MRI

MRI
Magnetic resonance imaging (Imagen por resonancia magnética)
Juan Camilo Posada, jcposadav@unal.edu.co
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA – Sede Bogotá
La técnica de diagnostico médico conocida como formación de imágenes por
resonancia magnética (MRI) exige que el paciente repose en un campo magnético
intenso. Los primeros aparatos de MRI creaban el campo magnético mediante un
solenoide. Los actuales dispositivos, más modernos y mejor diseñados, utilizan dos grandes
bobinas, colocadas ya sea arriba y abajo del paciente o en la cabeza y los pies de éste.
Este diseño más amplio ofrece una experiencia menos claustrofóbica para el paciente.
Este dispositivo supuso un gran avance para la ciencia médica ya que se puede obtener
imágenes del cuerpo humano, especialmente del cerebro, y determinar con gran
precisión alguna irregularidad en esta, además de ser una técnica no invasiva.
INTRODUCCIÓN
Los principios del MRI están basados en el
NMR (Resonancia magnética nuclear) los
cuales eran utilizados por los científicos
para obtener información química y
física de distintos tipos de moléculas. Los
equipos de IRM son máquinas con
muchos componentes que se integran
con gran precisión para obtener
información sobre la distribución de los
átomos en el cuerpo humano utilizando
el fenómeno de RM. El elemento
principal del equipo es un imán capaz de
generar un campo magnético constante
de gran intensidad. Actualmente se
utilizan imanes con intensidades de
campo de entre 0.15 y 7 teslas. El campo
magnético constante se encarga de
alinear los momentos magnéticos de los
núcleos atómicos básicamente en dos
direcciones, paralela (los vectores
apuntan en la misma dirección) y antiparalela (apuntan en direcciones
opuestas).[2] La intensidad del campo y el
momento magnético del núcleo
determinan la frecuencia de resonancia
de los núcleos, así como la proporción de
núcleos que se encuentran cada uno de
los dos estados.
El siguiente paso consiste en emitir la
radiación electromagnética a una
determinada frecuencia de resonancia.
Debido al estado de los núcleos, algunos
de los que se encuentran en el estado
paralelo o de baja energía cambiarán al
estado perpendicular o de alta energía
y, al cabo de un corto periodo de
tiempo, re-emitirán la energía, que podrá
ser detectada usando el instrumental
adecuado.
Como el rango de frecuencias es el de
las radiofrecuencias para los imanes
citados, el instrumental suele consistir en
una bobina que hace las veces de
antena, receptora y transmisora, un
amplificador y un sintetizador de RF
(Radio Frecuencias).
FUNCIONAMIENTO
A grandes rasgos, el funcionamiento del
MRI esta dado por dos importantes
etapas; La excitación y la relajación. En
la excitación, se manda una RF
(frecuencia de radio) que debe tener la
misma frecuencia que los protones para
que estos resuenen y respondan a ella,
Se utiliza normalmente el hidrogeno
como la fuente de imagen del MR
debido a la gran cantidad que tenemos
en nuestro cuerpo, es el elemento más
abundante que tenemos ya que nuestra
composición es de aproximadamente
70% de agua, por otro lado, en física
cuántica existe un término que es
llamado el radio de giro magnético que
esta dado por la posición de los
electrones en los orbitales de la molécula
y que para cada elemento es diferente,
este giro magnético nos dará la
frecuencia a la que están diferentes
moléculas por lo cual sabremos el
campo necesario para hacerlas resonar.
Ahora, si enviamos la RF por un
determinado tiempo y con una cierta
amplitud es posible rotar el campo
magnético hasta en un ángulo de 180°.
Ahora viene la relajación, luego de que
el protón haya cambiado su orientación
magnética y aumentado su nivel de
energía (al absorber las RF) pero como la
naturaleza busca restablecer su equilibrio
entonces el protón libera la energía de
más en forma de ondas RF y calor, por
otro lado, en una segunda parte del
proceso de relajación podemos decir
que, además de que el campo
magnético cambie de posición
(normalmente 90°) los protones se
sincronizan y empiezan a girar en fase
pero después de un instante, debido a
que cada protón es como un mini-imán
las fuerzas de repulsión hacen que esta
marcha en fase se pierda y empiece un
pequeño desfase que después de un
tiempo será un desorden total
Como vemos en la imagen en A el
tiempo es 0 y en E el tiempo es lo
suficientemente grande para que ningún
protón este sincronizado.
Estos dos procesos ocurren
simultáneamente lo que genera que los
protones liberen ese exceso de energía
en forma de ondas de radio frecuencia
(RF). Estas ondas son recibidas a través
de la bobina receptora o transmisora
(puede ser la misma) esta bobina tiene
que estar ubicada en los ángulos
correctos ya que si esta sobre el eje del
campo magnético ya que la corriente
inducida por este campo es mucho más
fuerte que la señal RF que recibiremos
por lo tanto solo veremos puntos en la
pantalla (llamados noise) .
RIESGOS
El riesgo inmediato que puede existir es
que en la habitación donde se
encuentre el MRI en funcionamiento
haya algún objeto ferro magnético lo
que produciría que este fuera atraído
con gran fuerza debido al gran campo
magnético y así causar algún daño o
que haya algún objeto con corriente lo
que produciría una reacción a cualquier
cambio en el campo magnético estático
oponiéndose a este cambio, según la ley
de Lenz. La consecuencia de esto es la
aparición de una corriente eléctrica que,
gracias a la resistencia del material,
producirá un calentamiento, pudiendo
llegar a causar quemaduras a cualquier
objeto en contacto con él.
Recientemente, en Europa comenzó una
discusión sobre los riesgos a largo plazo al
exponerse prolongadamente a estos
campos electromagnéticos, lo cual
produciría calentamiento del cuerpo y
corrientes en el interior de los tejidos
aunque para comprobar lo anterior es
muy difícil ya que a lo mucho se puede
medir mediante sondas en un maniquí.
Por último, según Joseph P. Hornak, Ph.D.
y profesor de química del instituto de
tecnología de Rochester existen en el
mundo 15000 MRI en todo el mundo y
aproximadamente se realizan 75 millones
de escaneos con MRI por año. Esto
implica que a cobrado en poco tiempo
una gran fuerza en la ciencia médica
como recurso para un buen diagnostico.
CONCLUSIONES


Es un método no invasivo el cual
no representa ningún riesgo
inmediato para la salud del
paciente ni la del hospital.
La calidad de imagen supera
enormemente a la de los rayos x
los cuales si tienen un efecto
dañino en quienes están
expuestos a ellos.
BIBLIOGRAFÍA
1. SEARS,
ZEMANSKY,
YOUNG,
FREEDMAN, “Física Universitaria con
física moderna” Volumen 2. Undécima
edición. Editorial Pearson
2. Ebert J BLINK “BASIC, MRI:
Physics”. Application Specialist
MRI
3. Documento en linea: Joseph P.
HORNAK “ The Basics of MRI “ :
http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/
inside.htm
4. Documento en linea: MRI of the
body :
http://www.radiologyinfo.org/en/i
nfo.cfm?pg=bodymr