Esencialmente, tener un campo magnético que varía en intensidad de un punto a otro (es decir, un gradiente de campo magnético) le da a MRI su resolución espacial . En particular, la presencia de un gradiente de campo magnético permite que el software de imágenes reconstruya “cortes” bidimensionales de lo que se está fotografiando.
Para empezar, lo ideal es que haya un campo magnético fuerte (varios tesla) y uniforme [matemática] B_0 [/ matemática] estrictamente paralela al eje del “tubo” de resonancia magnética. [Matemática] B_0 [/ matemática] provoca una fracción de los protones en el material en el escáner para alinearse paralelamente al campo, y el resto para alinear antiparalelo. En la resonancia magnética médica, los protones más comunes para estudiar son aquellos en las moléculas de agua en el cuerpo, ya que hay muchos de ellos.
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Fuente de la imagen: Fabricantes de escáner MRI, proveedores y exportadores de escáner MRI
Habrá alguna pequeña diferencia de energía [matemática] \ Delta E [/ matemática] entre los protones en estos dos estados permitidos, [1] que corresponde a un fotón de radiofrecuencia (rf), de acuerdo con [matemática] \ Delta E = h \ nu, [/ math] donde [math] \ nu [/ math] es la frecuencia del fotón en Hz y [math] h [/ math] es la constante de Planck. Esto significa que un protón en el estado de energía más baja puede “patearse” al estado de energía más alta absorbiendo un fotón de energía [matemáticas] h \ nu. [/ Matemáticas]
Fuente de la imagen: RMN: Introducción
Entonces, una máquina de MRI aplica un pulso rf además de [math] B_0 [/ math] para patear algunos de los protones del estado de energía más baja al estado de energía más alta. Pero estos protones quieren estar en el estado de menor energía, por lo que después de un corto período de tiempo vuelven a su orientación original. En el proceso, comienzan a precesar a una frecuencia (la frecuencia de Larmor [2]) que depende de la intensidad del campo magnético local [matemática] B (x) [/ matemática] (donde [matemática] x [/ matemática] es el posición a lo largo del eje del tubo de resonancia magnética). Esta precesión es lo que finalmente se mide y luego se procesa utilizando un software especializado.
Fuente de la imagen: resonancia magnética nuclear (RMN)
El problema es que si la máquina de IRM tiene un campo magnético uniforme [matemática] B (x) = B_0 [/ matemática] a lo largo del eje del tubo, entonces la señal de los protones en las moléculas de agua en el pie del paciente es exactamente la igual que la señal de las moléculas de agua en su pecho o cabeza.
Para evitar esto, además del campo magnético uniforme [matemático] B_0 [/ matemático], la máquina aplica un campo espacialmente variable, llámelo [matemático] b (x) (\ neq0) [/ matemático], a lo largo de su eje , de modo que el campo magnético aplicado total, que determina la frecuencia de precesión de los protones, es [matemática] B (x) = B_0 + b (x). [/ matemática] (Normalmente, en aras de la simplicidad, el gradiente de campo aplicado es lineal: [matemática] b (x) = kx. [/ matemática]) Como resultado del gradiente de campo agregado, la señal (frecuencia de Larmor) de los protones en un “corte” del cuerpo (un plano perpendicular a la dirección del campo) se puede distinguir de la señal de los protones en otro “corte” del cuerpo. [3] Y cuanto mayor sea el gradiente de campo magnético [matemática] k [/ matemática], “más delgadas” se pueden hacer los cortes, lo que lleva a una mayor resolución espacial.
Fuente de la imagen: espesor de corte
Notas al pie
[1] Efecto Zeeman – Wikipedia
[2] Precesión de Larmor – Wikipedia
[3] Física de la resonancia magnética – Wikipedia
