RESONANCIA

Fundamentos físicos de
las imágenes médicas:
Resonancia Magnética
Manuel José Freire Rosales
Depto. de Electrónica y Electromagnetismo
Facultad de Física
freire@us.es
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Contenidos
1. Introducción
2. Física de la RMN: momento angular y precesión,
resonancia, relajación al equilibrio, procesos T1 y T2,
secuencia de pulsos, tipos de imagen.
3. Técnica de obtención de imágenes:selección de corte,
codificación en fase y frecuencia, secuencia spin-eco,
resolución.
4. Componentes de un equipo de RM: imán, bobinas de
gradiente, bobinas de RF.
5. Artefactos y técnicas avanzadas (parallel imaging).
Direcciones web de interés:
http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/
http://www.mr-tip.com/serv1.php?type=db

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1. Introducción
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¿ En qué consiste la técnicade Imagen por Resonancia Mágnética (RM) ?
Es una sofisticada técnica de obtención de imágenes médicas de alta
calidad del interior del cuerpo humano basada en el fenómeno de la
resonancia magnética nuclear.
Siglas en inglés: inicialmente NMR, en la actualidad MRI. ¿Por qué?: la
palabra “nuclear” tenía malas connotaciones.
Antecedentes históricos:
– Felix Bloch 1946 (Nobel de Física 1952):resonancia magnética en
núcleos
– Paul Lauterbur 1973 (Nobel de Medicina 2003): primera imagen
– Richard Ernst 1975 (Nobel de Química 1991): introduce la codificación
en fase y frecuencia junto con transformada de Fourier. Es la base de la
técnica actual.
Complejidades de la RM:
– Conceptuales: combina física clásica y física cuántica
– Técnicas: combina la generación de campos magnéticosestáticos muy
intensos (superconductores) con la detección de campos de
radiofrecuencia muy débiles (teoría de la señal y electrónica digital).

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1. Introducción
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La RM es una técnica de imagen tomográfica:
genera imágenes de cortes (slices) bidimensionales
del organismo (en escala de grises).
• El corte se compone de elementos de volumen o
voxels (de unos 3 mm3).
• Cada voxelcorresponde a un píxel de la imagen.

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1. Introducción
•

La RM se basa en la emisión y absorción de ondas electromagnéticas
cuyas frecuencias (8 a 130 MHz) corresponden al rango de la
radiofrecuencia (RF) en el espectro electromagnético.

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La débil atenuación en el cuerpo
humano de la RF y también de los
Rayos X justifica su uso para la
obtención de imágenes.
La RM sedesarrolló más tarde que
los Rayos X porque se dudaba de
la posibilidad de obtener imágenes
con resolución inferior a la longitud
de onda. La RM supera esta
limitación generando imágenes a
partir de variaciones espaciales de
la fase y la frecuencia de las ondas
de RF.

•

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1. Introducción
•

Ventaja de la RM frente a los RX: la
RF es una radiación no ionizante.

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Fundamento de laRM a nivel
microscópico:
– cuerpo humano: 63% de hidrógeno
(grasa y agua)
– La técnica de imagen se basa en el
fenómeno de la resonancia
magnética nuclear (RMN) del
núcleo de hidrógeno (otros núcleos:
sodio, fósforo,…).

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Fundamentos técnicos: con el paciente inmerso en el seno de un campo
magnético estático muy intenso se le irradia con pulsos de ondas
electromagnéticas de RF. Losnúcleos de hidrógeno absorben y
reemiten la energía de RF. La imagen se construye a partir de la medida
de esas señales reemitidas.
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2. Física de la RMN
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Como es sabido, la materia se compone de: protones (carga +e=1.6 10-19
C), electrones (carga -e) y neutrones (sin carga). Todos poseen además un
momento angular intrínseco o spin de valor ½ y un momento magnético
asociado almismo (el spin es una propiedad fundamental de la materia
como puede ser la carga o la masa).
La imagen mediante RMN se basa en el spin del protón.
Atomo de Hidrógeno
Momento angular
de spin del electrón

Momento angular
orbital del electrón

Momento angular
de spin del protón

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El giro orbital del electrón representa una corriente y como tal tiene un
momento magnético...