Introducción a la resonancia magnética

Resumen de la sección: En esta sección, el profesor Khan introduce la clase de física de resonancia magnética y ecografía. Explica que la resonancia es un método de adquisición imágenes que utiliza ondas de radiofrecuencia y un campo magnético muy potente generado por un imán. Además, destaca que la resonancia magnética no utiliza radiaciones ionizantes, lo que significa que no tiene efectos secundarios en el paciente.

Partes del Resonador

• El resonador es el cuadrado que genera el campo magnético potente medido en tesla.

• El cuerpo del paciente está cubierto por una estructura oscura llamada antenas, las cuales emiten y reciben las ondas de radiofrecuencia.

• La sala donde está ubicado el resonador está cubierta con placas y mallas de cobre para evitar interferencias externas.

Física detrás de la Resonancia Magnética

• Los átomos con número impar de protones generan carga positiva y poseen spin, lo cual produce un campo magnético.

• La suma total nula del vector resultante se llama magnetización neta.

• Los átomos más abundantes en el cuerpo son los hidrógenos, los cuales poseen un número impar de protones y generan carga positiva.

Pasos del Estudio

• El primer paso es colocar al paciente dentro del resonador para producir dos procesos: la polarización de la magnetización y la apreciación incoherente.

• El segundo paso es aplicar un pulso de radiofrecuencia para excitar los átomos de hidrógeno.

• El tercer paso es medir la señal emitida por los átomos excitados y convertirla en una imagen.

Alineación del vector de spin con el campo magnético externo

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo los átomos de hidrógeno dentro del cuerpo humano pueden alinear su vector de spin con el campo magnético externo producido por un resonador. Esta alineación puede ser en sentido paralelo o antiparalelo, lo que implica diferentes niveles energéticos.

• La alineación predominante es en sentido paralelo, lo que implica un menor gasto de energía.

• Este proceso se conoce como polarización de la magnetización.

• La intensidad del campo magnético externo determina la frecuencia de precesión incoherente, que es un movimiento de rotación o vibración provocado por el campo magnético externo.

Aplicación de ondas de radiofrecuencia

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo las ondas de radiofrecuencia pueden producir la rotación y precesión coherente en los átomos de hidrógeno dentro del cuerpo humano.

Rotación y magnetización longitudinal

• Las ondas verdes representan las ondas de radiofrecuencia aplicadas.

• La rotación produce una magnetización longitudinal, donde todos los átomos están orientados en el mismo sentido.

Precesión coherente

• La aplicación de las ondas también produce precesión coherente, donde todos los átomos procesan en las mismas fases.

Procesión coherente y resonancia magnética

Resumen de la sección: En esta sección se explica el fenómeno de la procesión coherente y la resonancia magnética nuclear. Se describe cómo las ondas de radiofrecuencia transmiten energía a los átomos de hidrógeno, lo que produce una rotación en su magnetización. También se explica cómo las ondas de radiofrecuencia deben tener una frecuencia similar a la frecuencia de precesión para que se produzca el intercambio de energía.

Procesión coherente y magnetización transversal

• La procesión coherente es un movimiento cónico que realizan los protones hidrógeno cuando reciben pulsos de radiofrecuencia.

• Las ondas de radiofrecuencia transmiten energía a los átomos hidrógeno, lo que produce una rotación en su magnetización.

• Esta rotación se conoce como magnetización transversal porque ocurre en el eje transversal del movimiento de los protones.

Fenómeno de resonancia magnética

• Para que las ondas de radiofrecuencia puedan transmitirle energía a nuestros botones hidrógenos, deben tener una frecuencia similar a la frecuencia depreciación de los átomos hidrógeno.

• El intercambio de energía por una frecuencia similar entre las ondas de radiofrecuencia y la apreciación de los átomos hidrógeno es lo que se conoce como resonancia magnética nuclear.

Magnetización longitudinal y transversal

• Después del intercambio energético, los átomos hidrógeno pasan a un estado energético mayor.

• La magnetización longitudinal y transversal se encuentran en la misma fase después del intercambio energético.

Relajación longitudinal y transversal

Resumen de la sección: En esta sección se explica el fenómeno de la relajación longitudinal y transversal. Se describe cómo los protones hidrógeno vuelven a su estado de reposo después de haber recibido pulsos de radiofrecuencia, liberando energía en el proceso.

Regreso al estado de reposo

• Después de haber sido procesados coherentemente, los protones hidrógeno tienden a volver a su estado de reposo.

• Los protones hidrógeno liberan energía para poder volver a su estado de reposo.

Relajación longitudinal

• La magnetización vuelve a su estado original durante la relajación longitudinal.

• Los átomos hidrógeno liberan energía durante este proceso.

Relajación transversal

• Durante la relajación transversal, los átomos hidrógeno vuelven a presentar una apreciación incoherente.

• Los átomos hidrógeno liberan energía durante este proceso.

Utilización de la energía liberada

Resumen de la sección: En esta sección se explica cómo la energía liberada por los protones hidrógeno al regresar al estado de reposo es recolectada y utilizada para formar imágenes.

Liberación de energía

• La energía liberada por los protones hidrógeno al regresar al estado de reposo es la energía que es recolectada y utilizada para formar imágenes.

Tiempos de relajación y secuencias en resonancia magnética

Resumen de la sección: En esta sección, el presentador explica cómo los tiempos de relajación y las secuencias son importantes para generar imágenes en resonancia magnética. También describe cómo la intensidad de la señal y el color en la pantalla están relacionados con los tiempos de relajación.

Tiempos de relajación

• Los tiempos de relajación son el tiempo que tarda un tejido en volver a su estado original después de haber sido excitado por una energía.

• El tiempo de relajación longitudinal (T1) es el tiempo que tarda un tejido en volver a su estado original después de haber sido excitado por una energía longitudinal.

• El tiempo de relajación transversal (T2) es el tiempo que tarda un tejido en volver a su estado original después de haber sido excitado por una energía transversal.

Secuencias

• Las secuencias son diferentes combinaciones y manipulaciones del T1 y T2 para generar imágenes.

• La intensidad y el color en la pantalla están relacionados con los tiempos de relajación. Cuando algo es muy blanco, decimos que es hiperintenso, lo que significa que devolvió mucha energía. Cuando algo es negro, decimos que es hipointenso porque devolvió menos energía.

• Hay muchas secuencias diferentes dependiendo del tipo de patología o imagen deseada.

Densidad protónica

• La densidad protónica es la cantidad de protones en un tejido y determina la intensidad de la señal emitida. Un tejido con muchos protones tendrá una señal más intensa que un tejido con pocos protones.

• La secuencia T1 muestra el hueso cortical como negro porque tiene muy pocos protones, mientras que la grasa se ve hiperintensa. En cambio, en la secuencia T2, el hueso cortical se ve hiperintenso y la grasa se suprime para verse negra.

En resumen, los tiempos de relajación y las secuencias son importantes para generar imágenes en resonancia magnética. La intensidad de la señal y el color en pantalla están relacionados con los tiempos de relajación. Además, la densidad protónica también afecta a cómo se ven los tejidos en las imágenes generadas por resonancia magnética.

La resonancia magnética y la difusión

Resumen de la sección: En esta sección, se discute cómo funciona la resonancia magnética y cómo puede detectar el flujo sanguíneo en diferentes estructuras del cuerpo. También se explica cómo funciona la secuencia de difusión en la resonancia magnética y cómo puede detectar el movimiento anormal de las moléculas de agua.

Resonancia Magnética

• La resonancia magnética utiliza ondas de radiofrecuencia para estimular los protones en una estructura del cuerpo.

• Cuando los protones regresan a su estado relajado, emiten energía que se utiliza para crear una imagen.

• El vacío de señal ocurre cuando los protones estimulados migran a otra parte del cuerpo antes de que se capture su señal, lo que indica un flujo normal en una estructura como los vasos arteriales jóvenes.

• El vacío de señal también puede indicar problemas con el flujo sanguíneo, como un trombo.

Difusión

• La secuencia de difusión en la resonancia magnética detecta el movimiento anormal de las moléculas de agua.

• Las moléculas de agua normalmente difunden libremente en el espacio extracelular, pero ciertas condiciones clínicas pueden restringir su movimiento.

• Por ejemplo, durante un infarto cerebral, las células cerebrales hinchadas restringen la difusión del agua en el espacio extracelular.

• La resonancia magnética puede detectar este cambio en los movimientos moleculares y así identificar sitios donde hay restricciones a la difusión.

Resonancia Magnética: Difusión y Espectroscopia

Resumen de la sección: En esta sección, se discute cómo la resonancia magnética puede utilizarse para detectar zonas de impacto en el cerebro y otras partes del cuerpo. Se describen las secuencias de difusión y espectroscopia, que permiten distinguir entre tejido sano y patológico.

Secuencia de Difusión

• La secuencia de difusión es una técnica no invasiva que permite detectar zonas de impacto en el cerebro y otras partes del cuerpo.

• Esta técnica utiliza la difusión de moléculas de agua para detectar cambios en la viscosidad del espacio celular.

• En los tumores hiper celulares, hay muchas más células que lo normal, lo que restringe la difusión del agua entre las células. Esto produce un brillo en las imágenes obtenidas con la secuencia de difusión.

Espectroscopia

• La espectroscopia es otra técnica no invasiva que permite estudiar los metabolitos presentes en el cerebro o tejido tumoral.

• Los picos de metabolitos pueden compararse entre zonas sanas y patológicas para determinar si hay infartos, necrosis o multiplicación celular anormal.

• El pico de colina refleja el incremento en la síntesis de membrana y multiplicación celular anormal, mientras que el pico NAA indica un marcado deterioro neuronal.

Contraste

• El contraste es una técnica que utiliza un agente de contraste para mejorar la visualización de las zonas de impacto en las imágenes obtenidas con resonancia magnética.

• Las zonas afectadas por infartos o tumores aparecen hiperintensas en las imágenes obtenidas con el contraste.