Una descripción general de la resonancia magnética
La resonancia magnética utiliza energía RF emitida por un dispositivo para producir imágenes midiendo cambios en el campo magnético. Las imágenes de MR se producen midiendo los cambios en el campo magnético y combinando esa información con mediciones de estructuras corporales. Las siguientes secciones explicarán los conceptos básicos de las imágenes de resonancia magnética y las diversas técnicas utilizadas para obtenerlas. Este artículo proporcionará una visión general de la resonancia magnética (MRI) y explicará la física subyacente. También se incluyen los beneficios y limitaciones de la resonancia magnética y las técnicas utilizadas para obtenerlos.
La energía de RF es absorbida por la resonancia magnética
La forma en que la energía RF se absorbe por la resonancia magnética depende de cómo se organizan los protones en los tejidos. Los protones en fluidos, por ejemplo, permanecen en fase durante períodos más largos que los de los tejidos. Del mismo modo, el período de tiempo que los protones permanecen fuera de fase depende de la densidad del tejido. Por lo general, este tiempo se mide en milisegundos. Un tiempo de eco más largo producirá menos señal de los tejidos.
La relajación de un grupo de giros debido a un campo de RF se conoce como RMN. La energía se libera del sistema de giro después de un cierto período de tiempo. Después de una cierta cantidad de tiempo, este vector de magnetización neta voltea 90 grados. Esta magnetización neta se detecta en una exploración por resonancia magnética. Además, esta energía se almacena en los núcleos de los átomos. La dirección de esta rotación se llama ángulo de volteo.
La mejor manera de transmitir una señal a un objetivo es a través de un dipolo con una alta tasa de absorción específica local (PSAR). Los dipolos están orientados a lo largo del campo B0, lo que crea el campo magnético de RF más grande a una profundidad dada. Los dipolos también irradian debido a una onda estacionaria de corrientes eléctricas en conductores. Los dipolos de longitud de onda cercana a la mitad son eficientes para convertir la potencia radiada en pérdidas disipativas dentro del cuerpo.
El contraste de la imagen de resonancia magnética depende de varias características tisulares. Estos incluyen densidad de giro, efectos de susceptibilidad y efectos de flujo. Los giros en un campo magnético se relajan, que libera la energía del pulso de RF. Estos efectos aumentan a medida que aumenta la distancia de despegue. Por lo tanto, la distancia máxima de despegue es donde las pérdidas de la bobina dominan el SAR global. Otro factor que afecta la SNR son los elementos agrupados en los cables de la cadena de transmisión.
RF Energy se libera como corriente eléctrica
Las estaciones de transmisión de radio y televisión utilizan ondas electromagnéticas de RF para transmitir su señal. Estas ondas de radio varían en frecuencia de 540 kHz a 700 MHz, y las señales de transmisión de televisión VHF son de alrededor de diez vatios o menos. Si bien estas señales son generalmente de bajo nivel, contribuyen una cantidad significativa de energía de RF al medio ambiente. Por esta razón, los transmisores de transmisión deben adherirse a las pautas de la FCC para evitar efectos adversos en la salud humana.
La energía de RF es una cantidad vectorial que consta de dos componentes: eléctricos y magnéticos. Su intensidad se puede medir en unidades específicas de cada componente. Las resistencias al campo eléctrico y magnético se expresan en voltios por metro cuadrado, mientras que la intensidad total del campo electromagnético se mide en Hertz. Por lo tanto, la intensidad de los campos de RF es proporcional a su frecuencia. Si bien la energía de RF se libera como una corriente eléctrica, sus efectos biológicos no se deben al calentamiento de tejido.
La exposición a los campos de RF tiene varios efectos adversos para la salud, incluido el calentamiento de tejidos y la estimulación nerviosa. La exposición a las exposiciones a RF a corto plazo no causa daños significativos. Los límites de exposición recomendados por el código de seguridad se basan en los últimos hallazgos científicos. Estas pautas se basan en hallazgos científicos y se actualizan periódicamente. Una nueva investigación puede dar lugar a una actualización del código de seguridad, o el límite de exposición puede revisarse.
La energía de RF es absorbida por el tejido a frecuencias entre 100 kHz y 300 GHz. En el rango de frecuencia de 100 kHz a 6 GHz, se han definido restricciones básicas en términos de SAR espacialmente promedio de pico o SAR de cuerpo entero. A frecuencias superiores a 6 GHz, la absorción de energía de RF tiene lugar predominantemente en los tejidos superficiales, lo que hace que los límites SAR máximos inapropiados para la exposición humana.
Las imágenes se producen midiendo el campo magnético
El proceso de imagen comienza midiendo un campo magnético de muestras. A medida que aumenta el campo magnético, la luz polarizada exhibirá diferentes patrones. La fuerza del campo magnético de una estrella influye en la dirección de la luz. Un campo magnético perpendicular externo puede afectar estos patrones de luz polarizados, que pueden cambiar las imágenes. Usando los datos de estas pruebas, los astrónomos pueden investigar el papel de los campos magnéticos en la galaxia M87, tanto a lo largo de los poderosos aviones como cerca del horizonte del evento.
Las técnicas de producción de imágenes utilizan imágenes de resonancia magnética (MRI) para medir un campo magnético objetivo. Usando esta tecnología, los médicos pueden detectar estructuras magnéticas microscópicas que podrían estar ocultas en los tejidos. Los investigadores también han podido estudiar procesos celulares dinámicos. Esta técnica podría ser útil para desarrollar agentes de contraste dinámico para la resonancia magnética. Además, las imágenes magnéticas de los procesos celulares pueden ayudar en el desarrollo de agentes de contraste dinámico para este tipo de imágenes.
Técnicas para obtener imágenes de resonancia magnética
Existen varias técnicas para obtener imágenes de resonancia magnética, incluido el uso de secuencias de nivel de gradiente de corto plazo. Las ventajas de esta técnica incluyen un tiempo reducido de escaneo y artefactos de movimiento reducidos. Otros beneficios incluyen un mejor contraste por unidad de tiempo, imágenes en tiempo real, imágenes en modo cine y imágenes de flujo. Esta revisión se centrará en imágenes de nivel de gradiente de estado estable de corto TR. También analiza los fundamentos del diseño de secuencia.
Para crear una mejor imagen de resonancia magnética, la máquina debe configurarse para usar un campo magnético estacionario más fuerte. Cuanto más débil sea el campo magnético, más probable es que desalinee los protones, lo que resulta en una imagen pobre. Se recomienda un campo magnético más fuerte para mejores imágenes de resonancia magnética, ya que las moléculas de agua tibia se desplazan y chocan. Un fuerte campo magnético estacionario evita el sacudido de los protones, lo que resulta en una imagen de mayor resolución.
Esta técnica se usa más comúnmente para determinar la ubicación de los vasos sanguíneos anormales y detectar la presencia de tejido anormal. Una resonancia magnética de registro de gradiente, por otro lado, es útil para descubrir la ubicación de pequeñas hemorragias en el cerebro, que se pueden perder por tomografías computarizadas. Otros tipos de resonancia magnética no son lo suficientemente sensibles como para detectar estos microbles, lo que hace que la resonancia magnética de gradiente sea una herramienta extremadamente útil en casos de sospecha de lesiones cerebrales.