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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.