Imagen de resonancia magnética (MRI): principio de funcionamiento

En 1973, un químico estadounidense Paul Lauterbur publicó un artículo en la revista Nature titulado “Creación de una imagen utilizando la interacción local inducida; ejemplos basados ​​en resonancia magnética ". Más tarde, el físico británico Peter Mansfield ofrecerá un modelo matemático más avanzado para obtener imágenes de todo el organismo, y en 2003, los investigadores recibirán el Premio Nobel por descubrir el método de IRM en medicina.

El científico estadounidense Raymond Damadyan, padre del primer aparato comercial de resonancia magnética y autor del trabajo "Detección de un tumor usando resonancia magnética nuclear", hizo una contribución significativa a la creación de imágenes de resonancia magnética modernas.

Pero para ser justos, vale la pena señalar que mucho antes de los investigadores occidentales, en 1960, el científico soviético Vladislav Ivanov ya describió los principios de la resonancia magnética en detalle, sin embargo, recibió el certificado de autoría solo en 1984 ... Dejemos el debate sobre la autoría y finalmente veamos al general Esbozar el principio de funcionamiento de una cámara de resonancia magnética.

Hay muchos átomos de hidrógeno en nuestros organismos, y el núcleo de cada átomo de hidrógeno es un protón, que puede representarse como un pequeño imán, que existe debido a la presencia de un giro distinto de cero en el protón. El hecho de que el núcleo de un átomo de hidrógeno (protón) tenga un giro significa que gira alrededor de su eje. También se sabe que el núcleo de hidrógeno tiene una carga eléctrica positiva, y la carga que gira junto con la superficie externa del núcleo es como una pequeña bobina con corriente. Resulta que cada núcleo de un átomo de hidrógeno es una fuente en miniatura de un campo magnético.

Si ahora se colocan muchos núcleos de átomos de hidrógeno (protones) en un campo magnético externo, entonces comenzarán a tratar de navegar a lo largo de este campo magnético como las flechas de las brújulas. Sin embargo, durante dicha reorientación, los núcleos comenzarán a precesar (como el eje del giroscopio precesa al intentar inclinarlo), porque el momento magnético de cada núcleo está asociado con el momento mecánico del núcleo, con la presencia del giro mencionado anteriormente.

Supongamos que se coloca un núcleo de hidrógeno en un campo magnético externo con una inducción de 1 T. La frecuencia de precesión en este caso será de 42.58 MHz (esta es la llamada frecuencia de Larmor para un núcleo dado y para una inducción de campo magnético dada). Y si ahora tenemos un efecto adicional en este núcleo con una onda electromagnética con una frecuencia de 42.58 MHz, se producirá el fenómeno de la resonancia magnética nuclear, es decir, la amplitud de la precesión aumentará, ya que el vector de la magnetización total del núcleo se hará más grande.

Y hay mil millones de billones de billones de tales núcleos que pueden precesar y resonar. Pero dado que los momentos magnéticos de todos los núcleos de hidrógeno y otras sustancias en nuestro cuerpo interactúan entre sí en la vida cotidiana ordinaria, el momento magnético total de todo el cuerpo es cero.

Al actuar sobre los protones mediante ondas de radio, obtienen una amplificación resonante de las oscilaciones (aumento en las amplitudes de las precesiones) de estos protones, y al completar la acción externa, los protones tienden a volver a sus estados de equilibrio inicial, y luego ellos mismos emiten fotones de ondas de radio.

Por lo tanto, en un dispositivo de resonancia magnética, el cuerpo de una persona (o algún otro cuerpo u objeto en estudio) se transforma periódicamente en un conjunto de receptores de radio o un conjunto de transmisores de radio. Investigando de esta manera sitio por área, el aparato construye una imagen espacial de la distribución de átomos de hidrógeno en el cuerpo.Y cuanto mayor sea la intensidad del campo magnético del tomógrafo, se podrán investigar más átomos de hidrógeno unidos a otros átomos ubicados cerca (mayor será la resolución del generador de imágenes de resonancia magnética).

Los tomógrafos médicos modernos como fuentes de un campo magnético externo contienen electroimanes superconductoresenfriado por helio líquido. Algunos tomógrafos de tipo abierto usan imanes permanentes de neodimio.

La inducción óptima del campo magnético en una máquina de resonancia magnética es ahora de 1,5 T, le permite obtener imágenes de alta calidad de muchas partes del cuerpo. Con una inducción de menos de 1 T, no será posible hacer una imagen de alta calidad (de una resolución suficientemente alta), por ejemplo, de la pelvis pequeña o la cavidad abdominal, pero estos campos débiles son adecuados para obtener imágenes convencionales de resonancia magnética de la cabeza y las articulaciones.

Para la orientación espacial correcta, además de un campo magnético constante, una bobina magnética también utiliza bobinas de gradiente, que crean una perturbación de gradiente adicional en un campo magnético uniforme. Como resultado, la señal resonante más fuerte se localiza con mayor precisión en una u otra sección. Los parámetros de potencia y operación de las bobinas de gradiente, los indicadores más importantes en la resonancia magnética, dependen de ellos la resolución y la velocidad del tomógrafo.