RM

1. Bases Físicas de la
Resonancia Magnética
Nuclear
Aurelio Montoya Bañuelos R2
Centro Médico ISSEMyM Toluca
Imagenología Diagnostica y Terapéutica

2. HISTORIA
O En 1946 fue descrita matemáticamente la
magnetización transversal y la longitudinal del spin
por Bloch en Stanford y Purcel en New York
recibiendo el premio nobel en 1952.
O En 1971 Damadian muestra que los tejidos cancerosos
emiten una señal distinta a los sanos.

3. O En 1972 Lauterbur y Mansfield realizan imágenes en
dos dimensiones.
O Hahn, Carr Purcell, Meiboom Gill, trabajan en la
secuencia Eco Spin.

7. El magnetismo
O Los imanes tienen dos polos, norte (-) y sur (+)
O Los polos de signo inverso se atraen, los del mismo
signo se rechazan.
O Alrededor de los polos de los imanes hay un campo
magnético.

8. O Una corriente eléctrica crea un campo magnético, el
que a su vez tiene una dirección, un sentido, un
punto de origen y una magnitud.

9. O La tierra es un imán. Su campo magnético es de
0.05 Gauss
O En RM los campos utilizados van de 400 a 2000
Gauss
O10,000 Gauss=1 Tesla

10. El átomo
O Los electrones pasan de una orbita a otra absorbiendo
o liberando cantidades fijas de energía, características
del átomo y de la capa considerada, todo electrón
excitado tiende a volver a su estado base

11. O PROTONES
O NEUTRONES
O A causa de sus cargas eléctricas, los protones y los neutrones se
comportaran como dipolos
O Entre el polo + y el – existe un campo eléctrico, que esta orientado
en cierta dirección y reacciona ante toda fuerza eléctrica exterior
O Esta relación esta asociada a lo que se llama el momento eléctrico

12. O El momento magnético posee una dirección (de un polo a
otro), un sentido (de sur a norte), una magnitud que posee
una dirección y un sentido que se llama vector

13. N
S

14. O Si se coloca en un campo magnético, el dipolo se
alineara en dirección de él.
O El núcleo gira sobre si mismo a una gran velocidad
(espín)
O La tierra gira sobre si misma
O El espín es una propiedad intrínseca de las
partículas

15. O Según el valor de su espín una partícula puede responder o
no a un campo magnético, que puede ser nulo o no nulo
O El espín se alinea en dirección del campo magnético
O El momento magnético angular de spin es
simplemente llamado spin

16. OEl mas simple de los núcleos es el del
hidrogeno
O El átomo mas abundante del cuerpo humano
O El único que se utiliza para la imágenes de RM

17. O Cuando la suma de protones y de neutrones es par sus
spins se anulan
O Solo los átomos en los que la suma de protones y
neutrones es impar tendrán un momento
magnético angular global no nulo y podrán servir
en RM y en la realización de imágenes.

18. O Protón del hidrogeno posee un spin no nulo, si se
coloca sobre un campo magnético, el spin va
alinearse puesto que se comporta como un imán.
O Pero tiene la posibilidad de elegir entre dos
posiciones
O Alinearse de sur a norte en posición PARALELA
O Alinearse de norte a sur en posición
ANTIPARALELA

19. O Los protones no tienen otra posibilidad
O Estas posiciones corresponden a diferentes
niveles de energía
O MENOR ENERGIA POSICION PARALELA
O MAYOR ENERGIA POSICION
ANTIPARALELA

20. O Entre las dos posiciones la paralela y la
antiparalela existe una diferencia de energía.
O Esta diferencia de energía es lo que hace
posible la detección de la señal de RM

21. O Cuando aumentamos la intensidad del campo
magnético, aumenta la diferencia de energía,
haciendo esto se aumenta la señal

22. O Cuando los protones son colocados en un
campo magnético entran en un estado de
equilibrio
O En este estado, los protones están sometidos a
la influencia de la temperatura exterior

24. Esta es llamada la danza de los protones

25. ¿Qué es la resonancia?
O Es un fenómeno físico en el que hay
transferencia de energía entre dos sistemas
que oscilan a la misma frecuencia.
O En todos los fenómenos de resonancia se trata de
una onda que representamos como un sinusoide
que tiene frecuencia y amplitud propias.

26. O Las ondas de RF usadas en RM son de 1-100 MHz,
se emiten por una bobina en la cual dispositivos
electrónicos provocan oscilaciones eléctricas.
O La recepción se realiza también con una bobina o
antena. Que puede adoptar la forma de solenoide o
en silla de montar.

27. Para recibir una señal de un tejido, debe estar
dentro de un campo magnético y recibir una onda
de RF útil, que se determina por:
O LA NATURALEZA DEL TEJIDO.
O LA INTENSIDAD DEL CAMPO MAGNETICO.
O EL NUCLEO DEL ATOMO ESPECIFICO.

28. O Los protones entran en resonancia cuando son
excitados por una onda de radiofrecuencia de
longitud de onda apropiada
O Bascular de una posición a otra
O Se debe de aportar exactamente la cantidad de
energía necesaria: la diferencia entre sus estados
de energía ∆E

30. O Es necesario una onda electromagnética cuya frecuencia
sea igual a la frecuencia de resonancia del núcleo
O Para el protón de un campo magnético de 1 T = 42.5Mhz
(situada en las ondas de radio)
O Una onda de RF de frecuencia característica produce la
resonancia de los núcleos cuando sus spins son previamente
alineados en un campo magnético

31. O El protón resuena a 21.2 Mhz en 0.5 T
O a 42.5 Mhz en 1 T
O a 63.8 Mhz en 1.5 T

32. O Esta onda sinusoide se caracteriza por tres
parámetros
O Su frecuencia: es la frecuencia de resonancia
O Su amplitud de partida
O La pendiente de la curva de disminución

33. O Después de la excitación de los núcleos alineados en
un campo magnético por una onda de RF de frecuencia
característica se recoge una señal que es
caracterizada por una curva de caída libre (FID)

39. El canto de los protones
O Los protones tienen un momento
magnético o spin
O Se representa como una flecha
perpendicular al movimiento de rotación
del protón sobre si mismo y por la letra µ

40. O Giran alrededor del eje a gran velocidad,
como un trompo, este movimiento se
llama precesión

42. O La velocidad a la que se mueve el protón alrededor de
su eje es diferente para cada elemento (constante giro
magnética γ), siendo para el Hidrogeno de 42.5
millones de veces en un segundo dentro de un campo
magnético de 1 T.
O Movimiento de precesión: rotación de un núcleo
alrededor del eje del campo magnético principal.
O Entre mayor sea la fuerza del campo magnético mayor
será la Frecuencia de precesión (ω).

43. O Los protones no solo pueden estar orientados hacia
el norte o el sur sino a la derecha o izquierda,
adelante o atrás.
O Cada protón precesa por su propia cuenta,
estando desfasados unos de otros.

44.  Cuando el campo magnético externo Bo es nulo,
los spines se orientan en forma aleatoria.
 Resultando una magnetización neta M igual a
cero.
M=0

46.  Cuando el campo magnético externo Bo no es nulo, los
spines se orientan en forma paralela o antiparalela al
campo Bo.
 Existe una muy pequeña mayoría de ellos que se orientan en
forma paralela a Bo.
 Dicha mayoría crece cuando crece Bo. Es por esto que
cuanto mayor sea el campo externo, mayor será la
intensidad de la señal recibida de los protones por el equipo
de MR.
S
N
M
m
m
=
m
B0
=

49. O Representaremos el campo magnético B0 con Z y su eje
ecuatorial como XY, el vector M representa la suma de los
protones que apuntan en dirección de Z y que precesan
alrededor de él.
O El vector de magnetización longitudinal Mz alcanza su máximo
en estado de equilibrio y el vector transversal Mxy es nulo en
equilibrio porque los protones están desfasados y su ∑ se
anula.
O VECTOR Mz= Magnetización longitudinal
O VECTOR Mxy= Magnetización transversal

50. ECUACION DE LARMOR.
O Sirve para calcular la frecuencia de precesión (en
Hz o MHz) del protón.
O γ es la constante giro magnética.
O B es la intensidad del campo magnético (en
Teslas).
Es la ecuación fundamental de RM y muestra que
para un núcleo dado, la frecuencia de precesión es
proporcional a la intensidad del campo
magnético.

52. • Al aplicar la onda de RF los protones comenzaran a
precesar en fase y su ∑ deja de ser nula.
• Al aumentar el nivel de energía, el vector de
magnetización longitudinal disminuye hasta
desaparecer.
• Este movimiento en espiral se llama nutación
z
yx
a
Mw
RF
yx
M0

53. O Pulso de radiofrecuencia

54. O P1 representa una situación donde la mitad del
exceso de spin del estado de base es pasada
al estado de excitación.
O La onda de RF que posee la energía requerida
para llegar a este resultado es llamada pulso
de 90°

55. O Un pulso de RF apropiado anula o invierte Mz y
aumenta Mxy
O Al detenerse el pulso de RF, el retorno al
equilibrio se acompaña por una parte de la
recuperación de la magnetización longitudinal
(T1) y por la otra de una disminución de la
magnetización trasversal (T2)

56. O La onda de RF requerida para que la magnetización
transversal Mz llegue a P1 fue de 90º o π/2 y para
llegar a P2 fue de 180º o π.

57. MEDICION DE LA SEÑAL MR
O RELAJACION: Cuando el pulso de RF es retirado,
los protones vuelven a su estado inicial, emitiendo la
energía que absorbieron cuando el pulso de RF
estaba presente.
z
MZ
M
MXY
B0
yx
V
t
pulso de RF
Verctor Mxy

58. O La relajación depende
mucho del medio histo
químico en el que se
encuentra el núcleo.
O La energía restituida se
disipa en forma de
calor y 1/5 en forma de
onda que puede ser
recogida y medida por
antenas receptoras.
MEDICION DE LA SEÑAL MR

60. La relajación de los protones
O El retorno de los protones de su posición
de equilibrio, al final de la excitación
provocada por el pulso de RF se llama
RELAJACION.
O ESTOS SON LOS TIEMPOS DE
RELAJACION
O Los protones ceden la energia que han
absorbido

61. O T1 es el tiempo necesario para que la
magnetización longitudinal haya recuperado un
63% de su magnetización.
O T2 es el tiempo necesario para que la
magnetización transversal haya perdido un 63%
de su magnetización.

62. OT1

63. TIEMPO DE RELAJACION T1
O También conocido como spin-red o tiempo de
relajación longitudinal.
O El tiempo que requiere Mz para volver al 63% de su
valor inicial
63%
MZ
T1 ms3×T1 5×T1
t
2×T1 4×T1
M0

64. O Se define como el tiempo en que tarda la
componente longitudinal en llegar al 63% de
su valor inicial.
O Es dependiente del tipo de tejido en el que se
encuentren “inmersos” los protones, por dicha
razón es específico del tejido que se esté
excitando.
240
ms
809 2500680
63%
100%
Sustanciablanca
Materiagris
CSF
GrasaMZ

66. O La relajación T1 es el proceso por el cual los
protones ceden su energía para volver a su
valor inicial

67. OT2

68. TIEMPO DE RELAJACION T2
O La relajación del componente transversal, esta
determinado por la interacción entre protones (los
spines se anulan entre ellos al desfasarse). Se llama
relajación spin-spin.
O Se define como el tiempo en que tarda la componente
transversal en decaer al 37% de su valor inicial.
t
T2
MXY
37%

69. RELAJACION T2
O Los protones pierden la coherencia de fase,
desplegándose y dejando de estar orientados en la
misma dirección y por lo tanto disminuyendo su
magnetización transversal.

70. RELAJACION T2
O Si graficamos la magnetización transversal en
función del tiempo obtenemos una curva en
descendente ya que la magnetización desaparece
con el tiempo, también es constante de cada tejido.
O T1 es de 2 a 10 veces más largo que T2, siendo
de 300 a 2000 mseg y de 30 a 150 msg
respectivamente.

71. O Este tiempo T2 también es dependiente del tipo
de tejido en el que se encuentren “inmersos” los
protones, por dicha razón también es específico
del tejido que se esté excitando.
CSF (1400 ms) >
37%
10
70%
100%
10%
30 50 100 150 200 250
50%
30%
ms
Materiablanca
CSF
Grasa
Materiagris
9080
MXY

72. TIEMPOS DE RELAJACION
O El agua/líquidos tienen un T1/T2 largos. La grasa
tiene un T1 corto y un T2 más corto que el agua, el
T2 del agua es más largo que el de los líquidos
impuros que contienen moléculas más grandes.
O El T1 varía con la intensidad del campo magnético
siendo más largo en campos más intensos.
O Los tejidos enfermos (edematosos al tener más
contenido de agua tienen tiempos de relajación
más largos.

81. La relajación T1
O Es el tiempo de vuelta al equilibrio de un tejido determinado
después de la excitación
O Es el tiempo que tardan los diferentes protones en alinearse
cuando se introducen en un campo magnético.

82. O En un solido o en la grasa la red de enlaces
moleculares es abundante, los intercambios de
energía son muy rápidos y su tiempo de relajacion
T1 es corto y su señal elevada

83. O En el liquido puro como el agua o el LCR los
enlaces son menos abundantes y la perdida de
energía es menos rápida su tiempo de relajación
T1 es mas largo y su señal es débil

84. O Para un campo magnético de 1 Tesla
OGrasa 240 ms
OSustancia blanca 680 ms
OSustancia gris 800 ms
OLCR 2500 ms

85. La relajación T2
O Es el tiempo de desfase de los espines de un tejido
determinado
O Cuando acaba el pulso de RF los espines se desfasan entre si
O La disminución de la magnetización transversal T2 depende del
desfase de los espines

86. O La interacción de los espines varia con el tejido
O En un liquido puro los espines quedan en fase mas
tiempo, tendrán una señal mas intensa (T2 largo)
O Los solidos al contrario tienen T2 extremadamente
cortos
O Por esta razón el hueso no da señal en RM
O El T2 de los tejidos biológicos es alrededor de 10
veces mas corto que su T1

87. El eco
O La señal recogida por la antena es debida
a la magnetización transversal T2.
O Curva de decrecimiento de la inducción
libre o FID

88. O Esta señal desaparece rapidamente a causa
del desfase de los espines
O La disminucion de la curva es dependiente de
la homogeneidad del campo magnetico

89. O Para obtener una señal aprovechable se debe
generar una segunda señal que fuera un eco
de la primera

90. O Tras un pulso inicial de 90°, la nueva puesta en fase
se obtiene mediante un impulso de RF de 180° que
da una imagen en espejo de los spines
O El impulso se aplica cuando los spines han
comenzado ha desfasarse, van a ponerse en fase
antes de desfasarse de nuevo

91. O Este modelo define la secuencia spin-eco por que
la segunda señal es un eco de los espines
O El tiempo que separa el impulso de salida de la
lectura se llamara tiempo de eco

92. OEl eco spin es la
secuencia mas utilizada
en RM

93. O La elección del tiempo de eco ejerce una influencia
en la imagen
O Un TE largo refleja mejor las diferencias de T2 y
por consiguiente la ponderación en T2
O Un TE corto favorece la ponderación en T1

96. Imagen potenciada en T2

97. EFECTOS BIOLOGICOS DE
LA RM
O Existen riesgos relacionados con el
empleo de campos magneticos
O No se debe someter a RM
O Marcapasos
O Implantes cocleares
O Cuerpos extraños ferromagneticos
situados en un lugar peligroso (ojo)
O Clips vasculares

98. O Prótesis oculares
O Catéter de Swan-Ganz
O La mujeres embarazadas pueden someterse
a RM si es indispensable
O Consentimiento informado
O El estado actual de la ciencia no ha
demostrado ningún efecto perjudicial en el
ser humano, pero ello no asegura lo que
pueda ocurrir en el futuro

99. La obtención de la imagen

101. O Para obtener una señal de los tejidos del paciente, se debe
superponer un segundo campo magnético más débil que
tiene diferentes intensidades en diferentes secciones.
O Este campo esta producido por bobinas de gradiente, por lo
tanto en los cortes diferentes se experimenta diferente
intensidad del campo magnético y tienen frecuencias de
precesión distintas, siendo estimulados por pulsos de RF
distintos.
O El gradiente de campo que nos permite examinar un corte
especifico se llama gradiente de selección de corte.

102. O Podemos seleccionar un grosor de corte si
enviamos un amplio rango de RF, entre más
amplio más grueso el corte. También podemos
modificar la pendiente del corte manteniendo la
misma RF y obtenemos un grosor distinto.
O Utilizando el mismo pulso de RF obtenemos un
corte más delgado o más grueso.

103. O El gradiente de selección de corte
consiste en enviar otro gradiente de
campo que disminuye ya sea de Izq. a
Der o viceversa.
O Esto hace que cada columna de
protones emita las señales con una
frecuencia diferente.

104. O Utilizando un gradiente de campo adicional (gradiente
de codificación de fase) que es más intenso en la
parte de arriba que en la de abajo por un breve
momento, por lo que el protón de arriba precesara
más rápido que el de en medio y el de abajo, al
interrumpir este gradiente todo retoman la misma
frecuencia pero en distinta fase.

105. LA TRANSFORMACION DE
FOURIER.
O Es la operación matemática que permite hacer
inteligible la señal recogida por la antena, ya que
originalmente la diferencia de frecuencias están
mezcladas.
O Si expresamos la señal con relación a la frecuencia y
no al tiempo obtenemos dos picos, cada uno
especifico a un tipo de protones.

106. O El resultado final de aplicar todos estos gradientes
es una mezcla de señales diferentes con diferentes
frecuencia y diferentes fases, que por medio de la
transformación de Fourier se puede asignar a estas
señales una cierta localización del corte.
O Obteniendo así la imagen de RM.
 PERMITE PASAR LA SEÑAL DEL TIEMPO
A LA FRECUENCIA CONSERVANDO LA
INTENSIDAD.

107. LA TRANSFORMACION DE
FOURIER
O La propiedad de núcleos idénticos de resonar a una frecuencia
diferente según el medio molecular en el que se encuentren se
llama desplazamiento químico.
O La espectroscopia por RM es el estudio del desplazamiento
químico de los núcleos.

108. MEDIOS DE CONTRASTE
O PARAMAGNETICOS: El más
usado es el Gadolinio un
metal lantánido que en estado
libre es toxico pero se une a
DTPA como quelante, induce
interacciones dipolo-dipolo
acortando T1.
El disprosio Dy se encuentra en
experimentación para estudiar
perfusión cerebral.

109. MEDIOS DE CONTRASTE
O SUPERPARAMAGNETICOS: los óxidos de Fe
pueden formar nano partículas magnéticamente
ordenadas creando en los tejidos una gran
heterogeneidad magnética (↓T2 dosis dependiente).
O Se componen de una parte central (F2O3 magnetita,
Fe3O4 Maghemita, FeOOH Oxihidroxidos) y una
cubierta que determina su farmacocinética determina
su vida media que va desde 15 minutos hasta 3 días.
SPIO: Superparamagnetic Iron Oxide.
USPIO: Ultrasmall Superparamagnetic Iron Oxide.
VSOP: Very small Superparamagnetic Iron Oxide. (ensayados en Andio R-M)
MION: Monocrystalline Iron Oxide Nanoparticles. 4.6-1.2 nm.

110. SUPERPARAMAGNETICOS.

111. MEDIOS DE CONTRASTE
O Las sustancias QUELANTES encapsulan al ion
para que se libere la menor cantidad de él, su
tamaño, estructura y composición regula su
biodistribución.
O Los de bajo peso molecular (menos de 10 000 D)
después de la inyección intravascular atraviesa la
circulación pulmonar y son distribuidos por el
sistema arterial al espacio intersticial y a través
de los glomérulos renales se excretan por la
orina. No constituyen un pool sanguíneo ni tienen
especificidad en los tejidos.

112. O Agentes de bajo peso molecular con estructura
diferente pueden ser específicos, siendo eliminados
por vía hepato-biliar y renal.
O Quelantes de alto peso molecular ( 100 000 D)
difunden poco a través de los capilares, por lo que
constituyen un pool sanguíneo de contraste
magnético.AGENTES SIN ESPECIFICIDAD TISULAR.

113. O Macromoléculas con Gd: con un peso molecular de
hasta 100 000 Dalton difunde muy poco a través de
los capilares, pueden recircular en la sangre
durante varias horas, permitiendo obtener desde
angiogramas, medidas cuantitativas de volumen,
flujo y permeabilidad.
O Si hay daño endotelial, se escapa al espacio
intersticial, pudiendo caracterizar el daño tisular,
monitorizar procedimientos intervencionistas,
predecir dosis-tiempo de quimioterapia.
O NUEVOS COMPUESTOS: Gadomer-17 (se une a la
albumina) y MS-325.

115. O OXIDOS DE Fe: del torrente sanguineo pasan a
los organos del SER, son biodegradables
incorporandose al Fe del organismo, potencian
T2/T2*.
• SPIO: de 50-200nm, vida media de 5-15 min, son
fagocitados rapidamente por el SER. Ej: AMI-25,
Feridex, Feridex I.V, SHU 555.
• USPIO: son captados por nodulos linfaticos. Ej: AMI-
227, Combidex, Sinerem.
• MION: nanoparticulas recubiertas de dextrano,
internalizadas por macrofagos en el bazo, higado,
ganglios linfaticos, celulas tumorales, celulas
neuronales.

117. LOS IMANES
O Tienen intensidades de campo entre 0.5 y 1.5 T.
O El campo debe ser homogéneo y esto se expresa
con ppm (partes por millón). Cualquier
inhomogeneidad produce diferencias en la
frecuencia de precesión por lo que se pueden
realizar ajustes eléctricos y mecánicos que
mejoran esto (shimming).

118. TIPOS DE MAGNETO
O Permanentes
O aleaciones ferromagnéticas
O Inestabilidad térmica :Campos no
uniformes varía con la temperatura
O Grandes tamaños, pesados. 100 ton
para 0.3 T.
O Resistivos
O Bobina atravesada por una corriente
eléctrica .
O Presentan resistencia al paso de
corriente eléctrica por lo que se
calientan y requieren s. de
enfriamiento.
O B máx. 0.2 T
O Híbridos
O Núcleo de Fe.
B0
B0

119. MAGNETO SUPERCONDUCTOR.
O Superconducción
O Son los más utilizados,
utilizan electricidad con
un conductor especial.
O R= 0 a temperatura de –
269 ºC .
O Una vez ingresada, la
corriente continúa
indefinidamente
circulando sin necesidad
de fuente alguna.
O He y N líquido.
O Si falla el sistema de
enfriamiento hay un
aumento brusco de la
resistencia al flujo de
corriente.
Enfriador
Pantalla 80K
Pantalla 20K
Bobinas
Recarga
De Helio
Tubo de Quench
Válvula de Quench (15 psi)
Manómetro
Válvula de alivio 1/3 psi
0
-0.5
.5
1
psi
A la atmósfera
Válvula de despresurización
Torreta
de Service
Cubierta
Críostato

120. MAGNETO
SUPERCONDUCTOR
• CAMPO MAGNETICO ALTO: Mejor resolución espacial, se puede usar
en espectroscopia.
• CAMPO MAGNETICO BAJO: Mejor contraste y menor costo.

121. TIPOS DE MAGNETO
AltoHorizontal (z)>1.5Superconductor
MedioVertical (y)0.6Hibrido
MedioVertical (y)0.3Permanente
BajoVertical (y)0.2Resistivo
CostoDirección del
campo
Máximo
Campo (T)
Tipo

122. LAS BOBINAS
O De VOLUMEN: rodean completamente la parte del
cuerpo que se desea estudiar, del tamaño
aproximado del paciente, la bobina de cabeza
actúa como receptora y la corporal es la que
trasmite las ondas de RF.
O De COMPENSACION (shimming): dan mejor
homogeneidad al campo magnético.
O De GRADIENTES: producir campos magnéticos
lineales variables., permiten seleccionar el corte y
obtener la información espacial, son tres juegos.

123. LAS BOBINAS
O De GRADIENTES: 3 bobinas ortogonales.
O Sirven para ubicar espacialmente el origen de los
pulsos.
O Son las responsables del ruido dentro del iman.
B0
I
B0
I
Bobinas X e Y
Bobina Z
Y
X

124. Bobinas de Gradientes