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TEMA 5 RESONANCIA MAGNÉTICA

Natalia Martín

Created on July 9, 2025

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Transcript

TEMA 5 RESONANCIA MAGNÉTICA

Índice

Comportamiento del espín nuclear

Espín

Generación de la señal de RM

Sala de exploración de RM

Equipos de RM

Índice

IClasificación de los imanes

Emisores y receptores

Consola de mandos

Usos diagnósticos y terapeúticos de la RM

10

Seguridad en RM

Índice

11

Captura de señal

12

Parámetros técnicos

13

Secuencias en RM

14

Reconstrucción de la imagen

15

Artefactos en RM

Índice

Técnicas emergentes en RM

16
17

Uso eficiente de recursos

RESONANCIA MAGNÉTICA

La resonancia magnética es una técnica de diagnóstico por imagen que emplea campos magnéticos fuertes y ondas de radio. Se basa en la composición del cuerpo humano por una gran parte de agua. Los núcleos de los átomos de hidrógeno del agua actúan como pequeños imanes debido a su spin nuclear. Se basa en radioaciones no ionizantes (magnetismo) en combinación con pulsos de radiofrecuencia. Este pulso de radiofrecuencia administra energía a los átomos de hidrógeno de la estructura a visualizar, y posteriormente los tejidos emitirán esa energía en forma de radiofrecuencia

01

COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN NUCLEAR

COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN NUCLEAR

Conceptos previos

Antes de comenzar la unidad, necesitamos abordar unos conceptos sencillos acerca de cómo están formados los átomos. Sabemos que los átomos se componen de un núcleo y una corteza. El núcleo está conformado por protones (con carga positiva) y por neutrones (sin carga eléctrica). La corteza atómica está formada por electrones, que tienen carga negativa. En la imagen podemos hacernos una idea de cómo se estructuran los átomos que conforman la materia.

COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN NUCLEAR

Conceptos previos

Las partículas subatómicas (protones, neutrones y electrones) se componen, a su vez, de partículas más pequeñas, llamadas QUARKS. Los quarks que nos interesan en resonancia magnética son aquellos que componen los protones y los neutrones; es decir, las partículas que componen el núcleo atómico. Los protones se componen de dos quarks U o Up y uno D o Down. Los neutrones poseen dos quarks D y uno U. Los quarks se disponen girando sobre sí mismos, dos de ellos en el mismo sentido y el otro, en sentido contrario.

02

ESPIN

ESPÍN

Conceptos previos
Es una propiedad de las partículas que corresponde a la rotación de la misma
Los núcleos de los átomos de H se disponen aleatoriamente sin influencia externa
  • No tiene representación de coordenadas espaciales
  • El espín está relacionado con el magnetismo
  • Para que se produzca una imagen diagnóstica por RM los átomos tienen que presentar un número atómico impar de protones en el núcleo, para que no se produzca una anulación del espín total.
  • El elemento que se aprovecha para la toma de imágenes, debido a su abundancia y a su número impar de protones, es el HIDRÓGENO.
  • Los estudios de RM se basan en la disposición aleatoria de los núcleos de hidrógeno

ESPÍN

Conceptos previos
SENTIDO PARALELO Y ANTIPARALELO
  • SENTIDO PARALELO: Orientación que se corresponde a la misma dirección que el campo magnético. La tiene los quarks up y se corresponde con un estado de baja energía.
  • SENTIDO ANTIPARALELO: Orientación contraria a la dirección del campo magnético. Propia de los quarsks down y se corresponde con un estado de alta energía.
  • Al somener al paciente al campo magnético de la resonancia magnética, los quarks se alinearán en sentido paralelo o antiparalelo, dependiendo de su naturaleza.
Vamos a ver qué les ocurre a los átomos de hidrógeno cuando realizamos una resonancia magnética

PASOS PARA LA REALIZACIÓN DE UNA RM

SE PRODUCE EL FENÓMENO DE LA RESONANCIA

SE INICIA EL PULSO DE RADIO, CON UNA FRECUENCIA DETERMINADA

ORIENTACIÓN DE LOS QUARKS: UP EN PARALELO DOWN EN ANTIPARALELO

ALINEAMIENTO DE LOS QUARKS DE LOS PROTONES DE HIDRÓGENO CON EL CAMPO MAGNÉTICO DEL IMÁN DEL EQUIPO

RESONANCIA

  • La resonancia es una fenómeno físico que consite en el aumento de la energía de los átomos cuya frecuencia de vibración natural coincide con la frecuencia de vibración de una onda externa.
  • En el vídeo, la copa se rompe debido a que la frecuencia de la onda externa coincide con la frecuencia de vibración de la copa.
  • Los átomos que conforman la copa aumentan su energía, comienzan a vibrar muy fuerte y por ello, la copa se rompe.

PASOS PARA LA REALIZACIÓN DE UNA RM

LAS ONDAS DE RADIO QUE EMITEN LOS TEJIDOS SON LAS RESPONSABLES DE FORMAR LA IMAGEN DIAGNÓSTICA POR RM

A MEDIDA QUE LOS PROTONES VAN GIRANDO, LIBERAN ESA ENERGÍA EN FORMA DE ONDAS DE RADIO

ESE AUMENTO DE ENERGÍA PROVOCA QUE LOS PROTONES COMIENCEN A GIRAR PARA LIBERAR LA ENERGÍA ADQUIRIDA DURANTE EL PULSO DE RADIOFRECUENCIA

DEBIDO A LA RESONANCIA, LOS QUARKS AUMENTAN SU ENERGÍA

FRECUENCIA DE LARMOR O DE PRECESIÓN

Conceptos previos

El movimiento que realizan los protones cuando aumentan su energía debido a la resonancia se llama precesión. Se llama frecuencia de Larmor o frecuencia de precesión a la velocidad con la que los protones precesan. Esta frecuencia debe coincidir con la frecuencia del pulso de radio para que pueda producirse el fenómeno de la resonancia.

FRECUENCIA DE LARMOR O PRECESIÓN

¿CÓMO SERÁ EL PULSO DE RADIOFRECUENCIA QUE EMPLEEMOS EN UN EQUIPO QUE CONTENGA UN IMÁN CAPAZ DE GENERAR UN CAMPO MAGNÉTICO MUY FUERTE, MAYOR O MENOR QUE EN UN EQUIPO QUE EMPLEE UN CAMPO MAGNÉTICO MENOR?

03

GENERACIÓN DE LA SEÑAL EN RM

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

Los diferentes contrastes que se producen en una imagen obtenida por resonancia magnética son generados por las distintas emisiones de ondas de radio que liberan los tejidos tras perder energía. En esa liberación de energía, debemos distinguir entre dos fases: T1 o relajación longitudinal y T2 o relajación transversal.

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

Señal T1: Tras aplicar el pulso de radiofrecuencia, los protones se desalinean con el campo magnético (como si los tumbaras). Poco a poco van volviendo a alinearse con el campo magnético (los up en paralelo y los down en antiparalelo) Esta alineación con el campo magnético no es instantánea, sino que empieza en 0 y va aumentando a medida que pasa el tiempo hasta llegar a un valor máximo.

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

Señal T1: En la señal T1, los tejidos que contiene grasa se ven más brillantes. Esto se debe a que los átomos de grasa están más unidos unos a otros y la alineación con el campo magnético es más rápida. Se dice que cuando obtenemos una imagen en T1, los tejidos grasos se ven hiperintensos.

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

Señal T2: Tras aplicar el pulso de radiofrecuencia, los protones empiezan a precesar sincronizados en un mismo plano. A medida que pasa el tiempo, se va perdiendo esa sincronía, es decir, se desfasan. Esta pérdida de sincronía hace que la señal obtenida en T2 vaya disminuyendo en el tiempo En señal T2, los líquidos se ven más brillantes porque los protones tardan más en desincronizarse, al encontrarse los átomos de agua más separados unos de otros.

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

¿Qué diferencias veis en esta imagen?

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

¿Qué diferencias veis en esta imagen?

RELAJACIÓN LONGITUDINAL Y RELAJACIÓN TRANSVERSAL

¿Qué diferencias veis en esta imagen?

04

SALA DE EXPLORACIÓN DE RM

SALA DE EXPLORACIÓN DE RM

  • Debe atender a la normativa legal que regula los requisitos técnicos generales y específicos.
  • Antes de la instalación de la sala, se debe realizar un proyecto que contemple la influencia del campo magnético sobre el entorno.
  • La sala debe disponer de algunos elementos comunes a todas las salas de exploración de RM, como: detectores de concentración de oxígeno, sistema de refrigeración, dimensiones adecuadas y jaula de Faraday.

Jaula de faraday

  • Es una estructura cerrada formada por un material conductor cuya función es bloquear campos eléctricos externos.
  • Funciona distribuyendo las cargas eléctricas de una manera uniforme en la superficie externa, evitando que los campos eléctricos penetren al interior.
  • Los elementos que conforman la jaula no deben ser ferromagnéticos, ya que podrían influir en el campo magnético del imán.

Jaula de faraday

05

EQUIPOS de RM

EQUIPOS DE RESONANCIA MAGNÉTICA

EQUIPOS ABIERTOS vs EQUIPOS CERRADOS

No tienen túnel alrededor del paciente

Constan de un túnel alrededor del paciente

EQUIPOS DE RESONANCIA MAGNÉTICA

EQUIPOS ABIERTOS vs EQUIPOS CERRADOS

Campo magnético perpendicular a la mesa de exploración

Campo magnético paralelo al túnel

EQUIPOS DE RESONANCIA MAGNÉTICA

EQUIPOS ABIERTOS vs EQUIPOS CERRADOS

Imán de bajo campo (menor potencia)

Gran homogeneidad en el campo magnético

EQUIPOS DE RESONANCIA MAGNÉTICA

EQUIPOS ABIERTOS vs EQUIPOS CERRADOS

Aptos para pacientes obesos y con claustrofobia

Generan más claustrofobia

06

CLASIFICACIÓN DE LOS IMANES

CLASIFICACIÓN DE LOS IMANES

SEGUN SU FUNCIONAMIENTO

  • Imanes permanentes: Son aquellos en los que el campo magnético está siempre activo. Tienen bajo campo. Requiere menores medidas de seguridad. Desventaja ante la imposibilidad de desconectar el campo magnético en caso de emergencia. Tiene poca homogeneidad en el CM.
  • Electroimanes: Son imanes en los que el campo magnético se produce por un flujo de corriente eléctrica. Son los que se emplean en equipos de medio, alto y ultra campo.

CLASIFICACIÓN DE LOS IMANES

SEGÚN SU MATERIAL CONDUCTOR

RESISTIVOS
SUPERCONDUCTORES
  • Son electroimanes
  • Requieren de un sistema de refrigeración debido a que el flujo de corriente eléctrica eleva mucho la temperatura.
  • Consumen mucha energía
  • Tienen un campo magnético poco homogéneo
  • Baja intensidad.
  • Son electroimanes
  • Necesitan un sistema criogénico para que el imán comience a generar un campo magnético (-268ºC)
  • Consumen poca energía
  • Alto y ultracampo

07

EMISORES Y RECEPTORES EN RESONANCIA MAGNÉTICA

ANTENAS O BOBINAS

Se llaman antenas o bobinas a los dispositivos encargados de emitir y recibir la señal de radiofrecuencia y la posterior señal que da lugar a la imagen diagnóstica

ANTENAS O BOBINAS

TIPOS DE ANTENAS SEGÚN SU FUNCIÓN

ANTENAS EMISORAS: Se encargan de emitir pulsos de radiofrecuencia. Tienen como objetivo excitar los núcleos de los átomos de hidrógeno de los tejidos. Estas antenas dirigen uno o varios pulsos de radiofrecuencia hacia una zona anatómica concreta.

ANTENAS RECEPTORAS: Reciben la señal que emiten los tejidos tras cesar el pulso de radiofrecuencia. Captan las señales que emiten los átomos de los tejidos y la transforman en energía eléctrica. La calidad de la imagen diagnóstica depende de la calidad con la que se capte la señal.

ANTENAS MIXTAS: Emiten pulsos de radiofrecuencia y recogen la señal emitida por los tejidos

TIPOS DE ANTENAS SEGÚN SU ESTRUCTURA

ANTENAS DE SUPERFICIE

ANTENAS DE VOLUMEN

  • Son antenas que rodean la zona a explorar.
  • Presentan mucha homogeneidad en la intensidad de las radiofrecuencias
  • Indicadas para exploraciones profundas
  • Dos tipos: lineales (una sola dirección) y de cuadratura (dos direcciones)
  • Son antenas que no rodean la zona anatómica. Presentan menor capacidad de penetración que las de volumen.
  • Para exploraciones concretas y localizadas
  • Buena relación señal-ruido

BOBINAS de gradiente

  • Son seis electroimanes que se encuentran al lado del imán principal de forma concéntrica al mismo
  • Producen un campo magnético adicional al campo principal
  • Se encargan de definir el grosor del corte
  • Existen dos bobinas de gradiente por plano
  • El campo de gradiente es 1000 veces más pequeño que el campo magnético principal.

BOBINAS de gradiente

PARÁMETROS DE LAS BOBINAS DE GRADIENTE

  • Potencia de gradiente: Capacidad de generar campos magnéticos diferenciales.
  • Velocidad de gradiente: Capacidad para alcanzar la potencia máxima
  • Linealidad: Capacidad para variar el campo de forma lineal

08

CONSOLA DE MANDOS

09

USOS DIAGNÓSTICOS DE LA RM

USO DIAGNÓSTICO DE LA RM

Diagnóstico: Prueba no invasiva sin radiación ionizante. Permite detección de enfermedades Exploraciones más habituales: cabeza, columna, tórax, abdomenGadolinio (contraste) El contraste más empleado es el gadolinio

USO TERAPEÚTICO DE LA RM

Se emplea para activar procesos de reparación de células y tejidos específicos La intensidad del campo magnético es del orden de picoteslas (10 elevado a -12 teslas) Entre sus efectos destacan:

  • Favorecer equilibrio iónico celular
  • Liberar endorfinas
  • Regular la síntesis de proteínas
  • Estimular la producción de fibroblastos
  • Aumentar osteosíntesis y disminución actividad de osteoclastos

10

SEGURIDAD EN RM

Influencia del campo magnético estático

La intensidad del campo magnético es máxima dentro del túnel y disminuye a medida que te alejas del imán. El principal riesgo son los elementos ferromagnéticos, que pueden desplazarse de forma descontrolada. Comprobaciones previas a la exploración

  • Eliminar cualquier material ferromagnético externo
  • Comprobar material ferromagnético interno: prótesis, audífonos, implantes cocleares o marcapasos
  • Comprobar a través del fabricante si estos pacientes pueden someterse a una RM

Influencia del campo magnético estático

La intensidad del campo magnético es máxima dentro del túnel y disminuye a medida que te alejas del imán. El principal riesgo son los elementos ferromagnéticos, que pueden desplazarse de forma descontrolada. Comprobaciones previas a la exploración

  • Eliminar cualquier material ferromagnético externo
  • Comprobar material ferromagnético interno: prótesis, audífonos, implantes cocleares o marcapasos
  • Comprobar a través del fabricante si estos pacientes pueden someterse a una RM

EFECTOS DEL CAMPO MAGNÉTICO

Influencia del campo magnético estático

Otros efectos poco frecuentes y reversibles

  • Vértigos
  • Naúseas
  • Dolor de cabeza
  • Sabor metálico
  • Destellos en el campo visual

campo de gradientes y radiofrecuencia

Efectos poco frecuentes de los campos de radiofrecuencia

Efectos poco frecuentes del campo de gradientes

Aumento de temperatura corporal por acumulación de calor en los tejidos Se emplea el coeficiente de absorción específico (SAR) que se mide en W/Kg Los órganos que poseen poca irrigación, como los ojos, tienen más dificultad para disipar el calor Es importante no superar los 4W/Kg en una exploración de RM y los 3,2 W/Kg en exploraciones de cabeza El límite está en 1,5 para:

  • Pacientes con fiebre elevada
  • Niños con nivel de conciencia alterado
  • Pacientes embarazadas durante el primer trimestre
  • Pacientes con cardiopatías graves
  • Pacientes que portan tatuajes, maquillaje, piercing o escayolas.

  • Contracciones musculares por estimulación del sistema nervioso periférico
  • Fibrilación ventricular
  • Aparición de efectos luminosos en campos de 2 a 5 T

EXPOSICIÓN AL RUIDO

  • Las bobinas de gradiente causan ruido.
  • La intensidad del ruido depende del diseño de la bobina.
  • El nivel de intensidad en algunas exploraciones puede superar los 80 dB
  • Se puede producir acúfenos tras la exploración, que es una especie de "pitido" permanente
  • Se emplean tapones protectores o auriculares

EXPOSICIÓN A LÍQUIDOS CRIOGÉNICOS

  • Los imanes de alto campo requieren el uso de helio líquido para su refrigeración
  • El mayor riesgo que puede producirse es el quench, que es un calentamiento del helio líquido y es necesario expulsarlo a través de unas chimeneas que conducen al exterior
  • Si se produce quench se debe abandonar la sala del imán a gran velocidad
  • La causa es el desplazamiento del oxígeno ambiente y puede producir asfixia

11

CAPTURA DE SEÑAL

CAPTURA DE SEÑAL

Transformada de Fourier
  • El equipo de RM mide las señales producidas por los átomos de hidrógeno dentro del cuerpo
  • Estas señales son como ondas que contienen información sobre la densidad de los tejidos
  • Esta señal no está lista para ser una imagen, son un conjunto de datos matemáticos
  • Se necesita una operación matemática llamada transformada de Fourier
Espacio K
  • Definimos el espacio K como la representación matemática de las señales de RM codificadas por la transformada de Fourier
  • El espacio K contiene toda la información necesaria para reconstruir la imagen final