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31 oct. 2012

¿Cómo funciona el MRI o Imágenes por Resonancia Magnética?

MRI Scanner

En este blog quiero hablar un poco de lo que es el MRI (Magnetic Resonance Imaging) o en español Imágenes por Resonancia Magnética, y el principio básico de cómo funciona. Como ingeniero eléctrico me fascina esta revolucionaria tecnología. Además he tenido la experiencia de estar dentro de una de estas máquinas, que por cierto no es muy comfortable especialmente si padeces de claustrofobia o el miedo de estar en lugares o espacios cerrados.

Hace unos diez meses atrás tube un accidente, donde me fracturé la cadera derecha, el brazo derecho y disloqué el hombro izquierdo.

Al menos unas cuatro veces me realizaron examenes a traves del MRI, para asegurase si la fractura en mi cadera iba sanando y para ver las posibilidades de una prótesis si era necesario. Pero bien este blog se trata del MRI y no de mi acidente.

Despues de cada MRI, el médico me mostraba el resultado o las imagenes tomadas. Quedaba impresionado de las tomas. Para mi era muy interesante saber mas a fondo el funcionamiento de este aparato o máquina. Y empece a estudiar el principio de su funcinamiento. En este blog quiero compartirlo, describiendolo de una manera simple y básica.

Gracias a una tecnología sofisticada que combina los campos magnéticos y las ondas de radio, es posible representar imágenes de alta calidad de tejido blando en el cuerpo humano sin molestias para el paciente, con la excepción de que el paciente tiene que permanecer inmóvil durante unos minutos - por lo general de 20 a 40 minutos - Otra característica revolucionaria de esta técnica es que no requiere el uso de agentes de contraste o el uso de rayos X, como es el caso de la radiografía o tomografía computarizada.

Pero veamos el funcionamiento básico de lo que hemos marcado en la imagen de arriba, como lo son; El scanner en si
El transmisor de Radio-frecuencia
El sistema de enfriamiento
Las bobinas magnéticas gradiente
Y el imán superconductor

Dentro del Scanner

Para representar una imagen de los tejidos blandos en el cuerpo humano, la máquina escanea por átomos de hidrógeno en estos tejidos. Para detectar los átomos, el área es sometido inicialmente a un potente campo magnético y más tarde estimulado utilizando ondas de radio-frecuencia. Este proceso hace que los átomos liberen la energía, la cual es entonces detectada por el escáner y convertida en imágenes.

Transmisor de Radio-Frecuencia

Este emite señales de radio a través de una bobina de transmisión (antena) para estimular los átomos de hidrógeno que están alineados por el campo magnético. Cuando se detiene la estimulación, los átomos liberan energía que se captura y se utiliza para formar la imagen.

Sistema de Enfriamiento

Para compensar las enormes cantidades de calor generado por el equipo electromagnético, estos sistemas enfrian el imán principal a -452 ° F (-269 ° C) para convertirlo en un superconductor. Por lo general el helio es el líquido que se utiliza como agente de enfriamiento.

Bobinas Magnéticas Gradiente

Generan campos magnéticos secundarios que, junto con el imán superconductor, permiten imágenes de diferentes planos del cuerpo humano.

Imán superconductor

El imán, hecho de una aleación de niobio-titanio, se convierte en un superconductor cuando se enfría a -452 ° F (-269 ° C). Entonces genera un campo magnético potente que alinea los protones de hidrógeno antes de ser estimulados con las ondas de radio.

Atomos de Hidrógeno

atomo de hidrogeno

Apesar de haber explicado de una manera básica el funcionamineto del MRI, no es suficiente para entender como es que toma esas imágenes. Para eso tendriamos que estudiar el átomo de hidrógeno. Recuerda que esta máquina escanea por átomos de hidrógeno en los tejidos.

Los átomos de hidrógeno están presentes en casi todos los tejidos y fluidos, especialmente en el agua (que representa el 70 por ciento del cuerpo) y en grasa.

El átomo de hidrógeno es el elemento más simple de la naturaleza. Tiene sólo un protón (+) y un electrón (-)

proton girando en su propio eje

Debido a su estructura física, el protón del átomo de hidrógeno gira sobre su eje. Esto genera un campo magnético que interactúa con un campo magnético externo. Este campo pudiera ser el generado por el MRI.









trayectoria del átomo de hidrogeno

El átomo de hidrógeno también se hace girar alrededor de un segundo eje como un trompo, y dando la apariencia de un cono (trayectoria de precesión).

De acuerdo a la rotación se puede clasificar en:

  • Núcleos de energía baja El giro y el eje de precesión giran en la misma dirección.
  • Núcleos de energía alta El giro y el eje de precesión giran direcciones opuestas.



Clasificación

Núcleos de energía bajaNúcleos de energía alta


Magnetismo


atomos de hidrogeno orientados dse una manera aleatoria

El eje de preseción de los atomos de Hidrógeno en el Cuerpo, estan orientados de una manera aleatoria.









alineacion de atomos al ejercer campo magnetico

Ya que sabemos que la alineacion y rotacion de este átomo en el cuerpo, regresemos ahora al MRI. Recordemos que éste ejerce un campo magnético y escanea el cuerpo por átomos de hidrógeno. Al ejercer un campo magnético sobre el cuerpo, lo que hace es alinear los átomos que giran en la misma dirección.



Estimulación

estimulación del átomo a traves de ondas de radio

A continuación, energía en forma de ondas de radio se aplica, y los protones de baja energía lo absorben convirtiendolos en protones de alta energía.









Relajación

relajacion del atomo

Cuando la transmisión de ondas de radio se detiene, los protones de baja energía vuelven a su estado anterior. Mientras se relajan, liberan la energía que han absorbido.









Conclusión

Esta energía liberada es interpretado por el escáner de resonancia magnética (MRI) para formar las imágenes. El MRI forma una especie de mapa en los lugares examinados, pero es como sabemos la energía que se liberó y la cual fué fotografiado por decirlo asi en el instante.


Literatura relevante al Blog