 = Frecuencia de precesión= Velocidad angular.
= la constante de giro magnética del hidrógeno (específica de cada núcleo)
B0 = Potencia del campo magnético externo aplicado.
Movimiento de precesión: Es La combinación del movimiento producido por la fuerza magnética que ejerce el campo magnético externo (B0) sobre el protón, sumado al movimiento de spín del protón, genera un nuevo movimiento que se conoce como movimiento de precesión.
Núcleo atómico. Núcleo de hidrógeno: Estos se obtienen por la interacción de ondas de radiofrecuencia y núcleos de átomos con un número impar de protones o neutrones.
Campos magnéticos y electricidad: Para la RM, son necesarios estos campos porque tienen una relación muy óptima con la corriente eléctrica ya que mediante esta se pueden crear poderosos electroimanes para poder ser usados en RM.
Paramagnetismo: Son sustancias que son atraídas por la línea de flujo y presentan al menos un electrón por desapareado.
Diamagnetismo: Son elementos con una permeabilidad magnética; los cuales no interactúan con el campo generando un efecto de repulsión.
Propiedades de la materia: Se entiende que a mayor cantidad de electrones, es mayor el efecto magnético.
Antenas: Las antenas o bobinas envían los pulsos de radiofrecuencia que excitan los protones y reciben la señal resultante. Se puede utilizar una misma bobina para transmitir y recibir la señal o una diferente para cada caso.
Tipos de bobinas.
Se clasifican en dos categorías: bobinas de volumen y bobinas de superficie.
Bobinas o antenas de superficie: son solo receptoras de la señal que viene de los tejidos próximos a ellas, y se colocan directamente en el área de interés. Tienen diferentes formas en función de la parte que se quiere examinar.
Bobinas de volumen: pueden ser emisoras o receptoras, obtienen una señal homogénea de todo el volumen explorado. Pueden contener una región del organismo o todo el cuerpo. Es una parte permanente del equipo y rodea al paciente, siempre actúa como transmisora en todos los tipos de examen y como receptora para grandes zonas del cuerpo.
Cimientos de la Resonancia Magnética
Más tarde, en 1975, Peter Mansfield y Andrew Maudsley propusieron una técnica de escaneo lineal, que condujo a la primera imagen transversal de la anatomía humana (una sección transversal de un dedo). En 1978, Hugh Clow e Ian R. Young trabajaron en una empresa británica llamada EMI y crearon la primera imagen transversal de RMN a través de una cabeza humana.
En 1975, Richard Ernst, un químico físico suizo, hizo una contribución innovadora en este campo al introducir el concepto de utilizar la transformada de Fourier de codificación de fase y frecuencia para la reconstrucción de imágenes bidimensionales (2D).
En 1974, Paul C. Lauterbur, profesor de química y radiología de la Universidad de Nueva York, y Peter Mansfield del Departamento de Física de la Universidad de Nottingham en Inglaterra, lograron avances revolucionarios en el campo de la resonancia magnética. De forma independiente, describieron la utilización de gradientes de campo magnético para localizar espacialmente señales de RMN. Sus notables descubrimientos formaron la base de la revolucionaria tecnología conocida como Imagen por Resonancia Magnética (MRI).
En 1971, Raymond Damadian, investigador del Downstate Medical Center de Nueva York, realizó un estudio innovador sobre la medición de los tiempos de relajación T1 y T2 en tejidos de ratas. Su investigación se centró en comparar el tejido normal con el tejido canceroso e hizo un descubrimiento importante. Damadian descubrió que el tejido normal presentaba tiempos de relajación más cortos en comparación con el tejido tumoral.
En la década de 1940, Felix Bloch, que trabajaba en la Universidad de Stanford, y Edward Purcell, de la Universidad de Harvard, describieron, independientemente uno del otro, un fenómeno fisicoquímico que se basaba en las propiedades magnéticas de ciertos núcleos del sistema periódico. Descubrieron que cuando ciertos núcleos se colocaban en un campo magnético absorbían energía en el espectro electromagnético y reemitían esta energía cuando regresaban a su estado original.
Isidor Rabi, un científico austriaco (1898-1988), llevó a cabo una investigación innovadora mientras trabajaba en el Departamento de Física de la Universidad de Columbia en Nueva York. Su importante contribución fue el descubrimiento de un método para detectar y medir los estados de rotación individuales de átomos y moléculas.
Sir Joseph Larmor (1857-1942), un consumado físico irlandés, hizo importantes contribuciones al campo de la física. Entre sus logros notables, Larmor ideó un método para calcular la velocidad a la que un electrón acelerado emite energía
Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830). Las contribuciones de Fourier al campo implicaron el desarrollo de una técnica matemática para estudiar la transferencia de calor entre objetos sólidos
Aspectos técnicos:
Equipamiento
Imán:
Según la intensidad del campo.
Campos bajos: de 0,02 a 0,25 Tesla.
Campos medios: de 0,25 a 1 tesla.
Campos altos: por encima de 1 tesla.
Por el diseño:
Imanes abiertos: estos pueden tener diferentes formas: forma de “donuts” unido (acceso vertical), en forma de arco con la camilla en su interior o un asiento y un pequeño imán para estudiar las extremidades. Lo negativo es que el campo no es tan homogéneo y se reduce la relación señal-ruido por lo que hay que compensar con tiempos más largos de adquisición.
Imanes cerrados: consiste en un gran anillo de unos dos metros de alto por dos metros de ancho que está cubierto de una carcasa de plástico en cuyo interior hay un túnel de dos metros de largo y su diámetro comprende unos 50cm aproximadamente. Dentro del túnel se encuentra la camilla donde se coloca al paciente, ésta contiene un sistema mecánico que la mueve hacia adentro y hacia afuera. La ventaja de los imanes cerrados es la homogeneidad del campo magnético. La desventaja es que no todos los pacientes lo llevan bien porque algunos padecen de claustrofobia.
Por su tipo.
Imanes supe conductivos: Se basan en el aprovechamiento de las propiedades de los materiales superconductores. Tienen la ventaja de tener un campo magnético muy uniforme y un menor peso. Estos imanes necesitan ser refrigerados mediante helio líquido. Con este tipo de imán se pueden llegar a obtener intensidades superiores a los 2 teslas. Son los más utilizados en la actualidad ya que permiten obtener campos intensos sin prácticamente consumo de corriente eléctrica, pero tienen como inconveniente el consumo de helio líquido y el gran coste de su instalación.
Imanes resistivos o electroimanes: consisten en bobinas conductoras por las que se hace circular una corriente eléctrica. Es muy pesado y necesita ser refrigerado mediante un sistema de agua circulante. Con este tipo de iman se pueden llegar a obtener hasta 0,5 teslas de intensidad de campo magnético. Tienen mayor intensidad que los imanes permanentes, pero sigue siendo considerada poca intensidad y además generan mucho calor.
Imanes permanentes: son sustancias ferromagnéticas originales. Este tipo de imán no necesita ser alimentado con corriente eléctrica, sin embargo, tiene una masa muy elevada y son poco uniformes y poco intensos. Se pueden llegar a obtener hasta 0,4 teslas.
Sistema de gradientes: Es el segundo elemento más importante dentro de la conformación de un equipo de RM y su objetivo es la creación de variaciones lineales de campo que permitan asociar variaciones de frecuencia de precesión de los protones a posiciones espaciales por lo tanto permiten su localización espacial.
Recepción: Después de excitar el tejido, este tiende a ir al estado de relajación emitiendo una señal de radiofrecuencia que es la que proporciona información del tejido.
Excitación: Es la encargada de trasmitir al paciente los pulsos de excitación de las secuencias de adquisición.
Sistema de radiofrecuencia: Tercer elemento más importante dentro de un equipo de imagen, esta es la parte del equipamiento encargada tanto de mandar los pulsos de excitación como de recibir la señal que el tejido emite al relajarse.
Linealidad de los gradientes: Es el parámetro más importante es cuanto a su calidad
La velocidad del gradiente: esta se define con la que un gradiente de campo magnético es capaz de alcanzar su máxima potencia y se mide en militeslas por metro por segundo (mTm¬¹s¹).
La potencia del gradiente: Se mide como la capacidad de este de generar la mayor diferencia de campo magnético entre dos posiciones del espacio y se mide en militeslas por metro (mTm¬¹)
