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CAPÍTULO X: RESONANCIA MAGNÉTICA 107

Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR – Imágenes en Medicina.

CAPÍTULO IX: RESONANCIA MAGNÉTICA

9.1. INTRODUCCIÓN

Cuando a principios de los 70, la TC estaba comenzando a tener un fuerte impacto en el diagnósticoradiológico por imágenes, ya se estaba investigando otra modalidad para la obtención de imágenes basadaen la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN).

A mediados de los 40, dos grupos de investigadores liderados por Félix Bloch y Edward Purcell, estudiabanel comportamiento de los núcleos atómicos inmersos en un campo magnético y descubrieron que absorbíanenergía de las onda de radio de frecuencia específicas. Un análisis posterior del espectro de frecuencias lesreveló que contenía información sobre el movimiento y la composición de las moléculas irradiadas.

La imagen de resonancia magnética (IRM) es una extensión de las técnicas de RMN que se emplean desdehace años en física y química para distintos fines de visualización. Actualmente se emplea con muchafrecuencia en clínica y su impacto es aún mayor que el de la TC.

La IRM es una técnica de diagnóstico sofisticada que utiliza un campo magnético fuerte, ondas de radio yuna computadora para producir imágenes de una sección transversal de distintas partes cuerpo. Estatécnica de RM produce imágenes de altísima calidad que resultan en mejores exploraciones de los órganosy estructuras del cuerpo permitiendo el estudio de múltiples lesiones y enfermedades, incluso en sus etapasiniciales. Se utiliza, en general, para producir imágenes del cerebro, la columna vertebral, los órganos en elpecho y el abdomen, el corazón y los vasos sanguíneos y estructuras próximos a huesos, tales como losmúsculos y ligamentos. La RMN constituye un procedimiento no invasivo y no se conocen efectoscolaterales ni posteriores.

9.2. PRINCIPIOS FÍSICOS

Una de las características menos conocidas de las partículas atómicas y subatómicas es el número cuánticos (spin) o momento angular. Del mismo modo que la carga eléctrica de un átomo es igual a la suma de lascargas de todas las partículas que lo componen, el spin de un átomo se obtiene sumando todos los spinesde las partículas atómicas y subatómicas.

Momento magnéticoLas cargas en movimiento producen campos magnéticos. Consideremos como ejemplo el núcleo mássencillo que existe, el del hidrógeno, formado por sólo un protón. La carga eléctrica de este único protón y suspin de giro generan un campo magnético. El átomo de hidrógeno es entonces, una partícula giratoria conun polo norte y un polo sur, al igual que un imán. Se dice entonces que el núcleo es un dipolo magnético ysu valor de magnetismo se conoce como momento magnético .



En la mayoría de los materiales, incluso en tejido orgánico, los momentos magnéticos se orientan al azar demanera tal que su magnetización neta M sea cero. En cambio, si se coloca al material o paciente en elinterior de un campo magnético fuerte, los momentos magnéticos se alinearán en la dirección del campo, ensentido a favor o en contra. Esto hace que exista una magnetización neta M distinta de cero.

Si aplicamos estos principios al análisis de estructuras orgánicas, el paciente se transforma en un imán. Elcampo magnético externo (CME) se denomina B0 y por convención se le asigna la dirección del eje z, paraalinearlo con el eje longitudinal del paciente.

PrecesiónBloch y Purcell demostraronque al situar determinado tipode núcleos en camposmagnéticos potentes, estospodían absorber energía deradiofrecuencia (RF) yposteriormente liberarla,también en forma de energía

de RF, que podía ser captada por una antena. Denominaron a este fenómeno físico resonancia nuclearmagnética y a la frecuencia se le denominó frecuencia de resonancia. ¿Cómo sucede esto?

Además de carga, spin y momento magnético, en presencia de un CME el núcleo se comporta como si fueseun trompo. Cualquiera que haya visto girar a un trompo habrá observado que no gira en una posición verticalexacta, sino que el extremo superior del eje del trompo describe una elíptica, movimiento que recibe elnombre de precesión.

Sometidos a un campo magnético externo B0, cada protón describe un conoalrededor de B0, tal como lo haría un trompo en el campo gravitacionalterrestre. (En estricta realidad, describe un doble cono cuyos vértices se unenen el centro de gravedad)

La precesión es la resultante de dos fuerzas aplicadas sobre un dipolo magnético: el momento angular (spin)y el CME.La frecuencia de precesión está dada por la ecuación:

w: frecuencia de precesión (MHz): constante giromagnética (MHz/T)W = . B0B0: intensidad de CME (T)



Esta ecuación fundamental de la IRM se conoce con el nombre de ecuación de Larmor y la frecuencia deprecesión con el nombre de frecuencia de Larmor o frecuencia de resonancia (f).

La rapidez de precesión o frecuencia de resonancia es proporcional a la intensidad del CME y es específicade cada especie nuclear. El Hidrógeno en un CME de 0,35 T resonará a 15 MHz y en un campo de 0,7 T lohará a 30 MHz. Si en esta situación se coloca un detector de radiofrecuencia cerca sólo se percibirá ruido yninguna señal, ya que todos los núcleos del hidrógeno están precesando fuera de fase. Si la muestra seirradia con un pulso de ondas de radiofrecuencia con una frecuencia coincidente con f, ocurrirá que losnúcleos absorberán energía de este pulso, saltarán a un estado de mayor energía, se alinearán con el CMEy comenzarán a precesar en fase. Cuando el CME desaparezca retornarán gradualmente a su estado debaja energía, emitiendo una señal coherente de RF que puede ser detectada.

De acuerdo con la mecánica cuántica, un protón sólo puede adquirir dos estados energéticos:

1. en la misma dirección que el vector de CME (spin-up; paralelo)2. en sentido contrario al vector del CME (spin-down o antiparalelo).

El primer estado es el de menor energía posible. El número de protones en orientación paralela esligeramente superior al de orientación antiparalela (aproximadamente de 3 a 6 por millón), pero lamagnetización tiene un efecto neto detectable por el inmenso número de protones de hidrógeno que existenen los tejidos biológicos. La inducción de transiciones de un estado de energía a otro se llama resonancia.

ResonanciaComo decíamos, aunque todos los núcleos de hidrógeno precesan a la frecuencia de Larmor, estándesfasados unos de otros y como consecuencia el momento magnético total M0 no precesa. Al ser irradiadospor un pulso de ondas de radiofrecuencia entran en resonancia, precesan todos en fase y el M0 tambiénprecesa.

El módulo de M0 depende de varios factores:

a. la densidad de spines (SD).b. la constante giromagnética (). (2.675x102 MHz/T para el H2)c. la intensidad del CME B0.



Cuanto mayor sea M0, mayor será la señal de IRM y más brillante será la imagen obtenida. Los camposmagnéticos se miden en unidades conocidas como Tesla. Un Tesla equivale a 10.000 Gauss. El valor delcampo magnético de la Tierra es de 0,3-0,7 Gauss.

RelajaciónInmediatamente después de la transmisión del pulso de RF, los núcleos están alineados antiparalelos con B0y en estado de alta energía. Esta alineación es momentánea y desaparecerá cuando se retire el pulso deRF. Uno a uno los núcleos comenzarán a retornar a su estado de menor energía emitiendo señal, perdiendola coherencia de fase para volver a alinearse en forma paralela con el CME.

Después de un pulso de RF a la frecuencia deLarmor, la magnetización neta M gira alejándosedel eje z.

Cuando desaparece el pulso de RF, los momentos delos núcleos de hidrógeno vuelven gradualmente a suestado de equilibrio, emitiendo una señal de RF.

Esta forma compleja de retornar al equilibrio se denomina relajación. El tiempo necesario para que se lleve acabo se conoce como tiempo de relajación y es el tiempo durante el cual el núcleo de hidrógeno emite laseñal de RF liberando la energía absorbida para saltar de estado.



9.3. LA SEÑAL DE IRM

La señal de IRM que emite el paciente durante la relajación recibe el nombre de señal por caída deinducción libre (CIL). Si se toma una CIL y se le aplica la transformada de Fourier se obtiene un espectro deRMN.

Teóricamente, es posible realizar un barrido del paciente con una señal de RF de banda ancha y obtenerasí un espectro de RMN de todos los núcleos de los distintos átomos, pero dado que el hidrógeno es elelemento más abundante del cuerpo y que, además, posee una constante giromagnética muy elevada, es elelemento que muestra una mayor sensibilidad a la RMN. Por estas razones, en IRM se utilizan pulsos de RFa la frecuencia de Larmor del hidrógeno.

PARÁMETROS DE LA SEÑALLa señal de IRM contiene información sobre tres parámetros independientes que permiten identificar laprocedencia de la señal, la intensidad y las características del tejido bajo estudio. Estos parámetros son:

1. Densidad de spines (spin-density)La potencia de la señal recibida de los núcleos que precesan es proporcional al número de núcleosque se encuentran dentro del volumen de detección o voxel y es entonces, la que va a determinar suintensidad. La densidad de spines es una medida de la concentración de hidrógeno.

2. Tiempo de relajación T1 (spin-tejido)Durante el retorno al equilibrio, luego de emitir energía de RF, los protones de H2 invierten sus spinesgradualmente para volver a alinearse con B0. El resultado de este fenómeno es un crecimiento de Mzen el eje z hasta alcanzar nuevamente el M0 inicial. Este crecimiento es exponencial en relación conel tiempo y su constante de tiempo se conoce como tiempo de relajación T1.

Dado que la relajación se produce a lo largo de z y de B0, se lo suele llamar tiempo de relajaciónlongitudinal. Como durante el retorno al equilibrio, los protones de H2 transfieren parte de su energíaal tejido circundante, éste condiciona la velocidad de regreso y por esta razón también se lo conocecomo tiempo de relajación spin-tejido.



3. Tiempo de relajación T2 (spin-spin)Los protones de H2 se encuentran en constante movimiento dentro del tejido. Al pasar unos cerca deotros, interactúan sus momentos magnéticos interfiriéndose y alterando su precesión. Con el tiempola interacción del CM del spin altera el CM de la zona en la que se encuentra haciendo que precesemás rápido o más despacio. Los spines se salen de fase, lo que provoca una reducción de Mxy, quesigue precesando a la frecuencia de Larmor. La señal disminuye en forma exponencial con el tiempodebido al desfase de la magnetización neta M en el plano xy. Este tiempo recibe el nombre detiempo de relajación T2 o spin-spin; y como tiene lugar en un plano perpendicular a B0 se lodenomina tiempo de relajación transversal.

Aunque T1 y T2 son independientes, guardan entre sí la relación: T2 T1.

GENERACIÓN DE LAS IMÁGENESLa forma más antigua y sencilla de obtener una imagen de RMN a partir de las señales CIL es la técnica dereconstrucción de proyecciones. Se calcula un pulso de RF bien definido, diseñado para excitar spines deuna sección uniforme de la muestra. Se aplica entonces un campo gradiente y se irradia la muestra con unoó más pulsos de RF a 90° ó 180°. Se calcula la transformada de Fourier de la CIL para obtener su espectroque representa sólo una proyección de las estructuras irradiadas de la muestra. Controlando la dirección delCM gradiente pueden lograrse una serie de proyecciones tomadas con ángulos secuenciales y realizar asíuna reconstrucción de esas proyecciones. En la actualidad se emplea una técnica que incluye una TDFbidimensional (2DFT) o tridimensional (3DFT). Veamos todo esto con un poco más de detalle.

La generación de imágenes se basa en recoger las ondas de RF procedentes de los tejidos irradiados. Laenergía liberada por los protones (que tiene la misma frecuencia que la del pulso de RF recibido) al volver alestado de equilibrio, es captada por un receptor y analizada por un ordenador que la transforma enimágenes. Pero, ¿cómo se obtiene la imagen de la zona que se quiere estudiar? La clave está en ser capazde localizar la ubicación exacta de una determinada señal de resonancia magnética nuclear en una muestra.Si se determina la ubicación de todas las señales, es posible elaborar un mapa de toda la muestra.Entonces, al campo principal (espacialmente uniforme), se le superpone un segundo campo magnético másdébil que varía de posición de forma controlada, creando lo que se conoce como gradiente de campomagnético. En un extremo de la muestra, la potencia del campo magnético graduado es mayor, y se vadebilitando con una calibración precisa a medida que se acerca al otro extremo.

Dado que la frecuencia de resonancia de los núcleos en un campo magnético externo es proporcional a laintensidad del campo, las distintas partes de la muestra tienen distintas frecuencias de resonancia. Por lotanto, una frecuencia de resonancia determinada podría asociarse a una posición concreta. Además, lafuerza (intensidad) de la señal de resonancia en cada frecuencia indica el tamaño relativo de los volúmenesque contienen los núcleos en distintas frecuencias y, por tanto, en la posición correspondiente. Lasvariaciones de las señales se utilizan entonces para representar las posiciones de las moléculas y crear unaimagen. La intensidad del elemento de la imagen, o píxel, es proporcional al número de protones contenidosdentro de un volumen elemental, o voxel.

Actualmente, los dispositivos de obtención de imágenes por resonancia magnética utilizan tres conjuntos debobinas de gradientes electromagnéticos sobre el sujeto para codificar las tres coordenadas espaciales delas señales.



9.4. COMPONENTES DE UN EQUIPO DE RM

Los componentes fundamentales son:

1. Imán creador del campo electromagnético.

2. Bobinas secundarias: de compensación y de gradiente.

3. Sistema de radiofrecuencia: antenas y secuencias de pulsos de RF.

4. Diseño de la instalación: protecciones y seguridad radiológica.

5. Suministro de energía: de alta corriente para el imán y de precisión para las bobinas secundarias.

6. Sistema de adquisición, procesamiento, visualización e impresión de imágenes generadas.

1. IMANES.No es fácil diseñar imanes de precisión considerando el gran tamaño que éstos requieren. En la actualidadlos tipos de imanes adecuados para RM pueden clasificarse en tres grupos:

1.A. PERMANENTES. Los materiales modernos, como las cerámicas, son baratos, fáciles de imantar,

ligeros y capaces de producir campos de hasta 0,3T. Para uso en RM se unen varios bloques cerámicospero el CM producido no tiene buena uniformidad, sin embargo el precio es mucho menor que el deotros imanes y los gastos de operación son casi nulos.

1.B. RESISTIVOS.Sabemos que una espira de alambre simple que conduce una corriente produce un

campo magnético. Usando varias bobinas grandes (habitualmente 4) con diámetro aproximado de 1,5metros es posible disponerlas concéntricamente, de forma que el campo generado sea suficientementeuniforme para su uso en RM.

Como el material del alambre empleado es un muy buen conductor, pero no perfecto, los imanes tienenuna resistencia pequeña y por este motivo se los conoce como imanes resistivos. Esta resistencia haceque se genere gran cantidad de calor debido a la alta intensidad de corriente que atraviesa las bobinas.Esto hace que tengan que ser bien refrigerados utilizando circulación de agua.

Las bobinas múltiples deben ser fabricadas con precisión para proporcionar la uniformidad de camponecesaria. Los CM de las bobinas hacen que éstas se atraigan entre sí con gran fuerza, lo cual exige unmontaje rígido para reducir la distorsión mecánica. Necesitan ser alimentadas con una corriente depotencia 8 kW por lo que su consumo es enorme, similar al de un gran edificio de oficinas.

1.C. SUPERCONDUCTORES.Ciertas aleaciones metálicas se comportan como conductores perfectos (no

ofrecen R al pasaje de una I) cuando son enfriados hasta una temperatura de 10°K (-263°C). Atemperatura ambiente (293°K) estos materiales se comportan como conductores normales, pero atemperaturas muy bajas o criogénicas se convierten en superconductores.

El imán tiene bobinas fabricadas con una aleación metálica superconductora y ofrece ventajasespecíficas respecto de los resistivos. En primer lugar, no existen problemas de disipación de calor. Ensegundo lugar, al no poseer resistencia las espiras no pierden energía eléctrica y ésta se aprovechacompletamente. Esto hace que una vez que fluye una corriente por la bobina, se mantenga fluyendoindefinidamente sin necesidad de una fuente de potencia externa. No requieren un sistema derefrigeración por agua ni grandes suministros de potencia. Pueden producir campos de hasta 4Taunque su uso comercial en IRM se limita a 1,5T.



El inconveniente de estos imanes es la dificultad para mantener las bobinas cerca del cero absoluto.Todo el conjunto de bobinas debe alojarse dentro de un contenedor gigante perfectamente aislado. Estecontenedor tiene una superficie externa lisa y brillante, similar a un termo, que se conoce como dewar.Dentro del dewar existen dos cámaras. La más externa tiene nitrógeno líquido (77°K) que actúasimplemente como un aislante térmico intermedio entre el exterior y la cámara interna. Esa cámarainterna está llena de helio líquido a 4,2°K y las bobinas superconductoras están suspendidas en elbaño de helio líquido. Ambas cámaras están separadas entre sí y del medio ambiente externo por unacámara de vacío tal como se muestra en la figura.

El costo de mantenimiento de un sistema de imán superconductor procede del relleno de las cámaras dehelio y nitrógeno líquidos. A pesar de emplear el mejor aislamiento posible, estos gases líquidos se evaporan



gradualmente y deben reponerse periódicamente. Además, la manipulación de estas sustancias requierecuidado y experiencia.

La mayoría de los fabricantes ofrecen ahora dispositivos que sólo requieren de helio líquido y, conforme elgas se evapora, un sistema lo recoge y lo comprime nuevamente hasta el estado líquido para reutilizarlo.Este dispositivo se conoce como criogenerador. Sin embargo, el reciente descubrimiento desuperconductividad a temperaturas mayores a 100°K podría hacer innecesaria la cámara de helio,reduciendo mucho los costos de fabricación y los operativos también.

CUADRO COMPARATIVO ENTRE TIPOS DE IMANES PARA IRMTIPO DE IMÁN VENTAJAS DESVENTAJAS

PERMANENTECosto de capital bajoCosto de operación bajoCampo marginal despreciable

Potencia de campo limitadaPotencia de campo fijaMuy pesado

RESISTIVO Costo de capital bajoFácil mantenimiento de la bobina

Consumo de potencia altoRequiere refrigeración por aguaCampo marginal significativo

SUPERCONDUCTORPotencia de campo altaHomogeneidad de campo altaBajo consumo de potencia

Costo de capital altoCosto alto del criógenoCampo marginal intenso

2. BOBINAS SECUNDARIAS

BOBINAS DE COMPENSACIÓNUn requisito fundamental del imán es la homogeneidad de campo magnético. Por ejemplo, un imánde 1T debe producir un campo que no varíe más de 50T o 50 ppm. Si la homogeneidad esinferior a ese valor, degradará la calidad de la imagen. En la abertura principal del imán se ubica untambor con hasta 30 arrollamientos individuales llamados bobinas compensadoras, cada una con supropio suministro de potencia.

Una vez que el imán principal alcanza su potencia de campo, la corriente y la polaridad de cadabobina compensadora se ajustan para producir la homogeneidad máxima de ese campo magnéticoprincipal B0.

BOBINAS DE GRADIENTEProducen el campo gradiente necesario para mapear la procedencia espacial de la señal de IRMproveniente de los tejidos irradiados. Con el fin de obtener diversas proyecciones debe ser posibleorientar el CM a lo largo de los ejes x, y y z, o bien a lo largo de un eje oblicuo.

Existen tres parejas de bobinas para lograr este fin y por lo general se utilizan para obtener un cortetransversal. Cuando el CM de gradiente z está activado, el pulso de RF puede sintonizarse conprecisión, de forma que sólo los núcleos de Hidrógeno de un corte determinado del paciente recibanenergía. La fuerza del CM de gradiente y la forma del pulso de RF determinan el espesor del corteseleccionado.



Si se desea un corte coronario se activa la bobina de gradiente x, y si se desea uno sagital se activala bobina de gradiente y. Para obtener una imagen de la anatomía transversal mediante 2DFT seactiva el gradiente z durante el pulso de RF para seleccionar el corte apropiado. Mientras se recibenlas señales de IRM de respuesta desde el tejido, se activan en secuencia las bobinas de gradiente xe y. En este caso, el gradiente x se llama por convención “gradiente codificador de frecuencia” y elgradiente y “gradiente codificador de fase”.

Desde el punto de vista físico, las bobinas de gradiente suelen estar embebidas en un anilloencajado dentro de las bobinas de compensación en la abertura para el paciente.

3. BOBINAS DE LOCALIZACIÓNSon bobinas que se emplean para localizar una parte del cuerpo específica y que sirven para mejorar laresolución espacial de determinadas regiones anatómica de superficie compleja.

HEAD COIL – BOBINA DE CABEZA



KNEE COIL – BOBINA DE RODILLA

SHOULDER COIL – BOBINA DE HOMBRO



SPINE COIL – BOBINA DE COLUMNA

TORSO COIL – BOBINA DE TORAX



4. SISTEMA DE RADIOFRECUENCIA. Por lo general, la misma bobina antena que transmite el pulso de RF al paciente también se usa paradetectar la señal de IRM. La forma de la antena puede ir desde una simple bobina de alambre hastaformas tridimensionales complejas en forma de 8 (cinta de Möebius). La configuración de bobina máspopular es la forma en silla de montar.

Para mantener la bobina con su forma original y protegerla de daños suele estar recubierta de plástico,fibra de vidrio o algún otro material aislante. Esa unidad rígida se conoce como sonda de RF o conjuntode sonda. Esta sonda se sitúa dentro de las bobinas de gradiente y lo más cerca posible del paciente.

SECUENCIAS DE PULSOS DE RFUna secuencia de pulsos es el patrón cronológico de la transmisión de los pulsos y es determinante delcontraste de las imágenes. En clínica se emplean básicamente cuatro tipos de secuencias cuyascaracterísticas se resumen en la siguiente tabla:

SECUENCIAS DE PULSOS DE RFTIPO DE SECUENCIA ESQUEMA DE PULSOS DE RFSaturación Parcial (SP) 90°, 90°, 90°, ....

Recuperación de inversión (IR) 180°-90°, 180°-90°, ...Spin-eco (SE) 90°-180°, 90°-180°, ...

Gradiente-eco (GE) °, °, °, ...

La saturación parcial fue una de las primeras secuencias empleadas pero actualmente es raro que se laemplee. La recuperación de inversión proporciona un detalle anatómico superior pero requiere muchotiempo. La secuencia Spin-eco es la más empleada. La secuencia gradiente-eco emplea menos de unpulso de 90°, lo cual permite obtener imágenes más rápidamente.El contraste relativo entre tejidospuede variar radicalmente según la secuencia de pulsos elegida.

A. Secuencia Spin-EcoDijimos que es la secuencia más empleada, proporciona imágenes con una elevada relación S/R y unaelevada relación C/R (contraste/ruido). La señal de IRM se recoge luego de que la secuencia estimule yponga en fase a los spines. Modificando el tiempo de duración de la secuencia TR y el tiempo en el quese recoge TE, se logra regular ventajosamente el contraste de la imagen.

Las imágenes SE tienen un contraste que refleja las diferencias en los valores de relajación T2 de lostejidos y son las que permiten detectar y caracterizar áreas patológicas. El tiempo de adquisición deestas secuencias es globalmente largo y esto lo hace susceptible de degradarse por movimientosfisiológicos del cuerpo o involuntarios del paciente.



Recientemente se ha incorporado una variedad de esta secuencia, la Fast SE que acorta el tiempo deadquisición en un factor que puede variar de 2, 4, 8, 16, y 32 a expensas de una pérdida permisible deS/R y contraste.

La secuencia se compone de dos pulsos: uno a 90 grados que traslada la magnetización neta al planoxy y otro a 180° que forma la señal de eco. El TR es el tiempo que media entre un pulso inicial de 90° yel siguiente pulso de 90°. El TE es el tiempo que media entre el pulso inicial de 90° y la formación deleco. Para formar la imagen, la secuencia SE elegida tiene que repetirse tantas veces como píxelestenga el eje de direcciones de fase de la matriz sobre la que se va a reconstruir la imagen.

B. Secuencia de recuperación de inversión.Consiste en un pulso de 180° seguido de una secuencia SE convencional (180°:-90°:180°). El intervaloentre el pulso inicial inversor y el pulso de 90° se llama tiempo de inversión TI. La duración de lasecuencia TR se mide por el tiempo que media entre el primer pulso de 180° y el de 180° de lasecuencia siguiente.

La IR es la secuencia indicada para obtener imágenes basada en diferencias de T1 de los tejidos,aunque como en todas las secuencias el contraste depende de los factores SD, T1 y T2. Existe unavariante de esta secuencia, la STIR (Short TI Inversion Recovery) que se caracteriza por usar un TI cortoy proporciona imágenes con alta resolución de tejidos con grasa.

C. Secuencia Gradiente-EcoFueron desarrolladas con el objeto de obtener imágenes rápidas manteniendo la mayor señal posible.Es una variante de la SE convencional. Se caracteriza por usar un pulso de menos de 90°, °, paradesplazar la magnetización longitudinal sobre el eje xy, y porque el pulso de 180° refasador esreemplazado por la activación bipolar de una de las bobinas de gradiente. Esta última variación nocompensa los efectos perturbadores de la falta de coherencia de precesión en el retorno al equilibrio ypor lo tanto la señal estará gobernada por el tiempo T2.

5. DISEÑO DE LA INSTALACIÓNDado que la IRM no utiliza radiaciones ionizantes, no es necesario proteger la habitación con paredes deplomo u otro material para atenuar los RX. Sin embargo, dependiendo del diseño de la máquina de RM yde la localización de la sala puede ser necesario disponer un escudo electromagnético de proteccióncontra interferencias de radio y campos magnéticos marginales.

También debe tenerse cuidado de sólo emplear materiales no magnéticos en la estructura de la sala deexamen. Las barras de hierro deben ser sustituidas por barras de cloruro de polivinilo (PVC) en las vigasde cemento. Todas las entradas eléctricas deben poseer filtros eléctricos para eliminar frecuencias deinterferencias. Las cañerías no deben ser de hierro sino de PVC o cobre. La iluminación debe ser decorriente continua.

Escudo electromagnético.El rango de frecuencias utilizadas en RM es muy próximo al de emisiones comerciales de radio yradioaficionados; y a otras interferencias generadas por sistemas electrónicos y de transmisión depotencia. Esa interferencia de RF puede ser suficiente para enmascarar las débiles señales de IRMprocedentes del paciente y es necesario un escudo de malla de alambre cuidadosamente construidoalrededor del equipo de RM para atenuar estas fuentes extrañas. Este escudo se conoce con el nombrede Jaula de Faraday, que se dispone de manera invisible en la estructura de la instalación.

Escudo magnético.El CME de un RM es muy intenso. La fracción de CME que escapa fuera de la abertura de paciente seconoce como CM marginal o CMM y debe ser considerado en el diseño de una instalación. El problemadel campo marginal es doble. En primer lugar, puede interferir en el funcionamiento apropiado del equipomecánico y electrónico próximo. En segundo lugar, cualquier masa grande de material ferromagnético,especialmente si está en movimiento, puede distorsionar la homogeneidad del volumen bajo estudio alinteractuar con el campo magnético marginal, lo cual conlleva a una degradación de la imagen.



La mayoría de los fabricantes ofrecen imanes con autoescudo o con escudo activo. El imán conautoescudo tiene hierro como parte integral del imán, en lugar de colocarlo sobre las paredes de lahabitación. El imán con escudo activo tiene en la cámara de helio arrollamientos adicionalessuperconductores con polaridad inversa. Esa inversión de la corriente crea un CM opuesto queproporciona una excelente reducción del CMM y su diseño es tan bueno que el CM original B0 semantiene con una homogeneidad incluso mayor.

CURVAS DE ISODOSIS

Son las curvas de magnetización residual que escapan de la boca del resonador y que afectan a los objetosalrededor del magneto principal.

6. OTROS SISTEMAS.

Respecto de los sistemas restantes, suministros de corriente y procesamiento de datos, no nosdetenemos por ser similares a los de los equipos de radiaciones ionizantes que hemos visto en capítulosanteriores. Sólo aclaramos que el ordenador se emplea para analizar las ondas y representar la imagen.Además permite controlar todas las funciones del scanner. Se pueden seleccionar o modificar



parámetros, visualizar o guardar las imágenes de los pacientes en distintos medios, y realizar procesosposteriores sobre las imágenes (como zoom en regiones de interés).

Distribución típica de una instalación de Resonancia Magnética.Puede observarse la sala de estudio, sala de máquinas y consola del operador.



9.5. IMÁGENES RM

Es conveniente ver cómo se codifica la señal recogida de los tejidos irradiados para entender la formaciónde la imagen final. El proceso se ilustra en forma completa debajo para facilitar su comprensión.

Figura 1. Nociones de Campo de visión (FOV), matriz, plano de corte, vóxel y píxel.

El gradiente de selección de corte Gsspermite seleccionar un plano de corteen el interior de un volumen.

El gradiente de codificación de fase Gpermite seleccionar las distintas líneasen el interior del plano de corte.

El gradiente de codificación defrecuencia Gw permite seleccionar lasdistintas columnas en el interior delplano de corte.

Selección de un plano de corte. La frecuencia angular w crece desde w1hasta w10 por capas o planos (P1 a P10) perpendiculares a la direccióndel gradiente. Si wR = w6 sólo los protones de P6 entrarán en resonanciay girarán su M 90°, contribuyendo a la formación de la señal. De estaforma se selecciona el plano de corte P6 de un grosor de 10 mm.

Posibles orientaciones de los planos de cortepara distintos estudios.



Para un gradiente determinado, el grosor del corte está enfunción del ancho de ventana (banda de frecuencias) f delpulso selectivo de RF. Si f es tres veces más ancha, elgrosor del corte se multiplica por 3.

A un ancho de ventana fijo, el grosor del corte está enfunción de la fuerza del gradiente. Si el gradiente eselevado, los cortes son finos y viceversa. Si aumentamosal doble el campo gradiente, el grosor del corte sereducirá a la mitad.

La aplicación del gradiente decodificación de fase según el eje Ypermitirá la codificación de la fase encada una de las líneas L1, L2, L3, etc.

La aplicación del gradiente decodificación de frecuencia según el eje Xpermite codificar la frecuencia deprecesión de los protones en cada unade las columnas C1, C2, C3, etc.

Cada protón en función de su fase yfrecuencia se ubica en su línea ycolumna respectiva.

FACTORES QUE AFECTAN A LA RESOLUCIÓN DE CONTRASTE

Son factores elegibles por el operador del equipo y los nombramos a continuación:

1. Tipo de secuencia.2. Ángulo de desplazamiento ().3. Grosor del corte.4. Tamaño de la matriz.5. Campo de visión.6. N° de promedios de una señal.7. Uso de contrastes externos.



9.6. EL EXAMEN DE RMN

Preparación del PacienteDebido al campo magnético fuerte generado por el equipo de RMN, los pacientes deben avisarle al médicoresponsable si:

a. tienen un marcapasos, implantes en el oído o clips para aneurisma.b. otros tipos de implantes metálicos y/o han estado expuestos a fragmentos metálicos.c. sus ojos han estado expuestos a virutas de metal.d. si usa sombra en ojos durante un examen de RM, pues suele contener sustancias metálicas.

Aunque la RM es un procedimiento seguro para la mayoría de los pacientes, en casos de embarazo elpaciente debe informarle al médico, igual que si tiene claustrofobia o siente dolor al acostarse boca arribadurante más de 30 minutos para que pueda administrarle un relajante muscular o un analgésico. Antes delexamen, el técnico en RM debe explicarle al paciente el procedimiento y evaluar las consideracionesanteriores para evitar accidentes y artefactos.

Durante el ExamenLa duración del examen depende de la parte del cuerpo que se esté examinando, pero generalmente duraentre 30 minutos y una hora. El paciente debe desvestirse, ponerse una bata y quitarse todo tipo deaccesorios que lleve encima: alhajas, hebillas de cabello, lentes, aros, relojes, auriculares y dentaduras. Elimán dañará los relojes de pulso y borrará tarjetas de crédito y tarjetas de banco.

Para la mayoría de los exámenes de RM, el tecnólogo envuelve la parte del cuerpo que se examina con unabanda ancha. Dependiendo del área que se examina, se le podrá dar un agente de contraste para que losórganos internos y estructuras sean más visibles. El tecnólogo ubicará al paciente sobre una camilla movibley acolchada que se desliza hacia adentro de la abertura del scanner. No sentirá nada durante la exploración,pero podrán escucharse zumbidos, clics y golpes que vienen del equipo. Los centros de RM proveenauriculares o audífonos para tapar el ruido. Asimismo, la sala de examen podrá tener poca luz y estar fría. Eltecnólogo no estará en la sala durante el procedimiento, pero podrá ver al paciente y comunicarse con él através de un intercomunicador. El tecnólogo anunciará cuándo comienza cada secuencia de exploración ycuánto durará, para que el paciente permanezca quieto durante ese tiempo.

Objetos que deben ser excluidos en varios niveles del campo magnético marginal



APLICACIONESEntre sus aplicaciones tenemos:

Neurológicas. Proporciona imágenes de mayor resolución que la tomografía computada (TC) paralas estructuras nerviosas. Permite detectar edemas cerebrales, tumores, trombosis venosas, placas dedesmielinización (esclerosis múltiple) e infartos cerebrales. Casi todas las anomalías cerebralespresentan alteraciones en el contenido de agua, que se consigue registrar con la RM. Una diferencia enel contenido acuoso de menos del uno por ciento es suficiente para detectar los cambios patológicos.

Cardiovasculares. A veces, en colaboración con la radiografía, la TC o el ecocardiograma. Se puedeestudiar el corazón así como las arterias y las venas.

Otorrinolaringología. Alteraciones de oídos, senos paranasales, boca y garganta.

Oftalmología.

Tumorales. Permite detectar alteraciones tumorales de cualquier tipo y en cualquier órgano.

Aparato locomotor. Permite localizar lesiones óseas o musculares de todo tipo y en cualquier regióndel organismo. Es el único procedimiento que permite ver los ligamentos.

En general, puede ser utilizada para visualizar estructuras como corazón, pulmones, glándulas mamarias,hígado, vías biliares, bazo, páncreas, riñones, útero, ovarios, próstata, etc.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA IMREntre las ventajas que presenta, encontramos que:

1. No utiliza radiación ionizante, reduciendo riesgos de mutaciones celulares o cáncer.2. Permite cortes muy finos (1/2 mm o 1mm) e imágenes muy detalladas permitiendo observar detalles

anatómicos no apreciables con otro tipo de estudio.3. Permite la adquisición de imágenes multiplanares (axial, sagital, coronal), simplificando por ejemplo

el estudio tridimensional del encéfalo, sin necesidad de cambiar de postura al paciente.4. Detecta muy rápidamente los cambios en el contenido tisular de agua.5. No causa dolor.6. El paciente tiene en todo momento comunicación con el médico.

La calidad de las imágenes obtenidas se puede mejorar utilizando medios de contraste paramagnéticos porvía intravenosa (se suministran previo al estudio, inyecciones de un fluido llamado gadolinio). Esto hace quelas áreas anormales se iluminen en la RNM y sean más fáciles de distinguir luego.

Por otro lado, la utilidad de la RNM se ve limitada por:

1. La larga duración del examen (la mayor parte de las RNM llevan entre 30 y 60 minutos).2. El costo económico (superior a los de otros estudios similares).3. Los problemas planteados en lo que respecta a dispositivos de soporte vital (apoyo ventilatorio

mecánico, marcapasos), materiales ferromagnéticos presentes en el paciente (proyectiles de armade fuego, material de osteosíntesis) y sistemas de tracción esquelética o de inmovilización, quepueden interferir en la calidad de la imagen o incluso conllevar riesgo para la vida del paciente pormovilización de dichos componentes.

4. Sensación de claustrofobia cuando se está adentro del túnel. El mayor porcentaje de imposibilidadpara realizar la exploración se debe a este tipo de problemas, llevando a la necesidad de sedar alpaciente en algunas ocasiones.



EQUIPOS COMERCIALES Y COSTOSExisten actualmente varias empresas que fabrican equipos de resonancia magnética. Algunas de las másreconocidas son: Philips, General Electric, y Siemens. En cuanto a los costos, estos son muy variables yaque siempre existe una negociación de por medio y muchos accesorios sobre los que decidir. De cualquiermanera, se podría decir que lo que hace la diferencia mayor es la magnitud del campo magnético que soncapaces de emitir. Esta característica es muy importante ya que afecta directamente la calidad de lasimágenes y la duración del estudio. Cuanto mayor es el campo magnético, mayor calidad de imágenes seobtiene y menor el tiempo que se requiere para adquirirlas. Normalmente, se puede tomar como reglaaproximada US$ 1.000.000 por Tesla.

En el presente existen también equipos de resonancia magnética abierta, lo que presenta una opción parapacientes claustrofóbicos. Se trata de equipos abiertos en forma de C cuya característica más novedosa esla posibilidad de realizar procedimientos intervencionistas, como cirugía de la epilepsia, del Parkinson,biopsias intracraneales, etc. Con los equipos de diseño cilíndrico es necesario sacar al paciente del aparato,realizar la intervención y volver a introducirlo. Con algunos equipos de resonancia magnética abierta, losespecialistas pueden actuar sin necesidad de movilizar al paciente y utilizar material quirúrgico convencional.La resonancia magnética abierta genera un campo magnético de 0,2T de potencia mientras que el otroequipo, de diseño convencional, generalmente tiene una potencia de 1 a 1,5 Tesla (aunque en el mercadoexisten desde 0,2T hasta 4T los más modernos). Sin embargo, los equipos abiertos de última generacióndisponen de un sistema informático optimizado que permite realizar exploraciones de alta calidad. Aldisponer de un campo magnético menor que el equipo cilíndrico, la resonancia abierta reduce laslimitaciones para realizar estudios en pacientes portadores de estructuras metálicas no ferromagnéticas,prótesis, etc.

Se puede decir que el estudio de resonancia magnética es una herramienta muy potente de la medicina. Esun método moderno, que presenta muchas ventajas y pocas desventajas y es cada vez más utilizado enmuchas ramas de la medicina.

Quizás la traba más grande que se encuentra para su uso es el costo económico elevado que representa eladquirir el equipo y hacer el estudio.

Se puede prever que la resonancia magnética sustituirá poco a poco a otras técnicas de imagenología. Laprincipal razón de esto es que cada vez más están siendo dejados de lado métodos que utilizan radiacionesionizantes, como por ejemplo la TC. Además, con vistas a futuro, se piensa que con esta tecnología, seríaposible observar directamente la acción química de los medicamentos sobre el cuerpo.

RIESGOS ASOCIADOS A LA RESONANCIA MAGNETICA

El pasado 30 de Julio, en el Westchester Medical Center (USA), durante una exploración con Resonanciamagnética Nuclear (RMN), debido al “efecto misil”, se produjo un accidente fatal. Una bombona metálica deoxígeno, debido al campo magnético de la instalación, fue acelerada contra el paciente, golpeando en sucabeza, y provocando su muerte (Associated Press, 30/7/2001).

Exenta de los riesgos de la radiación ionizante, dado que sólo emplea en su funcionamiento camposmagnéticos y radiofrecuencias, la RMN presenta otros riesgos. Durante un estudio con RMN el paciente estáexpuesto a tres tipos de campos electromagnéticos:

1. Un campo magnético estático intenso (el campo magnético principal generado por el imán: de 0,5 a2 Teslas, según la instalación).

2. Un campo magnético gradiente de mediana intensidad.3. Una emisión de radiofrecuencias.

Los efectos biológicos directos de estos campos sobre el paciente serían la aparición de potencialeseléctricos a nivel de los iones contenidos en la sangre (en el caso del campo magnético principal), laexistencia de corrientes eléctricas inducidas a nivel del organismo (debidas al campo gradiente) o ladeposición de calor en tejidos (a causa de las radiofrecuencias). Todos ellos, a los niveles en que se trabaja



en RMN, serían efectos transitorios. De hecho, hasta el momento no se han documentado efectossecundarios no reversibles.

Sin embargo, otra serie de accidentes, derivados del propio equipamiento, y de carácter más “inmediato”pueden ocurrir en las salas de RMN. Entre ellos se encuentran:

1. Efecto “misil”: Cualquier objeto magnetizable del interior de la sala será atraído hacia el imánconvirtiéndose en un auténtico proyectil, y pudiendo causar graves daños al impactar con el pacienteo algún trabajador.

2. Por el mismo motivo, no debe realizarse RMN a pacientes con implantes metálicos que puedanmoverse, puesto que en su movimiento, se podrían producir lesiones en los tejidos del paciente. Enel caso de tener implantes metálicos no movibles, se pueden producir elevaciones locales detemperatura que pudieran dar lugar a quemaduras.

3. Evaporación de helio. En el caso de imanes superconductores se utiliza helio para mantener elimán a muy baja temperatura. Una evaporación de helio puede dar lugar al desplazamiento deloxígeno en la sala de RMN, y el consiguiente riesgo de asfixia.

Cuando se ubican dos equipos (CT-RM ó RM-RM) en las proximidades, deben calcularse muy ajustadamente losblindajes de radiofrecuencia para que no haya interferencias de uno con otro.



MEDIOS DE CONTRASTE EN RESONANCIA MAGNÉTICAEl objetivo del uso de cte. en el estudio con RM es:

− Aumentar la sensibilidad y la especificidad en la detección de patología.− Diferenciar zonas anatómicas normales que pudieran simular patología.

En RM las constantes han de tener propiedades magnéticas, es decir, que modifiquen las señales deresonancia de las estructuras que las rodean al ser sometidas a los fenómenos de campos magnéticos y RF.Estas señales pueden ser por aumento o por defecto. Los contrastes utilizados habitualmente son losPARAMAGNÉTICOS. Pueden administrarse por dos vías:

− Por vía oral se suelen utilizar para rellenar el tubo digestivo (técnica prácticamente en desuso).− Por vía intravenosa aunque se empieza a utilizar la vía linfática.

El principal contraste paramagnético utilizado es el gadolinio (dietilem−triamino−pentancetico) Gd−DTPA,que tiene la propiedad de acortar el tiempo de relajación T1 de las sustancias a donde accede realzando suseñal.

Esquema de disposición de bobinas y magneto de un resonador.



SISTEMA DE TUBERÍA DE HELIO

CAPÍTULO IX: RESONANCIA MAGNÉTICA - Unisanitas 3/recursos... · Cuando a principios de los 70, la...

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