EQUIPOS DE IMAGEN POR RESONANCIA MAGNETICA
Debido
a que existe un gran número de sistemas de resonancia magnética comercialmente
disponibles, hay una amplia variedad de características que pueden estar en un
scanner MRI. Muchas de esas características están relacionadas con el software
operativo provisto por el fabricante, pero ciertos componentes de hardware son
comunes a todos los sistemas.
El equipo y túnel para el paciente a realizar "corte-imágenes" axiles, sagitales o transversales
Computadoras
Cada
sistema MRI tiene un mínimo de dos computadoras. La computadora principal
ejecuta el software de interfase con el usuario. Este programa habilita al
operador para controlar todas las funciones del scanner. Se pueden selecionar o
modificar parámetros, visualizar o guardar las imágenes de los pacientes en
distintos medios (films, discos magnético-ópticos), y realizar procesos
posteriores sobre las imágenes (como zoom en regiones de interés).
Se
utiliza un disco rígido para guardar temporalmente las imágenes de los
pacientes. Para el archivado final se utilizan CD-ROMs y cintas magnéticas.
Además, hay una computadora dedicada para realizar la transformada bidimensional de Fourier de los datos detectados. Esta computadora es muy poderosa en lo que respecta a cálculos y posee varios microprocesadores.
Sistema
magnético
El
imán es el componente básico de un sistema de imágenes por resonancia magnética.
Existen imanes de distintas intensidades. Estas intensidades se miden en Tesla o
Gauss (1 tesla = 10000 gauss).
Imanes de campo magnético bajo: Campos menores a 0.5 T. Usualmente son imanes
permanentes o electroimanes. Los imanes permanentes tienen un costo de
mantenimiento mínimo debido a que el campo siempre está presente. Los
electroimanes se realizan con bobinas de cobre de diversas formas. En este caso,
el campo magnético estará presente mientras fluya corriente eléctrica por la
bobina.
Imanes de campo magnético medio: Campos mayores a 0.5T y menores a 1T.
Imanes de campo magnético alto: Campos mayores a 1 T.
Tanto éstos como los imanes de campo magnético medio están confeccionados con
solenoides superconductores de una aleación de niobio-titanio inmersa en helio
líquido. Esta aleación no opone resistencia al flujo de corriente eléctrica
cuando se encuentra a temperaturas por debajo de 20 K. El criostato de los
imanes superconductores, que contiene el helio líquido, a veces posee el diseño
de un vaso Dewar (como los termos) doble, con un receptáculo de nitrógeno líquido
rodeando el contenedor de helio. Esto se hace para minimizar las pérdidas de
helio por evaporación.
La
consideración primaria en lo que respecta a la calidad del imán es la
homogeneidad o uniformidad de su campo magnético, usualmente medida en ppm
relativas al campo principal a una cierta distancia.
La
mayoría de los equipos de MRI utilizan un sistema conocido como shim coil para
compensar las distorsiones del campo magnético debidas a imperfecciones en la
fabricación o problemas locales (como columnas de acero cercanas, disposiciones
asimétricas de metales). Para corregir estas distorsiones del campo magnético
se utilizan elementos pasivos (placas metálicas) y activos (bobinas por las que
circulan corrientes eléctricas).
Sistema
de gradiente de campo magnético
Para
localizar las señales de los distintos tejidos, se aplican pequeñas
distorsiones lineales al campo magnético principal denominadas campos gradiente
o simplemente gradientes. Se utilizan tres gradientes, uno para cada eje
cartesiano, producidos mediante el flujo de corriente por las bobinas de
gradiente.
La
intensidad del gradiente se mide en mT.m-1 o G.cm-1, con intensidades máximas
entre 10 y 15 mT.m-1.
Sistema
de radiofrecuencia
El
sistema transmisor de RF es responsable de la generación y transmisión de la
energía de radiofrecuencia utilizada para excitar los protones. El transmisor
de RF contiene cuatro componentes principales:
Sintetizador de frecuencia
Envolvente digital de RF
Amplificador de potencia
Antena
Sintetizador
de frecuencia
La
señal de RF que es irradiada hacia el paciente consiste de dos partes: una
frecuencia central o portadora y una envolvente discreta (función que contiene
un rango de frecuencias). El sintetizador de frecuencia produce la portadora,
cuya frecuencia se calcula a partir de la ecuación de Larmor generalizada. Esta
señal es mezclada con la envolvente de RF previamente a la amplificación.
Envolvente
digital de RF
La
envolvente de RF usualmente consiste de 512 puntos discretos. Dichos puntos
digitales se convierten al dominio analógico antes de mezclar esta señal con
la portadora.
Se
utilizan dos clases de envolvente de RF: las de banda angosta y las de banda
ancha. Las envolventes de banda ancha (pulsos rectangulares) son de corta duración
y de amplitud constante. Se utilizan normalmente para determinar la frecuencia
de resonancia del paciente.
Las
envolventes de banda angosta no poseen amplitud constante para todas las
frecuencias. El ancho de banda determina el espesor del corte observado. Las
funciones más utilizadas son la función sinc truncada, la gaussiana y la
secante hiperbólica.
Amplificador
de potencia
El
amplificador de RF de potencia es responsable de la producción de la energía
que excitará los protones. Los amplificadores utilizados en equipos de MRI
pueden ser de estado sólido o valvulares, con potencias típicas de 10 KW.
La
cantidad de potencia requerida para rotar los protones desde su posición de
equilibrio depende de la intensidad del campo magnético principal, de la
eficiencia de transmisión de la antena, de la duración del pulso emitido y del
ángulo de excitación seleccionado.
Antena
Todos
los equipos de medición por resonancia magnética requieren una antena (bobina)
transmisora para irradiar las señales de RF. La mayoría de los sistemas de
resonancia magnética utilizan una antena con forma de silla de montar. Este
diseño sirve para dos propósitos: Producir una penetración uniforme de las señales
de RF y generar un campo magnético (B1) perpendicular al campo principal (B0).
Sistema
de adquisición de datos
El
sistema de adquisición de datos es el encargado de medir las señales
provenientes de los protones y de digitalizarlas para su procesamiento
posterior. Todos los sistemas de MRI utilizan una bobina receptora para detectar
los voltajes inducidos por los protones luego del pulso de RF.
La
forma y tamaño exactos de las bobinas receptoras dependen del fabricante, pero
su campo de recepción efectivo debe ser perpendicular al campo magnético
principal (B0).
Para
estudios de grandes volúmenes de tejido (como en imágenes del cuerpo o la
cabeza), la bobina transmisora normalmente sirve también como receptora. Para
estudios de pequeños volúmenes de tejido se utilizan bobinas receptoras de
superficie. éstas tienen alta sensibilidad pero baja penetración.
Nuevos
tipos de bobinas, conocidas como matrices de antenas en fase utilizan dos o más
pequeñas bobinas de superficie para cubrir grandes áreas.
Las
señales producidas por los protones son usualmente del orden de los nV ó mV
(en amplitud) y de los MHz (en frecuencia). Para procesar estas señales se
necesita amplificación, la cual se realiza usualmente en varias etapas.
Para evitar la contaminación de las señales de resonancia magnética con ruidos externos, los scanners MRI se encuentran normalmente rodeados de un escudo de cobre o de acero inoxidable conocido como jaula de Faraday.
Esquema de un imán superconductor para RESONANCIA MAGNETICA: 1. Corte de espirales de cobre con fibras conductoras de niobiotitanio enfriadas por helio a-296°C; 2. vacío; 3. camisa de Hidrógeno; 4. Helio líquido alrededor de las espirales que forman cada polo magnético; 5. Paciente que se desliza en 6. camilla con la que se coloca y aplica el campo magnético; 7. Soporte de la plancha deslizable.