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Un poco de historia

• En 1925 S. A. Goudsmit postuló la teoría del giro sobre si mismo del electrón (spining) y su consiguiente momento magnético

• En 1946 se demuestra en Stanford y Harvard que bajo ciertos campos magnéticos los núcleos absorben y emiten ondas de radiofrecuencia la «Resonancia Magnética» (RM): Nobel en 1952

• En 1971 se patenta el primer equipo capaz de diferenciar tejidos mediante RM • En 1981 R.C. Hawkes se instala el primer prototipo de tomógrafo por RM en el

Hospital Hammerskmith de Londres. • En diciembre de 1983 se instaló el primer tomógrafo por RM en España

(Barcelona).

Conceptos de magnetismo

• Magnetismo es una propiedad fundamental de la materia • Todas las sustancias poseen algún magnetismo • La susceptibilidad magnética depende de la configuración electrónica (número y

situación de sus electrones) de sus átomos. • Sustancias paramagnéticas: inducen un pequeño campo magnético y al aplicarles

un campo externo se suma a él. Ej. Oxígeno • Sustancias diamagnéticas: no tienen momento magnético, en presencia de

campos externos muestran un momento opuesto (aislantes). Ej: Cobre • Sustancias ferromagnéticas: en presencia de un campo externo presentan fuerte

atracción y retienen la magnetización. Ej. Hierro

Conceptos de magnetismo

• Un imán permanente es bipolar: Norte y Sur • La potencia de campos magnéticos pequeños se mide en Gauss. El campo

magnético de la tierra es de 0.6 Gauss • Los campos más grandes se miden en Teslas: 1 Tesla 10.000 Gauss • Los núcleos atómicos con un número impar de protones o neutrones tienen un

spin nuclear (giran sobre si mismos) • El movimiento se puede orientar con un campo magnético externo • El núcleo de hidrógeno (un sólo protón) sólo tiene dos orientaciones posibles

cuando se le somete a un campo magnético externo • Haciendo incidir una onda electromagnética de radiofrecuencia

perpendicularmente a la dirección del campo principal se excitan los spines

Diagnóstico basado en imagen de RMN

• Imagen: generada a partir de una bobina se mide la señal de inducción generada por la excitación de los spines

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• Clave: identificar que hace que lo blanco aparezca blanco y lo negro, negro • Ejemplo:

Radiografías: Número de rayos X captados por el receptor (película fotográfica o pantalla). El mayor grosor, mayor densidad o el número atómico de los tejidos aumenta la atenuación (aparece más blanco)

• En una imagen de RMN se distinguen básicamente distintas concentraciones de Hidrógeno, lo que permite detectar alteraciones en los tejidos.

Resonancia El término resonancia puede referirse a:

• La prolongación del sonido que se va disminuyendo por grados. • El sonido producido por repercusión de otro. • Cada uno de los sonidos elementales que acompañan al principal en una nota

musical y comunican timbre particular a cada voz o instrumento musical. • Gran divulgación o propagación que adquieren un hecho o las cualidades de una

persona en alas de la fama. • En ingeniería se refiere a la resonancia mecánica de una estructura o cuerpo. • En electrónica, la resonancia eléctrica es el fenómeno que se produce al

coincidir la frecuencia propia de un circuito con la frecuencia de una excitación externa.

• En Química, sistema de enlace entre los átomos de una molécula que, debido a la compleja distribución de sus electrones, obtiene una mayor estabilidad que con un enlace simple. Esta distribución de electrones no fluctúa, en contra de lo que su nombre hace pensar. Numerosos compuestos orgánicos presentan resonancia, como en el caso de los compuestos aromáticos.

• En electromagnetismo se refiere a la resonancia magnética nuclear, utilizada para diagnósticos en medicina.

• Otro método de diagnóstico utilizado en medicina es la Espectroscopia de resonancia magnética nuclear.

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Aplicaciones médicas

Imagen del cerebro humano obtenida por resonancia magnética nuclear.

En medicina, la resonancia magnética nuclear es una técnica de obtención de imágenes internas del organismo imagen basada en el fenómeno físico de la resonancia. Estas imágenes se utilizan como fuente de información en numerosos diagnósticos.

La RMN utiliza fuertes campos magnéticos que provocan que las células del cuerpo emitan ondas de radio. Los diferentes tejidos emiten diferentes ondas en función de su densidad y de su contenido en agua. Una computadora traduce los patrones de estas ondas en imágenes muy detalladas de las partes del cuerpo en las cuales se pueden identificar anomalías que pueden ser utilizadas para un diagnóstico médico. La RMN produce cortes axiales (trasversales) del cuerpo parecidos a los de la tomografía axial computarizada, pero también puede presentar proyecciones en diferentes ángulos: coronales y sagitales. Como en la TAC, se puede usar contraste intravenoso.

Es una de las técnicas más novedosas de la Radiología. La técnica usa equipos con potentes imanes capaces de generar campos magnéticos que oscilan desde 0,2 hasta 2 ó más Teslas (1 Tesla = 10.000 Gauss). Los campos así generados son capaces de alinear ordenamente el momento magnético nuclear de los átomos con un número impar de nucleones del organismo que se estudia. Cuando el campo magnético cesa bruscamente, los momentos de los átomos del organismo se desalinean, orientándose cada uno en una dirección distinta, al azar, al tiempo que emiten radiaciones electromagnéticas en una banda de radiofrecuencia. Estas radiaciones, recogidas y procesadas por ordenador, se emplean para reconstruir imágenes del interior del cuerpo en las cuales la intensidad mayor de la señal corresponde a los átomos de hidrógeno de los tejidos y del agua corporal.

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Esta prueba de imagen se realiza en el servicio de radiología, a pesar de que no es una exploración radiológica en la que se empleen rayos X, ni se esté expuesto a radiaciones ionizantes. El inconveniente de esta prueba es el tiempo que se emplea en su realización, el ruido molesto que produce y que no se debe realizar en las personas que porten cualquier dispositivo metálico como prótesis, marcapasos, etc. Además, el paciente como debe colocarse en el interior de un tubo durante un periodo prolongado de tiempo, a veces hasta una hora, que impide el movimiento y puede molestar a las personas que padecen de claustrofobia.

Una modalidad de resonancia magnética es la resonancia magnética endorrectal, que se utiliza sobre todo para el estadiaje del cáncer de próstata.

Véanse las imágenes de Commons sobre Resonancia Magnética Nuclear.

Véase también:

• Espectroscopia de resonancia magnética nuclear

Bases Físicas de la Resonancia Magnética (Parte 1)

"Lo verdadero es demasiado sencillo, pero siempre se llega a ello por lo más complicado."

George Sand (seudónimo de Aurore Dupin) (1804-1876); novelista francesa

Los átomos consisten de tres partículas elementales: los protones (carga positiva), los neutrones (sin carga) y los electrones (carga negativa).

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El núcleo de un átomo está formado por protones y neutrones, mientras que los electrones se ubican alrededor del núcleo. Las propiedades de los átomos dependen del número de estas partículas. Para clasificar los elementos, las propiedades más comúnmente utilizadas son el # atómico y el peso atómico. El número atómico es el número de protones en el núcleo. El peso atómico es la suma del número de protones y de neutrones. Los átomos que tienen el mismo número atómico y diferentes pesos atómicos son llamados isótopos.

Una tercera propiedad del núcleo es su spin, denotado por la letra I. Existe un número limitado de valores de I que se pueden encontrar en la naturaleza. Es decir, I es un valor cuantizado a ciertos valores discretos. Dichos valores dependen del número atómico y del peso atómico de cada núcleo. Existen tres grupos de valores para I:

I = 0 (sin spin). Un núcleo no tendrá spin si posee un peso atómico par y un número atómico par. Estos núcleos no interactuarán con campos magnéticos externos y no pueden ser estudiados usando resonancia magnética. I = 1, 2, 3,... (spin entero). Un núcleo tendrá un valor entero de spin si posee un peso atómico par y un número atómico impar. I = 1/2, 3/2, 5/2,... (spin fraccional). Un núcleo tendrá un valor fraccional de spin (con denominador siempre 2) si posee un peso atómico impar.

El núcleo de ¹H (llamado protón) es una elección natural para utilizar las técnicas de resonancia magnética en el cuerpo humano, ya que tiene un spin igual a 1/2 y es el isótopo de hidrógeno más abundante, contenido en el agua y las grasas de nuestro organismo.

Las técnicas de imágenes por resonancia magnética normalmente visualizan los núcleos de ¹H de los átomos que componen las moléculas orgánicas.

Cualquier núcleo con spin distinto de cero puede ser visto como un vector, teniendo un eje de rotación con una magnitud y una orientación definidas. Al rotar, el núcleo con carga positiva produce un campo magnético orientado en la dirección de su eje de rotación.

La orientación del vector del spin nuclear y el cómo cambia debido a las manipulaciones externas determinan la base microscópica de las señales de resonancia magnética.

Consideremos un volumen arbitrario de tejido, conteniendo protones, ubicado fuera de un campo magnético. Cada protón tiene un vector spin de igual magnitud. Sin embargo, los vectores spin de todos los protones dentro del tejido se encuentran orientados al azar en todas las direcciones. Si se realiza la suma de todos los vectores, la resultante sería cero. Es decir, en el tejido no existe magnetización neta. Matemáticamente, M=0.

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Vista microscópica Vista macroscópica

Si ahora se coloca el tejido en un campo magnético B0, la interacción de éste con los núcleos móviles con carga positiva hará que cada protón empiece a rotar con un movimiento de precesión. Los protones se inclinarán suavemente respecto de la línea de acción de B0, pero el eje de rotación será paralelo a B0 (observar la próxima figura). La frecuencia de precesión (w0) está dada por la ecuación de Larmor:

w0 = γ . B0 / (2.π)

donde w0 es la frecuencia de Larmor en MHz, B0 es la magnitud del campo magnético que actúa sobre el protón en Tesla (T), y γ se denomina "relación giromagnética" (para el ¹H toma el valor de 2.675x108 S-1T-1).

En este gráfico la curva punteada azul indica el movimiento de precesión del núcleo a la velocidad angular w0. El campo magnético B0, paralelo al eje Z, está indicado por la línea verde. Además, la curva amarilla muestra que el núcleo sigue rotando alrededor de su vector spin.

Como se puede observar, las coordenadas X y Y varían con el tiempo mientras el protón precesa. En cambio, la coordenada Z permanece constante.

Si ahora se realiza la suma vectorial sobre todos los átomos del tejido (con la presencia del campo magnético B0) los resultados serán diferentes que para el caso anterior (fuera del campo magnético).

Las componentes X y Y de los vectores spin de cada átomo, en un tiempo dado, se encontrarán aleatoriamente distribuidas. Por lo tanto no habrá magnetización neta en las direcciones X y Y. no habrá magnetización neta en las direcciones X y

Sin embargo, en la dirección paralela al campo magnético, el resultado será distinto. Debido a que la orientación del eje de precesión de los núcleos es constante, habrá una cupla entre el protón y B0 que se conoce como interacción de Zeeman. Esta cupla causa una diferencia de energía entre los núcleos alineados paralelos a B0 y aquellos núcleos alineados en la posición

Vista microscópica de los núcleos de los átomos del tejido ante la presencia de

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antiparalela a B0. Esta diferencia de energía ∆E es proporcional a B0.

Como la orientación paralela a B0 es de más baja energía, habrá más núcleos en esta orientación que en la antiparalela (de más alta energía).

un campo magnético B0.

La desigualdad de núcleos entre las posiciones paralela y antiparalela se traduce en una magnetización neta en el tejido, con un valor M. La orientación de esta magnetización es la misma que B0 y será constante con respecto al tiempo (siempre que B0 permanezca también constante).

Esta configuración con M alineado paralelo al campo magnético es la configuración de equilibrio de los núcleos. Es la configuración de mínima energía, a la que los núcleos retornarán naturalmente después de cualquier perturbación (como una absorción de energía).

Esta magnetización M es la fuente de señal para todos los experimentos de resonancia magnética. Consecuentemente,

cuanto mayor sea B0, mayor será M, y por lo tanto, mayor será también la señal de resonancia magnética.

Vista macroscópica del tejido con la

magnetización neta resultante.

Hasta aquí se ha visto la explicación que brinda la física clásica sobre la interacción de los núcleos atómicos con los campos magnéticos externos. A través de la sección Bases Físicas (2) se podrá comprender como se manipula el vector magnetización neta (M) para generar señales eléctricas que den una idea de la naturaleza química de una muestra o tejido.

Bases Físicas de la Resonancia Magnética (Parte 2)

Como se dijo en la sección Bases Físicas (1), todas las aplicaciones de resonancia magnética se basan en la manipulación de la magnetización neta (M) de un tejido biológico o de cualquier material apropiado. La manera más sencilla de producir tal manipulación es mediante la aplicación de un pulso de radiofrecuencia (RF), constituido por ondas electromagnéticas. Durante dicho pulso, los núcleos de los átomos absorben una porción de la energía de una frecuencia particular. Después del pulso, los núcleos re-emiten la energía a la misma frecuencia.

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La frecuencia particular absorbida (w0) es proporcional al campo magnético B0. La ecuación que describe este proceso es la ecuación de Larmor.

Cuando un núcleo es irradiado con energía de la frecuencia correcta (w0), cambiará desde la orientación de baja energía hacia la de alta energía. Al mismo tiempo, un núcleo del nivel de alta energía, será estimulado para entregar su energía y cambiar su orientación para ubicarse en la dirección de baja energía.

Sólo la energía suministrada a la frecuencia w0 estimulará las transiciones entre los estados de alta y baja energía. Esta frecuencia se conoce como "frecuencia de resonancia".

Es más útil discutir el efecto de resonancia examinando la absorción de energía sobre la magnetización neta, M, en vez de sobre un núcleo individual. Cuando se considera una gran cantidad de núcleos, como el contenido en un volumen de tejido, existe una cantidad significante de absorción y de re-emisión de energía durante la aplicación de un pulso de radiofrecuencia. Sin embargo, como hay más núcleos en el nivel bajo de energía, habrá una absorción neta de energía en el tejido.

La energía aplicada como un pulso de RF tiene una frecuencia central w0. El campo magnético de la onda electromagnética de RF, B1, debe ser perpendicular a B0. De aquí se deduce que el pulso de RF debe ser coherente.

La absorción de la energía de RF por los núcleos causará que la magnetización M del tejido rote

desde su posición de equilibrio hasta quedar perpendicular a B0 y B1. Como M gira 90º desde la posición de equilibrio, el pulso de RF se denomina pulso de 90° pulso de 90º.

Cuando finaliza el pulso de 90º, los núcleos comienzan inmediatamente a re-alinearse a la posición original de equilibrio, emitiendo energía a la frecuencia w0 mientras realizan este proceso. Si se coloca una bobina conductora perpendicular al plano XY, los núcleos induciran un voltaje en el conductor. Ese voltaje decaerá con el tiempo a medida que los núcleos van entregando la energía absorbida, en un proceso conocido como relajación.

El voltaje inducido (la señal de resonancia magnética) se llama FID (Free Induction Decay). La señal FID (ver siguiente gráfica), análoga por naturaleza, es medida con un conversor analógico-digital, para producir una versión digital de la señal para su almacenamiento y post-procesado.

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Si todos los núcleos experimentaran el mismo campo magnético B0, entonces sólo habría una frecuencia en la señal FID. En realidad, el campo magnético variará en los distintos puntos del tejido, y así el pulso de RF será seguido por muchas señales de RF a distintas frecuencias. Estas señales estarán superimpuestas en el dominio temporal. Por ello, es más sencillo examinar la

señal FID en términos de frecuencia en vez de tiempo. La conversión del dominio temporal al dominio frecuencial se realiza utilizando el algoritmo de la Transformada Rápida de Fourier (FFT).

Esta transformación produce una desventaja. El uso de la Transformada de Fourier impide la posibilidad de relacionar directamente las intensidades con el número de núcleos. Sin embargo, la intensidad de la señal a una dada frecuencia puede ser comparada con otra intensidad a otra frecuencia, dentro de la misma medición.

En el dominio frecuencial sólo se pueden comparar intensidades de señal relativas.

La molécula de agua tiene dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno, mientras que la grasa posee varios átomos de hidrógeno unidos a largas cadenas de carbono. Debido a la diferencia de entornos moleculares, un protón del agua está sometido a un campo magnético local distinto al de un protón del tejido graso. Esta diferencia local produce distintas frecuencias de resonancia para los protones del agua y de la grasa.

La diferencia en las frecuencias de resonancia es la base para el reconocimiento de las distintas moléculas que componen los tejidos. Esta es la base de la resonancia magnética y puede utilizarse tanto para análisis químicos de muestras como para realizar mapeos moleculares del cuerpo humano. Pero para esto último, es necesario aplicar algunos artificios para reconocer de qué parte del cuerpo provienen las señales que se detectan en un momento dado. Es decir, falta una localización espacial de las señales de resonancia magnética. Estos aspectos se detallan en la sección Principios de MRI.

Principios de las Imágenes por Resonancia Magnética En la resonancia magnética, la frecuencia a la que los protones (que son los núcleos utilizados en MRI) absorben y reemiten está determinada por la magnitud del campo magnético al que están sometidos. En las imágenes por resonancia magnética, se utilizan campos magnéticos con gradientes lineales para relacionar distintas

frecuencias con diferentes regiones del espacio. Los gradientes consisten en pequeñas perturbaciones (menores al 1%) producidas al campo magnético principal. Estos gradientes se aplican por

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cortos períodos de tiempo y son conocidos como pulsos de gradiente. En imágenes se utilizan tres gradientes, uno para la dirección X, otro para la Y y otro para la Z. Ante la presencia de campos gradiente, la ecuación de Larmor se generaliza de la siguiente manera:

wi = γ . (B0 + G x ri) donde wi es la frecuencia del protón en la posición ri y G es un vector que representa la amplitud del gradiente y su dirección. Usualmente G se expresa en miliTesla por metro. La ecuación anterior expresa que, ante la presencia de un campo gradiente, cada protón resonará a una frecuencia única que dependerá de su posición exacta dentro del campo.

La imagen de resonancia magnética es un mapa de las frecuencias de los protones generadas por un campo magnético distinto para cada punto de la imagen. La intensidad del elemento de la imagen, o pixel, es proporcional al número de protones contenidos dentro de un volumen elemental, o voxel. A la izquierda pueden observarse imágenes del cerebro obtenidas mediante resonancia nuclear magnética.

Los Equipos de Imágenes por Resonancia Magnética Debido a que existe un gran número de sistemas de resonancia magnética comercialmente disponibles, hay una amplia variedad de características que pueden estar en un scanner MRI. Muchas de esas características están relacionadas con el software operativo provisto por el fabricante, pero ciertos componentes de hardware son comunes a todos los sistemas.

Computadoras Cada sistema MRI tiene un mínimo de dos computadoras. La computadora principal ejecuta el software de interfase con el usuario. Este programa habilita al operador para controlar todas las funciones del scanner. Se pueden selecionar o modificar parámetros, visualizar o guardar las imágenes de los pacientes en distintos medios (films, discos magnético-ópticos), y realizar procesos posteriores sobre las imágenes (como zoom en regiones de interés).

Se utiliza un disco rígido para guardar temporalmente las imágenes de los pacientes. Para el archivado final se utilizan CD-ROMs y cintas magnéticas.

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Además, hay una computadora dedicada para realizar la transformada bidimensional de Fourier de los datos detectados. Esta computadora es muy poderosa en lo que respecta a cálculos y posee varios microprocesadores.

Sistema magnético El imán es el componente básico de un sistema de imágenes por resonancia magnética. Existen imanes de distintas intensidades. Estas intensidades se miden en Tesla o Gauss (1 tesla = 10000 gauss).

Imanes de campo magnético bajo: Campos menores a 0.5 T. Usualmente son imanes permanentes o electroimanes. Los imanes permanentes tienen un costo de mantenimiento mínimo debido a que el campo siempre está presente. Los electroimanes se realizan con bobinas de cobre de diversas formas. En este caso, el campo magnético estará presente mientras fluya corriente eléctrica por la bobina. Imanes de campo magnético medio: Campos mayores a 0.5 T y menores a 1 T.

Imanes de campo magnético alto: Campos mayores a 1 T. Tanto éstos como los imanes de campo magnético medio están confeccionados con solenoides superconductores de una aleación de niobio-titanio inmersa en helio líquido. Esta aleación no opone resistencia al flujo de corriente eléctrica cuando se encuentra a temperaturas por debajo de 20 K. El criostato de los imanes superconductores, que contiene el helio líquido, a veces posee el diseño de un vaso Dewar (como los termos) doble, con un receptáculo de nitrógeno líquido rodeando el contenedor de helio. Esto se hace para minimizar las pérdidas de helio por evaporación.

La consideración primaria en lo que respecta a la calidad del imán es la homogeneidad o uniformidad de su campo magnético, usualmente medida en ppm relativas al campo principal a una cierta distancia.

La mayoría de los equipos de MRI utilizan un sistema conocido como shim coil para compensar las distorsiones del campo magnético debidas a imperfecciones en la fabricación o problemas locales (como columnas de acero cercanas, disposiciones asimétricas de metales). Para corregir estas distorsiones del campo magnético se utilizan elementos pasivos (placas metálicas) y activos (bobinas por las que circulan corrientes eléctricas).

Sistema de gradiente de campo magnético Para localizar las señales de los distintos tejidos, se aplican pequeñas distorsiones lineales al campo magnético principal denominadas campos gradiente campos gradiente o simplemente gradiente. Se utilizan tres gradientes, uno para cada eje cartesiano, producidos mediante el flujo de corriente por las bobinas de gradiente.

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La intensidad del gradiente se mide en mT.m-1 o G.cm-1, con intensidades máximas entre 10 y 15 mT.m-1.

Sistema de radiofrecuencia El sistema transmisor de RF es responsable de la generación y transmisión de la energía de radiofrecuencia utilizada para excitar los protones. El transmisor de RF contiene cuatro componentes principales:

Sintetizador de frecuencia

Envolvente digital de RF

Amplificador de potencia

Antena

Sintetizador de frecuencia

La señal de RF que es irradiada hacia el paciente consiste de dos partes: una frecuencia central o portadora y una envolvente discreta (función que contiene un rango de frecuencias). El sintetizador de frecuencia produce la portadora, cuya frecuencia se calcula a partir de la ecuación de Larmor generalizada. Esta señal es mezclada con la envolvente de RF previamente a la amplificación.

Envolvente digital de RF

La envolvente de RF usualmente consiste de 512 puntos discretos. Dichos puntos digitales se convierten al dominio analógico antes de mezclar esta señal con la portadora.

Se utilizan dos clases de envolvente de RF: las de banda angosta y las de banda ancha. Las envolventes de banda ancha (pulsos rectangulares) son de corta duración y de amplitud constante. Se utilizan normalmente para determinar la frecuencia de resonancia del paciente.

Las envolventes de banda angosta no poseen amplitud constante para todas las frecuencias. El ancho de banda determina el espesor del corte observado. Las funciones más utilizadas son la función sinc truncada, la gaussiana y la secante hiperbólica.

Amplificador de potencia

El amplificador de RF de potencia es responsable de la producción de la energía que excitará los protones. Los amplificadores utilizados en equipos de MRI pueden ser de estado sólido o valvulares, con potencias típicas de 10 KW.

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La cantidad de potencia requerida para rotar los protones desde su posición de equilibrio depende de la intensidad del campo magnético principal, de la eficiencia de transmisión de la antena, de la duración del pulso emitido y del ángulo de excitación seleccionado.

Antena

Todos los equipos de medición por resonancia magnética requieren una antena (bobina) transmisora para irradiar las señales de RF. La mayoría de los sistemas de resonancia magnética utilizan una antena con forma de silla de montar. Este diseño sirve para dos propósitos: Producir una penetración uniforme de las señales de RF y generar un campo magnético (B1) perpendicular al campo principal (B0).

Sistema de adquisición de datos El sistema de adquisición de datos es el encargado de medir las señales provenientes de los protones y de digitalizarlas para su procesamiento posterior. Todos los sistemas de MRI utilizan una bobina receptora para detectar los voltajes inducidos por los protones luego del pulso de RF.

La forma y tamaño exactos de las bobinas receptoras dependen del fabricante, pero su campo de recepción efectivo debe ser perpendicular al campo magnético principal (B0).

Para estudios de grandes volúmenes de tejido (como en imágenes del cuerpo o la cabeza), la bobina transmisora normalmente sirve también como receptora. Para estudios de pequeños volúmenes de tejido se utilizan bobinas receptoras de superficie. éstas tienen alta sensibilidad pero baja penetración.

Nuevos tipos de bobinas, conocidas como matrices de antenas en fase utilizan dos o más pequeñas bobinas de superficie para cubrir grandes áreas.

Las señales producidas por los protones son usualmente del orden de los nV ó µV (en amplitud) y de los MHz (en frecuencia). Para procesar estas señales se necesita amplificación, la cual se realiza usualmente en varias etapas.

Para evitar la contaminación de las señales de resonancia magnética con ruidos externos, los scanners MRI se encuentran normalmente rodeados de un escudo de cobre o de acero inoxidable conocido como Jaula de Faraday.

http://www.netdoctor.es/html/000282.html

La resonancia magnética se basa en el uso de ondas magnéticas y de radio, por lo que no hay exposición a los rayos X u otras formas de radiación perjudicial. Existe, sin embargo, un pequeño riesgo para el feto durante las primeras 12 semanas del embarazo, por lo que no debería realizarse una RM a ninguna mujer embarazada durante ese período de tiempo. © NetDoctor/Geir

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¿Cuál es la diferencia entre una imagen de RM y una de tomografía axial computarizada (TAC) o escáner?

Con la RM es posible tomar imágenes casi desde cualquier ángulo, mientras que con la tomografía computarizada (TAC) se obtienen imágenes de cortes horizontales del cuerpo.

La RM produce, además, imágenes más detalladas de los órganos y las diferencias entre los tejidos normales y anormales suelen ser más claras que con el TAC. Por otro lado, no utiliza radiaciones ionizantes (que son peligrosas), como sí hacen los aparatos de rayos X.

¿Es peligrosa una RM?

Hasta ahora no se conocen riesgos importantes o efectos secundarios relacionados con la RM. Durante la exploración el paciente no nota ninguna molestia. Además, ya que no utiliza radiación, la prueba podría repetirse las veces que sean necesarias sin ningún inconveniente. Existe un pequeño riesgo teórico para el feto durante las primeras 12 semanas del embarazo, por lo que no debería realizarse una RM a ninguna mujer embarazada durante ese período de tiempo.

En algunas personas se pueden producir una sensación de claustrofobia al permanecer durante la prueba encerrados en un cilindro. Si se teme esta reacción se debe solicitar la administración de una medicación sedante. También puede resultar desagradable el ruido que emite la máquina durante su funcionamiento. .

Dr. Carl J. Brandt, Director Médico Internacional y Cofundador de NetDoctor, Dra. Sarah Burnett, especialista en Radiodiagnóstico y Dr. John Pillinger, médico general

http://www.elexi.de/es/r/re/resonancia_magnetica.html

Resonancia magnética

En Medicina, técnica de diagnóstico por imagen, basada en el fenómeno químico de la resonancia, por la cual se obtienen imágenes internas del oganismo. La RMN utiliza fuertes campos magnéticos que provocan que las células

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del cuerpo emitan ondas de radio. Los diferentes tejidos y enfermedades emiten diferentes ondas. Una computadora traduce los patrones de estas ondas en imágenes muy detalladas de las partes del cuerpo. La RMN produce cortes axiales del cuerpo parecidos a los del TAC, pero también puede presentar proyecciones en diferentes ángulos: coronales y sagitales. Como en el TAC se puede usar contraste intravenoso, pero se usa menos frecuentemente. Es una de las técnicas más novedosas de la Radiología. La técnica precisa de equipos con potentes imanes capaces de generar campos magnéticos de más de 1 Tesla (10.000 Gauss). Los campos así generados son capaces de alinear ordenamente el momento magnético nuclear de los átomos con un número impar de nucleones del organismo que se estudia. Cuando el campo magnético cesa bruscamente, los momentos de los átomos del organismo se desalinean, orientándose cada uno en una dirección distinta, al azar, al tiempo que emiten radiaciones electromagnéticas en una banda de radiofrecuencia. Estas radiaciones, recogidas y procesadas por ordenador, se emplean para reconstruir imágenes del interior del cuerpo en las cuales la intensidad mayor o menor de la señal corresponde a los átomos de hidrógeno de los tejidos y del agua corporal. Esta prueba de imagen se realiza en el servicio de radiología, a pesar de que no es una exploración radiológica en la que se empleen rayos X, ni se esté expuesto a radiaciones ionizantes. El inconveniente de esta prueba es el tiempo que se emplea en su realización, el ruido molesto que produce y que no se debe realizar en las personas que porten cualquier dispositivo metálico como prótesis, marcapasos, etc. Además, el paciente como debe colocarse en el interior de un tubo durante un periodo prolongado de tiempo, a veces hasta una hora, que impide el movimiento y puede molestar a las personas que padecen de claustrofobia. Una modalidad de resonancia magnética es la resonancia magnética endorrectal, que se utiliza sobre todo para el estadiaje del cáncer de próstata. Espectroscopía de resonancia magnética nuclear

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Riesgos Biológicos en las Exploraciones por Resonancia Magnética Nuclear.

La extensión de las exploraciones por Resonancia Magnética Nuclear en medicina ha planteado la posibilidad de efectos nocivos dependientes de la técnica. De hecho, la mayoría de los Tratados de imagen por Resonancia Magnética dedican un capitulo a este tema (1, 2, 3, 4), e incluso existen monografías importantes que hacen un buen resumen de la documentación existente (5,6). El autor indica, de entrada, que lo que ofrece aquí es una breve síntesis de estas fuentes.

¿Cuál es el riesgo al que se someten las personas a las que se les realiza una Resonancia Magnética? Estas unidades funcionan colocando la parte a examinar en un campo magnético constante de gran intensidad, que varia desde 0.2-0.3 Teslas para unidades de imán fijo, hasta 0.5 T (bajo campo), 1 T (campo medio) o 1,5-2 T (alto campo) para las de superconductividad. Existen unidades de 3 y 4 Teslas, pero son experimentales y precisan de un permiso especial (en Estados Unidos, de la FDA) para su utilización.

Sobre la zona a examinar se hace incidir una emisión de ondas de radiofrecuencia a la frecuencia de Larmor (es decir, la frecuencia de precesión del protón a la intensidad de campo magnético de la unidad de trabajo), que producirá la resonancia de dichos protones, e inmediatamente a su relajación, con emisión de ondas de radiofrecuencia de características específicas, que, captada por una antena colocada en la superficie de la zona estudiada (bobina), permitirán finalmente mostrar la imagen correspondiente a sección estudiada al procesar la intensidad de señal emitida por cada voxel del tejido.

Para obtener cortes sucesivos en la dirección espacial programada (planos axial, coronal o sagital) se aplica un gradiente de campo magnético, cuya intensidad ha ido aumentando desde 1 mT/m en las unidades iniciales, hasta 3040 mTIm en las actuales, y que incluso alcanza los 70 mT/m en unidades recientemente introducidas en el mercado.

Los tiempos de las exploraciones se han ido acortando sucesivamente; de los 30-40 minutos exigidos en las exploraciones clínicas iniciales se ha llegado en la actualidad a pocos minutos para la mayoría de las exploraciones, a excepción de algunos estudios especiales (angiocardiografia RM, por ejemplo).

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Todo este proceso nos indica que la persona sometida a una exploración de Resonancia Magnética tiene tres posibles riesgos: el del campo magnético estático; el del gradiente de campo magnético, y las ondas de radiofrecuencia.

1.- Campo magnético estático: No ha sido posible detectar ningún efecto fisiológico ni, por supuesto, patológico, a las intensidades y con el tiempo requerido para las exploraciones clínicas con Resonancia Magnética. Aunque algunas experiencias informan, para 3-4 Teslas, de posibles variaciones de la temperatura corporal, de alteraciones leves del electrocardiograma, o de mínimas afectaciones neurológicas, todas ellas transitorias, la experiencia de millones de exploraciones realizadas mediante Resonancia Magnética confirman la total inocuidad de efectos de la exposición, por tiempos breves, a estas intensidades de campo magnético constante.

2.- Gradientes de campo magnético: otra posibilidad es el efecto que sobre la zona corporal examinada puede ejercer un intenso gradiente de campo magnético, que genera en el organismo una corriente inducida que, con los valores actuales, se mantiene siempre por debajo del umbral de intensidad necesario para producir algún efecto fisiológico.

De hecho, los efectos de estas corrientes inducidas pueden ser térmicos o atérmicos; los térmicos son despreciables para los gradientes utilizados en Resonancia Magnética. Los efectos atérmicos son, a veces, de dificil demostración. Para gradientes muy elevados (superiores a los utilizados en clínica) se ha indicado algún efecto sobre tejidos y órganos cuyo flincionamiento tiene una base eléctrica, sobre todo los tejidos nervioso y muscular. De ahí la descripción de leves estimulaciones de nervios sensitivos o motores, de contracciones musculares, de fibrilación muscular, de posible excitación epiléptica y de la aparición de los llamados "magnetofosfenos", o visualización de puntos luminosos por excitación directa de la retina.

Ninguno de estos fenómenos aparece con gradientes inferiores a 4OmT/m; el problema es si con las nuevas técnicas (estudios eco-planares) para las que se aplican gradientes de hasta 70 mT/m podrá aparecer alguno de los efectos indicados. La experiencia disponible con gradientes elevados no los refiere; todo lo mas se señalan sensaciones imprecisas, como hormigueo a lo largo de la espalda o en otras localizaciones, o sensaciones imprecisas, en ocasiones con ligero componente doloroso. Hay que indicar que la técnica ya ha desarrollado un método de producción de gradientes elevados sin afectación fisiológica (twin-gradients), tanto por evitar molestias al enfermo, como para evitar igualmente movimientos musculares que afectarían la calidad de la imagen.

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3. Campos magnéticos de radiofrecuencia: En esta aspecto si que disponemos de estudios precisos, que demuestran la imposibilidad, por una parte, de que se produzcan efectos térmicos, que requieren potencias mucho mayores que las aplicadas en Resonancia Magnética, y que afectarían, en primer lugar, a los órganos de más dificil refrigeración, como los testiculos o el ojo Por otra parte, tampoco se han detectado efectos atérmicos, de modo que hay que destacar la nula peligrosidad de la aplicación de estos campos de radiofrecuencia en los estudios.

Todos los estudios clínicos o experimentales confirman la afirmación realizada por Saunders ya en 1983: "la evidencia experimental sugiere que es improbable que exista cualquier consecuencia patológica, del desarrollo o genética debida a la exposición a los campos magnéticos de la Resonancia Magnética". Sin embargo, el hecho de que no se haya detectado ninguno de estos efectos, no debe minimizar la aplicación de normas de seguridad; por ello la EDA impone a las unidades de Resonancia Magnética sus Safety Parameter Action Levels, referidos al campo magnético estático, a los gradientes y a los límites de incidencia de energía por Radiofrecuencia, a fm de garantizar el nivel de seguridad alcanzado en una exploración que se va haciendo cada vez más rutinaria en el campo del diagnóstico por la imagen. Precisamente, la molestia o peligrosidad de las exploraciones por Resonancia Magnética radica en otros aspectos: el nivel de ruido durante la exploración, la posible desviación de las prótesis metálicas; la interferencia en el flincionamiento de prótesis electrónicas (marcapasos), etc. Pero, en relación a los riesgos de los campos magnéticos en las exploraciones de Resonancia Magnética, hay que asumir la afirmación de Shellock y Kanal, quizá los autores con más experiencia en el tema, cuando indican que, aunque ninguna de las investigaciones realizadas han determinado la existencia de cualquier riesgo sustancial o inesperado, los datos no son lo suficientemente comprensivos para considerar que hay una seguridad absoluta". Por ello la experimentación y la vigilancia fisica y biológica deben ser constantes para estas unidades que unen, junto a la amplitud de uso, la variación de los parámetros de campo magnético (en especial de gradientes) que los avances de la técnica exigen.

Bibliografía

(1) Saunders, Rl): Biologic Effects of NMR. En Partain CL y cols (Dir):Nuclear Magnetic Resonance Imaging. Saunders, Philadelphia, 1983. (2) Shellock, FG; Kanal E: Bioeffects and Safety of MR Ptocedures. En Edelman, RR (Dir): Clinical Magnetic Resonance Imaging, 391-434. 2~ Ed. Saunders. Philadepphia, 1996. (3) Shellock, FG; Kanal E, Moscatel M: Bioeffects and Safety

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Considerations. En Atlas SW: Magnetic Resonance Imaging of the Brain and Spine. 109-148. Lippincott, Philadelphia 1996. (4) Shellock, FG; Kanal E, : Bioeffects and Safety. En Higgins CB (Dir):Magnetic Resonance Imaging of the Body, 175-204, Lippincot, Philadelphia 1997. (5) Persson B, Stahlenberg: Health and safety of clinical NMR examination. CRC Press, Boca Raton, 1989 (6) Shellock Fo; Kanal E: Magnetic Resonance. Bioeffects,Safety and Patient Management. 2~ ed. Lippincot. Philadelphia, 1996.

http://www.fcen.uba.ar/prensa/noticias/2003/noticias_09oct_2003.html

Por qué IRM

La forma abreviada con que se conoce esta técnica de imágenes de resonancia magnética es IRM. "En realidad debería decirse resonancia magnética nuclear, pero se quitó esta última palabra por temor de que se la asocie con una sustancia radioactiva dañina cuando no lo es", explica el doctor en física, Rubén Contreras de la Facultad. En esta expresión "Nuclear" proviene de que una parte del núcleo del hidrógeno (su momento magnético) resuena en el campo magnético pero no hay asociado a este hecho

ningún fenómeno de radioactividad.

LA INFORMÁTICA EN LA RMN

Lo primero que hace el complejo de computadoras que forma parte de un equipo de resonancia magnética es transformar las ondas de amplitud modulada en información digital.

Son los programas que corren en la computadora del control de mando los que interpretan esta información y la transforman en imágenes de

alta definición, y en este punto, el grado de manipulación es sorprendente pues existe la posibilidad de destacar cualquier estructura, vascular o nerviosa, por ejemplo, sobre tejidos circundantes y agregarles el color que nos parezca conveniente para resaltarlas.

También permite hacer reconstrucciones en tercera dimensión, rotarlas y hasta seccionarlas en tantas partes como necesitemos. Esto es muy útil en la planeación de la estrategia de una cirugía

La información obtenida se almacena en cintas magnéticas a partir de las cuales se seleccionan las imágenes (8 ó 10) del área que se está estudiando, se imprimen y se interpretan por el médico especialista para entregar los resultados al médico tratante.