Espin Nuclear

Un reto importante para el diagnóstico médico es poder ver dentro
del cuerpo desde el exterior. Hasta hace poco, esto se lograba principalmente
empleando rayos X para obtener imágenes de los huesos,músculos y órganos humanos. Sin embargo, el empleo de rayos X
para obtener imágenes médicas tiene varias desventajas. En primer
lugar, los rayos X no producen imágenes bien definidas de estructurasfisiológicas traslapadas. Además, los tejidos dañados o enfermos
con frecuencia producen la misma imagen que los tejidos sanos, en
cuyo caso es imposible detectar una enfermedad o lesión. Por último,los rayos X son radiación de alta energía que puede causar daños fisiológicos,
incluso en dosis bajas.

En los años ochenta, una nueva técnica llamada imágenes por resonancia
magnética nuclear (MRI, porsus siglas en inglés) pasó a la
vanguardia de la tecnología para obtener imágenes médicas. El fundamento
de MRI es un fenómeno llamado resonancia magnética nuclear
(RMN) que se descubrió a mediadosde los años cuarenta. Hoy
día, la RMN se ha convertido en uno de los métodos espectroscópicos
más importantes que se emplean en química, y se basa en la observación
de que, al igual que los electrones,los núcleos de muchos
elementos poseen un espín intrínseco. Al igual que el espín electrónico,
el espín nuclear está cuantizado. Por ejemplo, el núcleo de 1H
(un protón) tiene dos posibles númeroscuánticos de espín nuclear.
Un núcleo de hidrógeno en rotación actúa como un imán diminuto.
En ausencia de efectos externos, los dos estados de espín tienen
la misma energía, pero cuando los núcleos secolocan en un
campo magnético externo se pueden alinear ya sea paralelos u opuestos
(antiparalelos) al campo, dependiendo de su espín. La alineación
paralela tiene más baja energía que la antiparalela,siendo la diferencia
E (Figura 6.25 \). Si los núcleos se irradian con fotones cuya
energía es igual a E, el espín de los núcleos puede “invertirse”, es
decir, excitarse de la alineación...