1. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 107Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.CAPTULO IX: RESONANCIA MAGNTICA9.1. INTRODUCCINCuando a principios de los 70, la TC estaba comenzando a tener un fuerte impacto en el diagnsticoradiolgico por imgenes, ya se estaba investigando otra modalidad para la obtencin de imgenes basadaen la espectroscopa de resonancia magntica nuclear (RMN).A mediados de los 40, dos grupos de investigadores liderados por Flix Bloch y Edward Purcell, estudiabanel comportamiento de los ncleos atmicos inmersos en un campo magntico y descubrieron que absorbanenerga de las onda de radio de frecuencia especficas. Un anlisis posterior del espectro de frecuencias lesrevel que contena informacin sobre el movimiento y la composicin de las molculas irradiadas.La imagen de resonancia magntica (IRM) es una extensin de las tcnicas de RMN que se emplean desdehace aos en fsica y qumica para distintos fines de visualizacin. Actualmente se emplea con muchafrecuencia en clnica y su impacto es an mayor que el de la TC.La IRM es una tcnica de diagnstico sofisticada que utiliza un campo magntico fuerte, ondas de radio yuna computadora para producir imgenes de una seccin transversal de distintas partes cuerpo. Estatcnica de RM produce imgenes de altsima calidad que resultan en mejores exploraciones de los rganosy estructuras del cuerpo permitiendo el estudio de mltiples lesiones y enfermedades, incluso en sus etapasiniciales. Se utiliza, en general, para producir imgenes del cerebro, la columna vertebral, los rganos en elpecho y el abdomen, el corazn y los vasos sanguneos y estructuras prximos a huesos, tales como losmsculos y ligamentos. La RMN constituye un procedimiento no invasivo y no se conocen efectoscolaterales ni posteriores.9.2. PRINCIPIOS FSICOSUna de las caractersticas menos conocidas de las partculas atmicas y subatmicas es el nmero cunticos (spin) o momento angular. Del mismo modo que la carga elctrica de un tomo es igual a la suma de lascargas de todas las partculas que lo componen, el spin de un tomo se obtiene sumando todos los spinesde las partculas atmicas y subatmicas.Momento magnticoLas cargas en movimiento producen campos magnticos. Consideremos como ejemplo el ncleo mssencillo que existe, el del hidrgeno, formado por slo un protn. La carga elctrica de este nico protn y suspin de giro generan un campo magntico. El tomo de hidrgeno es entonces, una partcula giratoria conun polo norte y un polo sur, al igual que un imn. Se dice entonces que el ncleo es un dipolo magntico ysu valor de magnetismo se conoce como momento magntico .

2. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 108Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.En la mayora de los materiales, incluso en tejido orgnico, los momentos magnticos se orientan al azar demanera tal que su magnetizacin neta M sea cero. En cambio, si se coloca al material o paciente en elinterior de un campo magntico fuerte, los momentos magnticos se alinearn en la direccin del campo, ensentido a favor o en contra. Esto hace que exista una magnetizacin neta M distinta de cero.Si aplicamos estos principios al anlisis de estructuras orgnicas, el paciente se transforma en un imn. Elcampo magntico externo (CME) se denomina B0 y por convencin se le asigna la direccin del eje z, paraalinearlo con el eje longitudinal del paciente.PrecesinBloch y Purcell demostraronque al situar determinado tipode ncleos en camposmagnticos potentes, estospodan absorber energa deradiofrecuencia (RF) yposteriormente liberarla,tambin en forma de energade RF, que poda ser captada por una antena. Denominaron a este fenmeno fsico resonancia nuclearmagntica y a la frecuencia se le denomin frecuencia de resonancia. Cmo sucede esto?Adems de carga, spin y momento magntico, en presencia de un CME el ncleo se comporta como si fueseun trompo. Cualquiera que haya visto girar a un trompo habr observado que no gira en una posicin verticalexacta, sino que el extremo superior del eje del trompo describe una elptica, movimiento que recibe elnombre de precesin.Sometidos a un campo magntico externo B0, cada protn describe un conoalrededor de B0, tal como lo hara un trompo en el campo gravitacionalterrestre. (En estricta realidad, describe un doble cono cuyos vrtices se unenen el centro de gravedad)La precesin es la resultante de dos fuerzas aplicadas sobre un dipolo magntico: el momento angular (spin)y el CME.La frecuencia de precesin est dada por la ecuacin:w: frecuencia de precesin (MHz): constante giromagntica (MHz/T)W = . B0B0: intensidad de CME (T) 3. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 109Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.Esta ecuacin fundamental de la IRM se conoce con el nombre de ecuacin de Larmor y la frecuencia deprecesin con el nombre de frecuencia de Larmor o frecuencia de resonancia (f).La rapidez de precesin o frecuencia de resonancia es proporcional a la intensidad del CME y es especficade cada especie nuclear. El Hidrgeno en un CME de 0,35 T resonar a 15 MHz y en un campo de 0,7 T lohar a 30 MHz. Si en esta situacin se coloca un detector de radiofrecuencia cerca slo se percibir ruido yninguna seal, ya que todos los ncleos del hidrgeno estn precesando fuera de fase. Si la muestra seirradia con un pulso de ondas de radiofrecuencia con una frecuencia coincidente con f, ocurrir que losncleos absorbern energa de este pulso, saltarn a un estado de mayor energa, se alinearn con el CMEy comenzarn a precesar en fase. Cuando el CME desaparezca retornarn gradualmente a su estado debaja energa, emitiendo una seal coherente de RF que puede ser detectada.De acuerdo con la mecnica cuntica, un protn slo puede adquirir dos estados energticos:1. en la misma direccin 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 energa posible. El nmero de protones en orientacin paralela esligeramente superior al de orientacin antiparalela (aproximadamente de 3 a 6 por milln), pero lamagnetizacin tiene un efecto neto detectable por el inmenso nmero de protones de hidrgeno que existenen los tejidos biolgicos. La induccin de transiciones de un estado de energa a otro se llama resonancia.ResonanciaComo decamos, aunque todos los ncleos de hidrgeno precesan a la frecuencia de Larmor, estndesfasados unos de otros y como consecuencia el momento magntico total M0 no precesa. Al ser irradiadospor un pulso de ondas de radiofrecuencia entran en resonancia, precesan todos en fase y el M0 tambinprecesa.El mdulo de M0 depende de varios factores:a. la densidad de spines (SD).b. la constante giromagntica (). (2.675x102MHz/T para el H2)c. la intensidad del CME B0. 4. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 110Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.Cuanto mayor sea M0, mayor ser la seal de IRM y ms brillante ser la imagen obtenida. Los camposmagnticos se miden en unidades conocidas como Tesla. Un Tesla equivale a 10.000 Gauss. El valor delcampo magntico de la Tierra es de 0,3-0,7 Gauss.RelajacinInmediatamente despus de la transmisin del pulso de RF, los ncleos estn alineados antiparalelos con B0y en estado de alta energa. Esta alineacin es momentnea y desaparecer cuando se retire el pulso deRF. Uno a uno los ncleos comenzarn a retornar a su estado de menor energa emitiendo seal, perdiendola coherencia de fase para volver a alinearse en forma paralela con el CME.Despus de un pulso de RF a la frecuencia deLarmor, la magnetizacin neta M gira alejndosedel eje z.Cuando desaparece el pulso de RF, los momentos delos ncleos de hidrgeno vuelven gradualmente a suestado de equilibrio, emitiendo una seal de RF.Esta forma compleja de retornar al equilibrio se denomina relajacin. El tiempo necesario para que se lleve acabo se conoce como tiempo de relajacin y es el tiempo durante el cual el ncleo de hidrgeno emite laseal de RF liberando la energa absorbida para saltar de estado. 5. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 111Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.9.3. LA SEAL DE IRMLa seal de IRM que emite el paciente durante la relajacin recibe el nombre de seal por cada deinduccin libre (CIL). Si se toma una CIL y se le aplica la transformada de Fourier se obtiene un espectro deRMN.Tericamente, es posible realizar un barrido del paciente con una seal de RF de banda ancha y obteneras un espectro de RMN de todos los ncleos de los distintos tomos, pero dado que el hidrgeno es elelemento ms abundante del cuerpo y que, adems, posee una constante giromagntica 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 hidrgeno.PARMETROS DE LA SEALLa seal de IRM contiene informacin sobre tres parmetros independientes que permiten identificar laprocedencia de la seal, la intensidad y las caractersticas del tejido bajo estudio. Estos parmetros son:1. Densidad de spines (spin-density)La potencia de la seal recibida de los ncleos que precesan es proporcional al nmero de ncleosque se encuentran dentro del volumen de deteccin o voxel y es entonces, la que va a determinar suintensidad. La densidad de spines es una medida de la concentracin de hidrgeno.2. Tiempo de relajacin T1 (spin-tejido)Durante el retorno al equilibrio, luego de emitir energa de RF, los protones de H2 invierten sus spinesgradualmente para volver a alinearse con B0. El resultado de este fenmeno es un crecimiento de Mzen el eje z hasta alcanzar nuevamente el M0 inicial. Este crecimiento es exponencial en relacin conel tiempo y su constante de tiempo se conoce como tiempo de relajacin T1.Dado que la relajacin se produce a lo largo de z y de B0, se lo suele llamar tiempo de relajacinlongitudinal. Como durante el retorno al equilibrio, los protones de H2 transfieren parte de su energaal tejido circundante, ste condiciona la velocidad de regreso y por esta razn tambin se lo conocecomo tiempo de relajacin spin-tejido. 6. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 112Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.3. Tiempo de relajacin T2 (spin-spin)Los protones de H2 se encuentran en constante movimiento dentro del tejido. Al pasar unos cerca deotros, interactan sus momentos magnticos interfirindose y alterando su precesin. Con el tiempola interaccin del CM del spin altera el CM de la zona en la que se encuentra haciendo que precesems rpido o ms despacio. Los spines se salen de fase, lo que provoca una reduccin de Mxy, quesigue precesando a la frecuencia de Larmor. La seal disminuye en forma exponencial con el tiempodebido al desfase de la magnetizacin neta M en el plano xy. Este tiempo recibe el nombre detiempo de relajacin T2 o spin-spin; y como tiene lugar en un plano perpendicular a B0 se lodenomina tiempo de relajacin transversal.Aunque T1 y T2 son independientes, guardan entre s la relacin: T2 T1.GENERACIN DE LAS IMGENESLa forma ms antigua y sencilla de obtener una imagen de RMN a partir de las seales CIL es la tcnica dereconstruccin de proyecciones. Se calcula un pulso de RF bien definido, diseado para excitar spines deuna seccin uniforme de la muestra. Se aplica entonces un campo gradiente y se irradia la muestra con uno ms pulsos de RF a 90 180. Se calcula la transformada de Fourier de la CIL para obtener su espectroque representa slo una proyeccin de las estructuras irradiadas de la muestra. Controlando la direccin delCM gradiente pueden lograrse una serie de proyecciones tomadas con ngulos secuenciales y realizar asuna reconstruccin de esas proyecciones. En la actualidad se emplea una tcnica que incluye una TDFbidimensional (2DFT) o tridimensional (3DFT). Veamos todo esto con un poco ms de detalle.La generacin de imgenes se basa en recoger las ondas de RF procedentes de los tejidos irradiados. Laenerga 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 enimgenes. Pero, cmo se obtiene la imagen de la zona que se quiere estudiar? La clave est en ser capazde localizar la ubicacin exacta de una determinada seal de resonancia magntica nuclear en una muestra.Si se determina la ubicacin de todas las seales, es posible elaborar un mapa de toda la muestra.Entonces, al campo principal (espacialmente uniforme), se le superpone un segundo campo magntico msdbil que vara de posicin de forma controlada, creando lo que se conoce como gradiente de campomagntico. En un extremo de la muestra, la potencia del campo magntico graduado es mayor, y se vadebilitando con una calibracin precisa a medida que se acerca al otro extremo.Dado que la frecuencia de resonancia de los ncleos en un campo magntico 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 podra asociarse a una posicin concreta. Adems, lafuerza (intensidad) de la seal de resonancia en cada frecuencia indica el tamao relativo de los volmenesque contienen los ncleos en distintas frecuencias y, por tanto, en la posicin correspondiente. Lasvariaciones de las seales se utilizan entonces para representar las posiciones de las molculas y crear unaimagen. La intensidad del elemento de la imagen, o pxel, es proporcional al nmero de protones contenidosdentro de un volumen elemental, o voxel.Actualmente, los dispositivos de obtencin de imgenes por resonancia magntica utilizan tres conjuntos debobinas de gradientes electromagnticos sobre el sujeto para codificar las tres coordenadas espaciales delas seales. 7. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 113Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.9.4. COMPONENTES DE UN EQUIPO DE RMLos componentes fundamentales son:1. Imn creador del campo electromagntico.2. Bobinas secundarias: de compensacin y de gradiente.3. Sistema de radiofrecuencia: antenas y secuencias de pulsos de RF.4. Diseo de la instalacin: protecciones y seguridad radiolgica.5. Suministro de energa: de alta corriente para el imn y de precisin para las bobinas secundarias.6. Sistema de adquisicin, procesamiento, visualizacin e impresin de imgenes generadas.1. IMANES.No es fcil disear imanes de precisin considerando el gran tamao que stos requieren. En la actualidadlos tipos de imanes adecuados para RM pueden clasificarse en tres grupos:1.A. PERMANENTES.Los materiales modernos, como las cermicas, son baratos, fciles de imantar,ligeros y capaces de producir campos de hasta 0,3T. Para uso en RM se unen varios bloques cermicospero el CM producido no tiene buena uniformidad, sin embargo el precio es mucho menor que el deotros imanes y los gastos de operacin son casi nulos.1.B. RESISTIVOS.Sabemos que una espira de alambre simple que conduce una corriente produce uncampo magntico. Usando varias bobinas grandes (habitualmente 4) con dimetro aproximado de 1,5metros es posible disponerlas concntricamente, 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 pequea 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 circulacin de agua.Las bobinas mltiples deben ser fabricadas con precisin para proporcionar la uniformidad de camponecesaria. Los CM de las bobinas hacen que stas se atraigan entre s con gran fuerza, lo cual exige unmontaje rgido para reducir la distorsin mecnica. 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 metlicas se comportan como conductores perfectos (noofrecen R al pasaje de una I) cuando son enfriados hasta una temperatura de 10K (-263C). Atemperatura ambiente (293K) estos materiales se comportan como conductores normales, pero atemperaturas muy bajas o criognicas se convierten en superconductores.El imn tiene bobinas fabricadas con una aleacin metlica superconductora y ofrece ventajasespecficas respecto de los resistivos. En primer lugar, no existen problemas de disipacin de calor. Ensegundo lugar, al no poseer resistencia las espiras no pierden energa elctrica y sta 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 derefrigeracin por agua ni grandes suministros de potencia. Pueden producir campos de hasta 4Taunque su uso comercial en IRM se limita a 1,5T. 8. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 114Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.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 cmaras. La ms externa tiene nitrgeno lquido (77K) que actasimplemente como un aislante trmico intermedio entre el exterior y la cmara interna. Esa cmarainterna est llena de helio lquido a 4,2K y las bobinas superconductoras estn suspendidas en elbao de helio lquido. Ambas cmaras estn separadas entre s y del medio ambiente externo por unacmara de vaco tal como se muestra en la figura.El costo de mantenimiento de un sistema de imn superconductor procede del relleno de las cmaras dehelio y nitrgeno lquidos. A pesar de emplear el mejor aislamiento posible, estos gases lquidos se evaporan 9. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 115Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.gradualmente y deben reponerse peridicamente. Adems, la manipulacin de estas sustancias requierecuidado y experiencia.La mayora de los fabricantes ofrecen ahora dispositivos que slo requieren de helio lquido y, conforme elgas se evapora, un sistema lo recoge y lo comprime nuevamente hasta el estado lquido para reutilizarlo.Este dispositivo se conoce como criogenerador. Sin embargo, el reciente descubrimiento desuperconductividad a temperaturas mayores a 100K podra hacer innecesaria la cmara de helio,reduciendo mucho los costos de fabricacin y los operativos tambin.CUADRO COMPARATIVO ENTRE TIPOS DE IMANES PARA IRMTIPO DE IMN VENTAJAS DESVENTAJASPERMANENTECosto de capital bajoCosto de operacin bajoCampo marginal despreciablePotencia de campo limitadaPotencia de campo fijaMuy pesadoRESISTIVOCosto de capital bajoFcil mantenimiento de la bobinaConsumo de potencia altoRequiere refrigeracin por aguaCampo marginal significativoSUPERCONDUCTORPotencia de campo altaHomogeneidad de campo altaBajo consumo de potenciaCosto de capital altoCosto alto del crigenoCampo marginal intenso2. BOBINAS SECUNDARIASBOBINAS DE COMPENSACINUn requisito fundamental del imn es la homogeneidad de campo magntico. Por ejemplo, un imnde 1T debe producir un campo que no vare ms de 50T o 50 ppm. Si la homogeneidad esinferior a ese valor, degradar la calidad de la imagen. En la abertura principal del imn se ubica untambor con hasta 30 arrollamientos individuales llamados bobinas compensadoras, cada una con supropio suministro de potencia.Una vez que el imn principal alcanza su potencia de campo, la corriente y la polaridad de cadabobina compensadora se ajustan para producir la homogeneidad mxima de ese campo magnticoprincipal B0.BOBINAS DE GRADIENTEProducen el campo gradiente necesario para mapear la procedencia espacial de la seal 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 est activado, el pulso de RF puede sintonizarse conprecisin, de forma que slo los ncleos de Hidrgeno de un corte determinado del paciente recibanenerga. La fuerza del CM de gradiente y la forma del pulso de RF determinan el espesor del corteseleccionado. 10. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 116Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.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 anatoma transversal mediante 2DFT seactiva el gradiente z durante el pulso de RF para seleccionar el corte apropiado. Mientras se recibenlas seales 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 convencin gradiente codificador de frecuencia y elgradiente y gradiente codificador de fase.Desde el punto de vista fsico, las bobinas de gradiente suelen estar embebidas en un anilloencajado dentro de las bobinas de compensacin en la abertura para el paciente.3. BOBINAS DE LOCALIZACINSon bobinas que se emplean para localizar una parte del cuerpo especfica y que sirven para mejorar laresolucin espacial de determinadas regiones anatmica de superficie compleja.HEAD COIL BOBINA DE CABEZA 11. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 117Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.KNEE COIL BOBINA DE RODILLASHOULDER COIL BOBINA DE HOMBRO 12. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 118Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.SPINE COIL BOBINA DE COLUMNATORSO COIL BOBINA DE TORAX 13. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 119Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.4. SISTEMA DE RADIOFRECUENCIA.Por lo general, la misma bobina antena que transmite el pulso de RF al paciente tambin se usa paradetectar la seal de IRM. La forma de la antena puede ir desde una simple bobina de alambre hastaformas tridimensionales complejas en forma de 8 (cinta de Mebius). La configuracin de bobina mspopular es la forma en silla de montar.Para mantener la bobina con su forma original y protegerla de daos suele estar recubierta de plstico,fibra de vidrio o algn otro material aislante. Esa unidad rgida se conoce como sonda de RF o conjuntode sonda. Esta sonda se sita dentro de las bobinas de gradiente y lo ms cerca posible del paciente.SECUENCIAS DE PULSOS DE RFUna secuencia de pulsos es el patrn cronolgico de la transmisin de los pulsos y es determinante delcontraste de las imgenes. En clnica se emplean bsicamente cuatro tipos de secuencias cuyascaractersticas se resumen en la siguiente tabla:SECUENCIAS DE PULSOS DE RFTIPO DE SECUENCIA ESQUEMA DE PULSOS DE RFSaturacin Parcial (SP) 90, 90, 90, ....Recuperacin de inversin (IR) 180-90, 180-90, ...Spin-eco (SE) 90-180, 90-180, ...Gradiente-eco (GE) , , , ...La saturacin parcial fue una de las primeras secuencias empleadas pero actualmente es raro que se laemplee. La recuperacin de inversin proporciona un detalle anatmico superior pero requiere muchotiempo. La secuencia Spin-eco es la ms empleada. La secuencia gradiente-eco emplea menos de unpulso de 90, lo cual permite obtener imgenes ms rpidamente.El contraste relativo entre tejidospuede variar radicalmente segn la secuencia de pulsos elegida.A. Secuencia Spin-EcoDijimos que es la secuencia ms empleada, proporciona imgenes con una elevada relacin S/R y unaelevada relacin C/R (contraste/ruido). La seal de IRM se recoge luego de que la secuencia estimule yponga en fase a los spines. Modificando el tiempo de duracin de la secuencia TR y el tiempo en el quese recoge TE, se logra regular ventajosamente el contraste de la imagen.Las imgenes SE tienen un contraste que refleja las diferencias en los valores de relajacin T2 de lostejidos y son las que permiten detectar y caracterizar reas patolgicas. El tiempo de adquisicin deestas secuencias es globalmente largo y esto lo hace susceptible de degradarse por movimientosfisiolgicos del cuerpo o involuntarios del paciente. 14. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 120Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.Recientemente se ha incorporado una variedad de esta secuencia, la Fast SE que acorta el tiempo deadquisicin en un factor que puede variar de 2, 4, 8, 16, y 32 a expensas de una prdida permisible deS/R y contraste.La secuencia se compone de dos pulsos: uno a 90 grados que traslada la magnetizacin neta al planoxy y otro a 180 que forma la seal 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 formacin deleco. Para formar la imagen, la secuencia SE elegida tiene que repetirse tantas veces como pxelestenga el eje de direcciones de fase de la matriz sobre la que se va a reconstruir la imagen.B. Secuencia de recuperacin de inversin.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 inversin TI. La duracin 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 imgenes 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 imgenes con alta resolucin de tejidos con grasa.C. Secuencia Gradiente-EcoFueron desarrolladas con el objeto de obtener imgenes rpidas manteniendo la mayor seal posible.Es una variante de la SE convencional. Se caracteriza por usar un pulso de menos de 90, , paradesplazar la magnetizacin longitudinal sobre el eje xy, y porque el pulso de 180 refasador esreemplazado por la activacin bipolar de una de las bobinas de gradiente. Esta ltima variacin nocompensa los efectos perturbadores de la falta de coherencia de precesin en el retorno al equilibrio ypor lo tanto la seal estar gobernada por el tiempo T2.5. DISEO DE LA INSTALACINDado que la IRM no utiliza radiaciones ionizantes, no es necesario proteger la habitacin con paredes deplomo u otro material para atenuar los RX. Sin embargo, dependiendo del diseo de la mquina de RM yde la localizacin de la sala puede ser necesario disponer un escudo electromagntico de proteccincontra interferencias de radio y campos magnticos marginales.Tambin debe tenerse cuidado de slo emplear materiales no magnticos 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 elctricas deben poseer filtros elctricos para eliminar frecuencias deinterferencias. Las caeras no deben ser de hierro sino de PVC o cobre. La iluminacin debe ser decorriente continua.Escudo electromagntico.El rango de frecuencias utilizadas en RM es muy prximo al de emisiones comerciales de radio yradioaficionados; y a otras interferencias generadas por sistemas electrnicos y de transmisin depotencia. Esa interferencia de RF puede ser suficiente para enmascarar las dbiles seales de IRMprocedentes del paciente y es necesario un escudo de malla de alambre cuidadosamente construidoalrededor del equipo de RM para atenuar estas fuentes extraas. Este escudo se conoce con el nombrede Jaula de Faraday, que se dispone de manera invisible en la estructura de la instalacin.Escudo magntico.El CME de un RM es muy intenso. La fraccin de CME que escapa fuera de la abertura de paciente seconoce como CM marginal o CMM y debe ser considerado en el diseo de una instalacin. El problemadel campo marginal es doble. En primer lugar, puede interferir en el funcionamiento apropiado del equipomecnico y electrnico prximo. En segundo lugar, cualquier masa grande de material ferromagntico,especialmente si est en movimiento, puede distorsionar la homogeneidad del volumen bajo estudio alinteractuar con el campo magntico marginal, lo cual conlleva a una degradacin de la imagen. 15. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 121Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.La mayora de los fabricantes ofrecen imanes con autoescudo o con escudo activo. El imn conautoescudo tiene hierro como parte integral del imn, en lugar de colocarlo sobre las paredes de lahabitacin. El imn con escudo activo tiene en la cmara de helio arrollamientos adicionalessuperconductores con polaridad inversa. Esa inversin de la corriente crea un CM opuesto queproporciona una excelente reduccin del CMM y su diseo es tan bueno que el CM original B0 semantiene con una homogeneidad incluso mayor.CURVAS DE ISODOSISSon las curvas de magnetizacin 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 captulosanteriores. Slo aclaramos que el ordenador se emplea para analizar las ondas y representar la imagen.Adems permite controlar todas las funciones del scanner. Se pueden seleccionar o modificar 16. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 122Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.parmetros, visualizar o guardar las imgenes de los pacientes en distintos medios, y realizar procesosposteriores sobre las imgenes (como zoom en regiones de inters).Distribucin tpica de una instalacin de Resonancia Magntica.Puede observarse la sala de estudio, sala de mquinas y consola del operador. 17. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 123Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina. 18. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 124Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina. 19. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 125Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.9.5. IMGENES RMEs conveniente ver cmo se codifica la seal recogida de los tejidos irradiados para entender la formacinde la imagen final. El proceso se ilustra en forma completa debajo para facilitar su comprensin.Figura 1. Nociones de Campo de visin (FOV), matriz, plano de corte, vxel y pxel.El gradiente de seleccin de corte Gsspermite seleccionar un plano de corteen el interior de un volumen.El gradiente de codificacin de fase Gpermite seleccionar las distintas lneasen el interior del plano de corte.El gradiente de codificacin defrecuencia Gw permite seleccionar lasdistintas columnas en el interior delplano de corte.Seleccin de un plano de corte. La frecuencia angular w crece desde w1hasta w10 por capas o planos (P1 a P10) perpendiculares a la direccindel gradiente. Si wR = w6 slo los protones de P6 entrarn en resonanciay girarn su M 90, contribuyendo a la formacin de la seal. De estaforma se selecciona el plano de corte P6 de un grosor de 10 mm.Posibles orientaciones de los planos de cortepara distintos estudios. 20. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 126Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.Para un gradiente determinado, el grosor del corte est enfuncin del ancho de ventana (banda de frecuencias) f delpulso selectivo de RF. Si f es tres veces ms ancha, elgrosor del corte se multiplica por 3.A un ancho de ventana fijo, el grosor del corte est enfuncin 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 sereducir a la mitad.La aplicacin del gradiente decodificacin de fase segn el eje Ypermitir la codificacin de la fase encada una de las lneas L1, L2, L3, etc.La aplicacin del gradiente decodificacin de frecuencia segn el eje Xpermite codificar la frecuencia deprecesin de los protones en cada unade las columnas C1, C2, C3, etc.Cada protn en funcin de su fase yfrecuencia se ubica en su lnea ycolumna respectiva.FACTORES QUE AFECTAN A LA RESOLUCIN DE CONTRASTESon factores elegibles por el operador del equipo y los nombramos a continuacin:1. Tipo de secuencia.2. ngulo de desplazamiento ().3. Grosor del corte.4. Tamao de la matriz.5. Campo de visin.6. N de promedios de una seal.7. Uso de contrastes externos. 21. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 127Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.9.6. EL EXAMEN DE RMNPreparacin del PacienteDebido al campo magntico fuerte generado por el equipo de RMN, los pacientes deben avisarle al mdicoresponsable si:a. tienen un marcapasos, implantes en el odo o clips para aneurisma.b. otros tipos de implantes metlicos y/o han estado expuestos a fragmentos metlicos.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 metlicas.Aunque la RM es un procedimiento seguro para la mayora de los pacientes, en casos de embarazo elpaciente debe informarle al mdico, igual que si tiene claustrofobia o siente dolor al acostarse boca arribadurante ms de 30 minutos para que pueda administrarle un relajante muscular o un analgsico. Antes delexamen, el tcnico en RM debe explicarle al paciente el procedimiento y evaluar las consideracionesanteriores para evitar accidentes y artefactos.Durante el ExamenLa duracin del examen depende de la parte del cuerpo que se est 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. Elimn daar los relojes de pulso y borrar tarjetas de crdito y tarjetas de banco.Para la mayora de los exmenes de RM, el tecnlogo envuelve la parte del cuerpo que se examina con unabanda ancha. Dependiendo del rea que se examina, se le podr dar un agente de contraste para que losrganos internos y estructuras sean ms visibles. El tecnlogo ubicar al paciente sobre una camilla movibley acolchada que se desliza hacia adentro de la abertura del scanner. No sentir nada durante la exploracin,pero podrn escucharse zumbidos, clics y golpes que vienen del equipo. Los centros de RM proveenauriculares o audfonos para tapar el ruido. Asimismo, la sala de examen podr tener poca luz y estar fra. Eltecnlogo no estar en la sala durante el procedimiento, pero podr ver al paciente y comunicarse con l atravs de un intercomunicador. El tecnlogo anunciar cundo comienza cada secuencia de exploracin ycunto durar, para que el paciente permanezca quieto durante ese tiempo.Objetos que deben ser excluidos en varios niveles del campo magntico marginal 22. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 128Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.APLICACIONESEntre sus aplicaciones tenemos: Neurolgicas. Proporciona imgenes de mayor resolucin que la tomografa computada (TC) paralas estructuras nerviosas. Permite detectar edemas cerebrales, tumores, trombosis venosas, placas dedesmielinizacin (esclerosis mltiple) e infartos cerebrales. Casi todas las anomalas 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 patolgicos. Cardiovasculares. A veces, en colaboracin con la radiografa, la TC o el ecocardiograma. Se puedeestudiar el corazn as como las arterias y las venas. Otorrinolaringologa. Alteraciones de odos, senos paranasales, boca y garganta. Oftalmologa. Tumorales. Permite detectar alteraciones tumorales de cualquier tipo y en cualquier rgano. Aparato locomotor. Permite localizar lesiones seas o musculares de todo tipo y en cualquier regindel organismo. Es el nico procedimiento que permite ver los ligamentos.En general, puede ser utilizada para visualizar estructuras como corazn, pulmones, glndulas mamarias,hgado, vas biliares, bazo, pncreas, riones, tero, ovarios, prstata, etc.VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA IMREntre las ventajas que presenta, encontramos que:1. No utiliza radiacin ionizante, reduciendo riesgos de mutaciones celulares o cncer.2. Permite cortes muy finos (1/2 mm o 1mm) e imgenes muy detalladas permitiendo observar detallesanatmicos no apreciables con otro tipo de estudio.3. Permite la adquisicin de imgenes multiplanares (axial, sagital, coronal), simplificando por ejemploel estudio tridimensional del encfalo, sin necesidad de cambiar de postura al paciente.4. Detecta muy rpidamente los cambios en el contenido tisular de agua.5. No causa dolor.6. El paciente tiene en todo momento comunicacin con el mdico.La calidad de las imgenes obtenidas se puede mejorar utilizando medios de contraste paramagnticos porva intravenosa (se suministran previo al estudio, inyecciones de un fluido llamado gadolinio). Esto hace quelas reas anormales se iluminen en la RNM y sean ms fciles de distinguir luego.Por otro lado, la utilidad de la RNM se ve limitada por:1. La larga duracin del examen (la mayor parte de las RNM llevan entre 30 y 60 minutos).2. El costo econmico (superior a los de otros estudios similares).3. Los problemas planteados en lo que respecta a dispositivos de soporte vital (apoyo ventilatoriomecnico, marcapasos), materiales ferromagnticos presentes en el paciente (proyectiles de armade fuego, material de osteosntesis) y sistemas de traccin esqueltica o de inmovilizacin, quepueden interferir en la calidad de la imagen o incluso conllevar riesgo para la vida del paciente pormovilizacin de dichos componentes.4. Sensacin de claustrofobia cuando se est adentro del tnel. El mayor porcentaje de imposibilidadpara realizar la exploracin se debe a este tipo de problemas, llevando a la necesidad de sedar alpaciente en algunas ocasiones. 23. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 129Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.EQUIPOS COMERCIALES Y COSTOSExisten actualmente varias empresas que fabrican equipos de resonancia magntica. Algunas de las msreconocidas son: Philips, General Electric, y Siemens. En cuanto a los costos, estos son muy variables yaque siempre existe una negociacin de por medio y muchos accesorios sobre los que decidir. De cualquiermanera, se podra decir que lo que hace la diferencia mayor es la magnitud del campo magntico que soncapaces de emitir. Esta caracterstica es muy importante ya que afecta directamente la calidad de lasimgenes y la duracin del estudio. Cuanto mayor es el campo magntico, mayor calidad de imgenes 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 tambin equipos de resonancia magntica abierta, lo que presenta una opcin parapacientes claustrofbicos. Se trata de equipos abiertos en forma de C cuya caracterstica ms novedosa esla posibilidad de realizar procedimientos intervencionistas, como ciruga de la epilepsia, del Parkinson,biopsias intracraneales, etc. Con los equipos de diseo cilndrico es necesario sacar al paciente del aparato,realizar la intervencin y volver a introducirlo. Con algunos equipos de resonancia magntica abierta, losespecialistas pueden actuar sin necesidad de movilizar al paciente y utilizar material quirrgico convencional.La resonancia magntica abierta genera un campo magntico de 0,2T de potencia mientras que el otroequipo, de diseo convencional, generalmente tiene una potencia de 1 a 1,5 Tesla (aunque en el mercadoexisten desde 0,2T hasta 4T los ms modernos). Sin embargo, los equipos abiertos de ltima generacindisponen de un sistema informtico optimizado que permite realizar exploraciones de alta calidad. Aldisponer de un campo magntico menor que el equipo cilndrico, la resonancia abierta reduce laslimitaciones para realizar estudios en pacientes portadores de estructuras metlicas no ferromagnticas,prtesis, etc.Se puede decir que el estudio de resonancia magntica es una herramienta muy potente de la medicina. Esun mtodo moderno, que presenta muchas ventajas y pocas desventajas y es cada vez ms utilizado enmuchas ramas de la medicina.Quizs la traba ms grande que se encuentra para su uso es el costo econmico elevado que representa eladquirir el equipo y hacer el estudio.Se puede prever que la resonancia magntica sustituir poco a poco a otras tcnicas de imagenologa. Laprincipal razn de esto es que cada vez ms estn siendo dejados de lado mtodos que utilizan radiacionesionizantes, como por ejemplo la TC. Adems, con vistas a futuro, se piensa que con esta tecnologa, seraposible observar directamente la accin qumica de los medicamentos sobre el cuerpo.RIESGOS ASOCIADOS A LA RESONANCIA MAGNETICAEl pasado 30 de Julio, en el Westchester Medical Center (USA), durante una exploracin con Resonanciamagntica Nuclear (RMN), debido al efecto misil, se produjo un accidente fatal. Una bombona metlica deoxgeno, debido al campo magntico de la instalacin, fue acelerada contra el paciente, golpeando en sucabeza, y provocando su muerte (Associated Press, 30/7/2001).Exenta de los riesgos de la radiacin ionizante, dado que slo emplea en su funcionamiento camposmagnticos y radiofrecuencias, la RMN presenta otros riesgos. Durante un estudio con RMN el paciente estexpuesto a tres tipos de campos electromagnticos:1. Un campo magntico esttico intenso (el campo magntico principal generado por el imn: de 0,5 a2 Teslas, segn la instalacin).2. Un campo magntico gradiente de mediana intensidad.3. Una emisin de radiofrecuencias.Los efectos biolgicos directos de estos campos sobre el paciente seran la aparicin de potencialeselctricos a nivel de los iones contenidos en la sangre (en el caso del campo magntico principal), laexistencia de corrientes elctricas inducidas a nivel del organismo (debidas al campo gradiente) o ladeposicin de calor en tejidos (a causa de las radiofrecuencias). Todos ellos, a los niveles en que se trabaja 24. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 130Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.en RMN, seran 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 carcter ms inmediatopueden ocurrir en las salas de RMN. Entre ellos se encuentran:1. Efecto misil: Cualquier objeto magnetizable del interior de la sala ser atrado hacia el imnconvirtindose en un autntico proyectil, y pudiendo causar graves daos al impactar con el pacienteo algn trabajador.2. Por el mismo motivo, no debe realizarse RMN a pacientes con implantes metlicos que puedanmoverse, puesto que en su movimiento, se podran producir lesiones en los tejidos del paciente. Enel caso de tener implantes metlicos no movibles, se pueden producir elevaciones locales detemperatura que pudieran dar lugar a quemaduras.3. Evaporacin de helio. En el caso de imanes superconductores se utiliza helio para mantener elimn a muy baja temperatura. Una evaporacin de helio puede dar lugar al desplazamiento deloxgeno en la sala de RMN, y el consiguiente riesgo de asfixia.Cuando se ubican dos equipos (CT-RM RM-RM) en las proximidades, deben calcularse muy ajustadamente losblindajes de radiofrecuencia para que no haya interferencias de uno con otro. 25. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 131Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.MEDIOS DE CONTRASTE EN RESONANCIA MAGNTICAEl objetivo del uso de cte. en el estudio con RM es: Aumentar la sensibilidad y la especificidad en la deteccin de patologa. Diferenciar zonas anatmicas normales que pudieran simular patologa.En RM las constantes han de tener propiedades magnticas, es decir, que modifiquen las seales deresonancia de las estructuras que las rodean al ser sometidas a los fenmenos de campos magnticos y RF.Estas seales pueden ser por aumento o por defecto. Los contrastes utilizados habitualmente son losPARAMAGNTICOS. Pueden administrarse por dos vas: Por va oral se suelen utilizar para rellenar el tubo digestivo (tcnica prcticamente en desuso). Por va intravenosa aunque se empieza a utilizar la va linftica.El principal contraste paramagntico utilizado es el gadolinio (dietilemtriaminopentancetico) GdDTPA,que tiene la propiedad de acortar el tiempo de relajacin T1 de las sustancias a donde accede realzando suseal.Esquema de disposicin de bobinas y magneto de un resonador. 26. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 132Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina. 27. CAPTULO X: RESONANCIA MAGNTICA 133Bioing. PEDRO PABLO ESCOBAR Imgenes en Medicina.SISTEMA DE TUBERA DE HELIO