Resonancia Magnética. Recuerdo histórico. Unidad de resonancia magnética

Transcripción

1 Unidad de Física Médica Dpto. de Física, Ingeniería Radiología Médica Universidad de Salamanca Resonancia Magnética Prof. Francisco Javier Cabrero Fraile TEMA 23 Recuerdo histórico Principio de la RMN (1946) F. Bloch, W.W. Hansen M. Packard E.M. Purcell, M.C. Torre R.V. Pound Aplicación al campo de la química Espectroscopia de RM Primeras eperiencias de RMN biomédica Primeras observaciones médicas en RMN in vitro (1955) Diagnóstico médico Método de obtención de imágenes (1972) Primera imagen de un animal vivo (1976) Unidad de resonancia magnética 1

2 Imágenes en resonancia magnética Resonancia magnética A. Fundamentos Físicos B. Recursos Técnicos A. Fundamentos Físicos Campo magnético Radiofrecuencia Núcleos de hidrógeno Absorción de energía: RESONANCIA Liberación de energía: RELAJACIÓN Señal de relajación Imagen de RM 2

3 Se coloca al paciente dentro de un imán (1), se le envía una onda de radiofrecuencia (2), se interrumpe la onda de radio (3) se recibe la señal emitida por el paciente (4) que se utilia para reconstruir la imagen (5) Fundamentos físicos 1. Comportamiento magnético de los núcleos atómicos 2. Fenómeno de resonancia magnética 3. Fenómeno de relajación 4. Resonancia frente a relajación Comportamiento magnético de los núcleos atómicos: 1. Comportamiento individualiado de los protones μ γs 3

4 En realidad, en RM se consideran dos tipos de momentos magnéticos... S M + μ γs M μ Comportamiento magnético de los núcleos atómicos: 2. Comportamiento magnético de los núcleos atómicos Estudios de imagen mediante RMN Núcleo más interesante: 1 H Elemento más abundante en el organismo. Núcleo técnicamente más fácil de tratar con campos magnéticos. Núcleos 1 H 31 P 23 Na 13 C Constante giromagnética (MH T -1 ) 42,58 17,24 11,26 10,71 Comportamiento magnético de los núcleos atómicos: 3. Comportamiento de los protones de un volumen elemental de materia N S Sin influencia de campos magnéticos eternos Acción de un campo magnético intenso B 0 4

5 En realidad, la interacción de los momentos magnéticos μ o M con un campo magnético eterior B 0 se traduce por: 1. Orientación del momento B 0 B Orientación del momento M B 0 M En conclusión, la magnetiación que aparece cuando el paciente es colocado en el imán de una unidad de RM se encuentra en la dirección sentido del campo magnético eterno (magnetiación longitudinal, M). 5

6 2. Energía de interacción ΔE γ B 0 3. Movimiento de precesión B 0 3. Movimiento de precesión ω0 γ B 0 ν ω π γ B 2π

7 Fenómeno de resonancia magnética Pulso de radiofrecuencia Fenómeno de relajación: Descenso de la magnetiación transversal recuperación de la magnetiación longitudinal M 0 M M M 0 Fenómeno de relajación Magnetiaciones longitudinal transversal en función del tiempo, después de interrumpir el pulso de radiofrecuencia: curvas T1 T2 M M 0 Tiempo 0 Tiempo Curva T1 Curva T2 7

8 Fenómeno de relajación Relajación longitudinal o T1 M A B 63% 0 T1 A T1 B Tiempo Fenómeno de relajación Relajación transversal o T2 M 37% A B 0 T2 A T2 B Tiempo Resonancia frente a Relajación Pulso de radiofrecuencia (a) (b) (c) (d) (e) (f) 8

9 Caída libre de la inducción (FID) Señal T2* Tiempo Ecitación (a) frente a relajación (b) (a) (b) B. Recursos Técnicos en Resonancia Magnética Para la obtención de la imagen será necesario: Disponer de un campo magnético intenso. Imán del aparato de RM Intensificar la señal emitida por el volumen elemental de tejido. Secuencias de pulsos Limitar el proceso de resonancia-relajación a un solo plano. Gradientes Captar adecuadamente desde el eterior la señal emitida. Antenas Realiar el tratamiento informático que convierta las señales recibidas en una imagen. 9

10 SECUENCIAS Secuencias de pulsos Intensificar la señal de RF emitida en el proceso de relajación por los protones Pulsos de RF separados por pausas (secuencia) spin eco saturación recuperación saturación parcial inversión recuperación secuencias rápidas etc. Secuencia spin eco Pulso de 90º M (a) (b) 1 2 Pulso de 180º 1 t = TE/2 2 t = TE (c) 1 2 (d) La curva T2 conecta las intensidades de los distintos ecos: Los pulsos de 180º invierten los desfases de los protones hacen que éstos vuelvan a estar casi en fase, generando señales de spin eco en sucesivos TE Señal T2* T2* T2* T2 T2* T2* TE 180º 2TE 180º 3TE 180º 4TE Tiempo 180º 10

11 Secuencia spin-eco estándar 90º 180º 90º 180º TE/2 TE TR Eco Eco Curvas T1 de dos tejidos con diferentes tiempos de relajación longitudinal Señal A B 0 TR corto TR largo Tiempo Imágenes potenciadas en T1 11

12 Curvas T2 de dos tejidos con diferentes tiempos de relajación transversal Señal 0 TE corto TE largo A B Tiempo Imágenes potenciadas en T2 Comportamiento de distintas estructuras orgánicas T1 T2 Sustancia blanca Blanco Gris oscuro Estructuras cerebrales Sustancia gris Gris Gris claro LCR Negro Blanco Lesión cerebral Hiposeñal Hiperseñal Otros Grasa Agua, líquidos, quistes Hueso Blanco Negro / gris oscuro Negro Gris Blanco Negro 12

13 Imagen potenciada en densidad protónica Otras secuencias de pulsos Secuencia de saturación recuperación (a) Secuencia de saturación parcial (b) 90º 90º 90º (a) TR 90º 90º 90º 90º 90º (b) TR Otras secuencias de pulsos Secuencia de inversión recuperación 180º 90º 180º TI TR 13

14 Otras secuencias de pulsos Secuencias rápidas Secuencias rápidas de eco de gradiente FLASH (fast low-angle shot) GRASS (gradient-recalled acquisition in the stead state) SSPF (stead state of free precession)... Técnicas ultrarrápidas Gradientes en resonancia magnética Gradiente de selección de corte (G) Gradiente codificador de frecuencia (G) Gradiente de codificación de fase (G) Gradiente de selección de corte Tesla B A MHZ Pulso de RF 14

15 Ausencia de gradiente Gradiente de codificación de fase G Gradientes de selección X-Y Gradiente codificador de frecuencia G Gradiente codificador de frecuencia (G) w 0 w 0 w 0 w 1 w 2 w 3 w 0 w 0 w 0 w 1 w 2 w 3 Ausencia de gradiente (a) Gradiente codificador de frecuencia (b) Gradiente de codificación de fase (G) w 0 w 1 w 0 f 1 f 1 w 0 w 2 w 0 (a) f 2 Gradiente de codificación de fase (b) f 2 (c) 15

16 Bobinas o Antenas Bobinas o antenas de volumen Bobina o antena corporal Antena de cabea Antenas de superficie Otras bobinas Bobinas de compensación Bobinas de gradientes Otras antenas Otras antenas 16

17 Técnica multicortes Equipos de resonancia magnética Diseño de un aparato de RM Imán principal Sistema de bobinas de gradiente (gradiente ) Imán principal Bobina receptora de radiofrecuencia Camilla Sistema de bobinas de gradiente (gradiente ) Sistema de bobinas de gradiente (gradiente ) 17

18 Resonancia magnética vascular ARM: vasculariación pélvica Resonancia magnética vascular ARM: polígono de Willis Resonancia magnética vascular ARM: adquisición 3D con algoritmo de selección de cortes de intensidad máima (MIP) 18

19 Los medios de contraste Medios de contraste de administración intravenosa Ejemplo: gadolinio-ácido dietilentriaminopenta-acético (gadolinio-dtpa) Medios de contraste orales Ejemplo: bromuro de perfluoroctilo (PFOB) Imágenes por resonancia magnética Corte sagital de cabea cuello Imágenes por resonancia magnética Corte parasagital de tobillo 19

20 Imágenes por resonancia magnética Corte sagital de rodilla Imágenes por resonancia magnética Corte sagital de columna vertebral Indicaciones contraindicaciones 20

21 Material Didáctico Canal Ligero (Web) Aplicación: Resonancia Magnética. Características: Software Multimedia Interactivo. Presentación: Resonancia Magnética. Características: PDF. 21