RESONANCIA MAGNETICA

En principio, el magnetismo es un tema complejo hasta para los físicos, imagínense para los médicos, y mucho peor para los pobres radiólogos que nos vemos obligados a “tratar” de entenderlo. Por eso vamos a introducirnos en los principios básicos e indispensables para comprender cómo se forman la imágenes en resonancia y poder interpretar las patologías, cuando se presenten.

UN POCO DE HISTORIA
La Resonancia Magnética es un fenómeno que se relaciona con campos magnéticos y ondas electromagnéticas de radiofrecuencia (RF). Fue descubierto en 1946, en forma independiente por Bloch (Stanford) y por Purcell (Harvard); hecho que les valió el premio Nobel de Física en el año 1952. Se lo utilizó en química analítica y bioquímica y recién a partir de los años ´80 se empezó a desarrollar su uso en humanos aplicado a la medicina. Es decir que se trata de un fenómeno muy reciente y que ha evolucionado y continúa haciéndolo en forma espectacular.

BASES FISICAS
La información obtenida en RM proviene de las propiedades magnéticas naturales de los átomos. La base física de este fenómeno está dada por la existencia de dos tipos de movimientos de los núcleos atómicos:
- el movimiento giratorio o spin (alrededor de su eje)
- el movimiento de precesión (alrededor del eje gravitacional)

MOVIMIENTO DE ROTACION O SPIN	MOVIMIENTO DE PRECESION
Para entender estos movimientos, un ejemplo gráfico es pensar en un trompo: gira alrededor de su eje y precesa alrededor del eje gravitatorio. Y esa precesión varía básicamente con el tiempo.

Dichos movimientos generan un campo magnético alrededor de cada núcleo, especialmente los átomos que poseen un número impar de protones y neutrones. En éstos predominan las cargas positivas y en consecuencia, adquieren mayor actividad magnética.
Dado que el hidrógeno es el átomo más abundante en los tejidos orgánicos y su núcleo tiene 1 protón (impar) resulta ideal para el examen de RM. Es decir que de ahora en más cuando hablemos de protones, siempre vamos a estar refiriéndonos al hidrógeno, estamos?
En condiciones normales los vectores de los protones adoptan direcciones aleatorias y se anulan entre sí.

Ahora bien, cuando se introduce un cuerpo en un campo magnético, éste se “magnetiza” temporariamente; es decir que sus núcleos de hidrógeno se alinean con el campo magnético, y precesan alrededor del mismo, creando el llamado “vector de magnetización neta”. (pueden alinearse en paralelo o antiparalelo). Dicho vector es la resultante de la suma de los vectores de cada uno de los átomos.

Esto se denomina “magnetización longitudinal” (porque el vector está paralelo al eje longitudinal del campo o eje Z)
Cuando se aplica un pulso de radiofrecuencia (RF), el objetivo es “voltear” esta magnetización longitudinal hasta el plano transverso, y así crear la “magnetización transversa”

¿Por qué se hace esto? Y acá viene algo fundamental para entender todo: La variación de esta magnetización transversa es lo que puede “leer” el equipo, o dicho de otra manera: la precesión de la magnetización transversa induce señales eléctricas en el cable de la bobina, determinándose la señal de un tejido. Interesa medir el tiempo de relajación de los protones de cada tejido.

A ver si se entiende …
Acá me parece que puede resultar útil introducir un ejemplo. Pensemos en los protones como si fueran brújulas dentro de un recipiente (protones en el organismo). Ahora supongamos que les ponemos un fuerte imán enfrente (campo magnético del resonador). Vamos a lograr que se alineen. Pero si de alguna forma, manteniendo el imán, podemos desviar a la fuerza las agujas y luego soltarlas (pulso de RF), evidentemente éstas tenderían a volver a su posición inicial. La diferencia con los protones sería que los diferentes protones en los distintos tejidos se relajan en diferentes tiempos, según la relación entre ellos y con el medio. Y ESTO es lo que puedo medir por RM.

El tiempo de relajación longitudinal se llama T1 y depende de la relación entre el protón y el medio que lo rodea (existen medios de distinta estructura molecular, viscocidad, etc) El tiempo de relajación transversa se llama T2 y depende de la relación entre el protón y los protones vecinos.

Cada tejido, según su abundancia en protones y a cuánto tardan en relajarse luego de ser estimulados (T1 y T2), emite una señal de mayor o menor intensidad que es captada por el equipo. Este voltaje se cuantifica en valores numéricos (imagen digital) y finalmente se transforman en tonos en una escala de grises (imagen analógica o anatómica).
La imagen se forma cuadradito por cuadradito (pixels) en una matriz de TV, al igual que en TC (estos cálculos matemáticos los realizan las computadoras)

NOMENCLATURA
Para poder entendernos, este cuadro (1) representa las denominaciones utilizadas en RM para describir los tonos de grises:

SECUENCIAS
Las secuencias clásicas de RM son las llamadas SPIN ECO. Hoy día han sido reemplazadas por las TURBO SPIN ECO o FAST SPIN ECO, dado que son más rápidas y conservan muchas de las características de señal.
En el siguiente cuadro, se detalla la señal de algunos tejidos básicos en el estudio del SNC en las distintas secuencias spin eco: T1 y T2 y en la secuencia FLAIR (fluid attenuated inversion recovery) que es muy utilizada por su alta sensibilidad y que posee un tiempo de inversión (el del agua); por eso el agua dentro de cavidades -L.C.R.- tiene baja señal en FLAIR (negra). Esto le agrega la ya mencionada mayor sensibilidad, particularmente para las lesiones periventriculares y corticales sutiles, que pueden pasar desapercibidas en T2.

Como concepto importante al mirar este cuadro, deberíamos recordar que deben evaluarse los tejidos normales y patológicos comparando las distintas secuencias. En criollo, NUNCA ANALIZAR U OPINAR SOBRE UNA IMAGEN VISIBLE EN UNA SECUENCIA AISLADA EN RM.
¿Por qué? Porque existen materiales muy distintos entre sí que pueden tener la misma señal en T2 (hiperintensa (brillante): tumores, infartos, hemorragias) y señal opuesta en T1 o viceversa.
Excluimos la sangre de este cuadro, ya que su señal es compleja, según el estadío evolutivo en que se encuentre (hay 5 estadíos). Para la sangre realizamos un cuadro separado (3)

Cuadro 3: señal de la sangre en RM

Modificado por Bradley and Bydder “MRI atlas of the brain”. New York: Raven Press/London: Martin Dunitz, 1990; 205.

Por lo tanto, se desprende de todo esto, la importancia de saber “antes de programar un estudio de RM” qué es lo que buscamos: sangre, tejido anómalo, infecciones, isquemias, etc. Y eso, queridos colegas, depende en gran parte de los datos y presunciones diagnósticas que uds. nos envíen en las órdenes o pedidos de RM. En otras palabras: MIENTRAS MAS DATOS CLINICOS ENVIEN Y MAS INTERCONSULTA CON LOS RADIOLOGOS, MAYOR INFORMACION PODREMOS OBTENER, DISEÑANDO UN ESTUDIO ESPECIFICO PARA CADA PATOLOGIA.
En esto la RM se diferencia claramente de la TC.
En la foto se muestra un equipo de RM con campo de 1.5 Tesla.

Para el que le interese ahondar un poco más en este tema, acá introducimos un glosario con conceptos importantes en cuanto a la obtención de imágenes en RM. Pero sólo para el que le interese profundizar ...

GLOSARIO:

Adquisición: proceso de medir y almacenar los datos de la imagen.

B ó Bo: símbolo convencional para el campo magnético de radiofrecuencia

Bobina: bobina o antena colocada dentro de la abertura central del imán para detectar la señal RM. A veces también se la emplea para la excitación.

Bobina de superficie: bobina de RF, diseñada para mejorar la resolución de la imagen, al limitar la extensión espacial de la excitación o detección.

Cohesión o coherencia: mantenimiento de una relación constante de las fases entre los objetos giratorios.

Ecuación de Larmor: ecuación matemática que define la relación entre la frecuencia de Larmor y la fuerza del campo magnético. Sostiene que la frecuencia de precesión del momento magnético es directamente proporcional a la fuerza del campo magnético.

Excitación: transferencia de enrgía al sistema de spin: proceso por el cual los núcleos se ponen en un estado de energía superior.

Frecuencia de Larmor: frecuencia a la que la RM de un núcleo puede excitarse y detectarse. Varía según la fuerza del campo magnético (vease ecuación de Larmor) y normalmente dentro de la escala de RF.

Gauss: es la unidad (sistema cgs) de la fuerza del campo magnético. 10 kilogauss equivale a 1 tesla. Por ejemplo, el campo magnético de la tierra es de unos 0.5 a 1 gauss.

Giro o spin: propiedad representada por los núcleos con un número impar de protones y/o neutrones.

Giro o spin nuclear: propiedad intrínseca de ciertos núcleos que produce un momento angular y magnético característicos.

Material ferromagnético: sustancia que tiene gran susceptibilidad magnética o capacidad para ser magnetizado.

Núcleo: componente con carga positiva de un átomo, que consiste en protones y neutrones.

Precesión: giro del eje de rotación de un cuerpo en movimiento giratorio en torno a una línea direccional de una fuerza aplicada, en torno a la cual el movimiento suele describir un cono.

Pulso de radiofrecuencia: radiación electromagnética por debajo de la infrarroja. Los pulsos de RF empleados en RM suelen estar en la escala de 1 a 100 megahertzios y su principal efecto sobre el organismo es la deposición de energía en forma de calentamiento tisular.

Recuperación de la inversión: método para generar una señal predominantemente T 1 dependiente. <emplea básicamente un impulso de inversión de 180º seguido de un pulso de 90º.

Relajación longitudinal: regreso de la magnetización longitudinal, después de la excitación, a su valor de equilibrio mediante el intercambio de energía entre los spin de los núcleos y el medio.

Resonancia: intercambio de energía entre dos sistemas a una determinada frecuencia en particular.

Resonancia magnética: absorción o emisión de energía electromagnética por los núcleos de un campo magnético (estático) después de su excitación mediante una radiación apropiada (RF). La fracuencia de resonancia se obtiene por la ecuación de Larmor.

Tiempo de adquisición (TA): período necesario para compilar los datos de la imagen, sin contar el tiempo de reconstrucción.

Tiempo de eco (TE): periodo entre el pulso de 90º y el próximo pulso. (el período entre los pulsos de 90º y 180º es medio TE.

Tiempo de inversión: período entre los pulsos de inversión de 180º y de medición de 90º, en las secuencias de recuperación de la inversión.

Tiempo de repetición (TR): período entre el comienzo de una secuencia de impulsos y el comienzo de la secuencia siguiente.

Transformada de Fourier: proceso matemático para determinar las intensidades y fases de los distintos componentes de las frecuencias en una señal que varía en tiempo (o en espacio).

Vector de magnetización neta: vector que representa la magnitud y dirección de la magnetización resultante de una colección de núcleos. También se llama momento magnético macroscópico.