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Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45.
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MISCELANEOS
THE HISTORY OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING FROM
FOURIER TO LAUTERBUR AND MANSFIELD: IN SCIENCE
NOBODY KNOWS WHOM HE WORKS FOR
Abstract: Magnetic resonance imaging has brought
about a revolution in medicine, particularly in imagino-
logy. In its process of development, mathematicians,
physicists, chemists, engineers, and physicians made
important contributions by working up seemingly
unrelated concepts with no current usefulness to
implement an impressive tecnique by joining together
such diverse elements as Fourier and Radon Trans-
forms; spin concept; nuclear spin; measurement of
magnetic moments in protons, neutrons, condensed
matter, and tissues; in the solving of integral equations;
backprojection; diffusion; gradients; spatial encoding;
K-space; double-pass Fourier transform, and image
construction.
As stated previously, it is highly interesting to notice
that a wide variety of scienticic disciplines have played
a vital role in the history of magnetic resonance and
that apparently unrelated discoveries pertaining to
different scientific fields-mostly without any immediate
usefulness in their respective epoch-currently have
been articulated to produce a revolution in patients
study and diagnosing. Historical rercords of magnetic
resonance constitute a vivid example of the game that
goes “Nobody knows whom he works for”.
Key words: Magnetic Resonante Imaging , bac-
kprojection, medical imaging, Fourier and Radon
Transforms
Resumen: La resonancia magnética médica ha
producido una revolución en la medicina y en parti-
cular en la imaginología. En su historia se mezclan
HistoriadelaresonanciamagnEticadeFourier
a Lauterbur y Mansfield: en Ciencias, nadie
sabe para quiEn trabaja
matemáticos, físicos, químicos, ingenieros y médi-
cos que desarrollaron conceptos sin una relación
aparente ni una utilidad inmediata y que lograron
articular una técnica de resultado impresionante,
aunando elementos tan diversos como: transforma-
das de Fourier y Radon, el concepto de spin, el spin
nuclear, la medición de los momentos magnéticos en
el neutrón, en el protón, en la materia condensada,
en los tejidos, la solución de ecuaciones integrales,
la retroproyección, la difusión, los gradientes, la
codificación de la señal en frecuencia espacial, el
espacio-K, las transformadas dobles de Fourier y
la imagen. Resulta extraordinariamente interesante
notar en la historia de la resonancia magnética la
intrincada red de personajes que participaron y que,
descubrimientos sin aparente relación en diferentes
campos, y sobre todo sin una utilidad inmediata para
la época, se articulan hoy produciendo una revolu-
ción en el estudio y diagnóstico de los pacientes en
la medicina. La historia de la resonancia magnética
es un magnífico ejemplo de que en ciencias nadie
sabe para quién trabaja.
Palabras Clave: Historia, Resonancia magnética.
Los cimientos de la resonancia magnética:
matemáticas y física
Si G y g son funciones continuamente diferen-
ciables y rápidamente convergentes a cero, entonces
se llama transformada de Fourier a:
1. Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.
2. Departamento de Imagenología. Fundación Arturo López Pérez. Santiago, Chile.
3. Departamento de Imágenes Médicas. Clínica Bellolio. Santiago, Chile.
Dr. Mauricio Canals L(1,2,3)
∞
- ∞
G (ω) = ∫ g (t) • e -iωt
dt
Canals M. Historia de la resonancia magnética de Fourier a
Lauterbur y Mansfield: En Ciencias, nadie sabe para quién
trabaja. Rev Chil Radiol 2008; 14: 39-45.
Correspondencia: Dr. Mauricio Canals L.
Casilla 653, Santiago-Chile.
mcanals@uchile.cl
Esta expresión que nos muestra cómo una
función continua se puede expresar como la suma
infinita (integral) de funciones trigonométricas basadas
en la ecuación de Euler: e iθ
= cos θ + isen θ, es una
expresión fundamental en el corazón de buena parte
de la tecnología de hoy(1,2)
. Se encuentra originada en
Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, 2008; 39-45.
40
Dr. Mauricio Canals L.
MISCELANEOS
el extenso y original trabajo del matemático francés
Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830). Fourier era
hijo de un sastre y, educado por los benedictinos, fue
ingeniero y matemático (Figura 1). Ejerció una cátedra
militar de matemáticas. Acompañó a Napoleón en su
expedición oriental de 1798 y fue nombrado goberna-
dor del Bajo Egipto. De regreso en Francia en 1801,
inició sus estudios sobre la propagación del calor
que condujeron a la publicación de su obra cumbre
en 1822: “Théorie analytique de la chaleur”. En esta
obra, Fourier estudió la ecuación diferencial del flujo
de calor y, como parte de ello, intentó demostrar que
cualquier función diferenciable puede ser expandida
en una serie trigonométrica. Trabajos posteriores de
los matemáticos Dirichet, Riemann, Lebesgue, Ardí,
Littlewood, Wiener, Frobenius, Selberg, Weil, Weyl y
Radon con su transformada (de Radon o de rayos
X) han desarrollado y completado la teoría(1,3)
. Este
paso, aparentemente irrelevante para la medicina en
su época, es esencial tanto en la tomografía com-
putada como en la resonancia magnética médica de
hoy, como podremos ver a continuación(4-11)
.
el electromagnetismo (ley de Ampère) en la cual se
describe matemáticamente la fuerza magnética interac-
tuando entre dos corrientes eléctricas. También Michael
Faraday (1791-1867), un químico y físico prácticamente
autodidacta, estudió las leyes del magnetismo y logró en
1831 inducir electricidad en un conductor haciendo pasar
corriente por un conductor cercano, fenómeno conocido
como inducción electromagnética, mostrando además
cómo un imán podía inducir corriente en un conductor.
A estos notables descubrimientos que consolidaron al
electromagnetismo como una rama de la física, hay
que agregar los nombres de aquellos que dieron vida
a la electricidad y el electromagnetismo durante los
siglos XVIII y XIX. Entre ellos destacan hombres como
Benjamín Franklin (1706-1790) con sus investigaciones
primigenias de electricidad; Charles Coulomb (1736-
1806) con el estudio de las fuerzas electrostáticas;
Alessandro Volta (1745-1827) con su invención de la
batería; Luigi Galvani (1737-1798) con sus estudios
de la relación entre actividad muscular y electricidad;
Thomas Edison (1847-1931) con sus avances hacia el
tendido eléctrico y la invención del bulbo eléctrico; Georg
S. Ohm (1787-1854) con sus estudios de la resistencia
eléctrica; G.R. Kirchhoff (1824-1887) con sus leyes de
conducción en los circuitos; H.K. Onnes (1853-1926) con
el descubrimiento de la superconducción; Nikola Tesla
(1856-1943) con sus trabajos en ondas electromagné-
ticas; Edwin.H. Hall (1855-1938) con sus experimentos
de campo eléctrico; Heinrich Hertz (1857-1894) y Ja-
mes C. Maxwell (1831-1879) y sus trabajos en ondas
electromagnéticas; Joseph Henry (1797-1878) con sus
trabajos en inducción magnética; Pierre E Weiss con
sus trabajos en ferromagnetismo; Heinrich Lenz (1804-
1865) con sus trabajos de inducción electromagnética.
Todos ellos contribuyeron al desarrollo de la tecnología
que hoy hace posible la aplicación de la resonancia
magnética en medicina.
Las preguntas desde la física del núcleo
Wolfganf Pauli (1900-1930) fue un gran físico
Figura 1. Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830),
ingeniero y matemático francés, estudioso de la trans-
ferencia de calor. http://virtual.uptc.edu.co
Figura 2. Hans Christian Oersted (1777-1851) químico y físico
danés, descubridor del electromagnetismo. www/cozmo.dk.
Un poco antes que Fourier, en 1820, Hans Christian
Oersted (1777-1851) químico y físico danés (Figura 2),
haciendo una demostración a sus alumnos, adjuntó una
pila eléctrica a un cable conductor que se encontraba
cerca de una brújula observando que la aguja se movía
en dirección al cable, descubriendo la relación entre la
electricidad y magnetismo. Este último fenómeno ya era
conocido por las civilizaciones del Asia Menor donde, en
una región llamada Magnesia, se reportaban algunas
rocas que se atraían entre sí. Se las llamó magnets
(imanes) aludiendo al lugar de su descubrimiento(12)
.
Andre Marie Ampère (1775-1836) profesor de física y
química en el Instituto de Bourg, y después profesor
de matemáticas en la Escuela Politécnica de París, al
tomar conocimiento del descubrimiento de Oersted,
elaboró una completa teoría sobre el fenómeno que
hemos mencionado. En ésta, formuló una ley sobre
Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45.
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MISCELANEOS
austríaco, profesor de la Universidad de Hamburgo
(Figura 3), muy conocido actualmente por la pro-
posición del cuarto número cuántico “el spin del
electrón” (1924) y su famoso principio de exclusión
que rige la posible posición de los electrones en los
orbitales atómicos (1925): “dos electrones en un
mismo átomo no pueden tener los mismos números
cuánticos”. Cuando Niels Bohr (1885-1962), Max Plank
(1858-1947) y Albert Einstein (1879-1955) ya habían
planteado el modelo atómico (1913), la cuantización
de la energía y la famosa relación entre energía y
masa (E = mc2
) respectivamente, Pauli, en los años
veinte demostró que muchas de las características de
la estructura hiperfina de los espectros atómicos se
podían explicar si los núcleos atómicos presentaban
también spin y su respectivo momento magnético.
Con posterioridad, en 1933, refinamientos del expe-
rimento de Otto Stern (1888-1969) y Walther Gerlach
(1889-1979) que consiste en la separación de haces
de átomos en un campo magnético no homogéneo
de acuerdo a la orientación del momento magnético
de sus electrones desapareados, confirmaron dicha
proposición y calcularon valores aproximados para
el momento magnético del protón(13)
. La proposición
de la existencia de un spin nuclear sería fundamental
en el posterior progreso del área.
el experimento debió haber sido mayor que 1400 °K
y que la relajación spin-plasma fue mayor que 10-2s
.
Hoy se sabe que efectivamente LiF posee una
relajación longitudinal anormalmente lenta, lo que
implica tiempos anormalmente elevados para medir
su resonancia magnética nuclear. En septiembre de
1937, Gorter visitó a Isidor Isaac Rabi (1898-1988),
físico estadounidense (Figura 5), en su laboratorio
de la Universidad de Columbia. Esta visita fue muy
fructífera pues en el intercambio de opiniones entre
estos dos físicos, Gorter le sugirió a Rabi en vez de
cambiar el estado Zeeman de las partículas pasando
un haz a través de un campo estático pobremente
definido, hacerlo irradiando la transición del dipolo
magnético entre dos estados Zeeman, como en su
propio infructuoso experimento. En 1938, Rabi et al
publicaron sus resultados exitosos en el artículo “A
new method of measuring nuclear moment”, deno-
minando a la resonancia nuclear magnética, espec-
troscopia por radiofrecuencia. Al final del artículo
estos autores agradecen a Gorter(13)
. Isidor I. Rabi,
recibió en 1944 el premio Nobel de Física por este
importante avance.
Figura 3. Wolfganf Pauli (1900-1930) gran físico austriaco,
profesor de la Universidad de Hamburgo (Figura 2), quien
propuso el cuarto número cuántico “el spin del electrón” y
la existencia del spin nuclear. www.fnal.gov.
Figura 4. Cornelius Jacobo Gorter (1907-1980), físico
alemán quien trato de medir el spin del protón e inspiró el
trabajo posterior en el tema.
Figura 5. Isidor Isaac Rabi ( 1898-1988), físico estadoun-
idense, quién logró medir el spin del núcleo. Premio Nóbel
de Física 1944. www.student-consolidation.net/
Cornelius Jacobo Gorter (1907-1980), físico alemán
(Figura 4), intentó medir la resonancia magnética de
núcleos de 1
H y 7
Li en cristales de K[Al(SO4
)2
]12H2
O
(alumbre potásico) y LiF respectivamente, sin éxito(14)
.
En su artículo de 1936 él escribió:
“The only reasonable explanation of this negati-
ve result is that the absorption of energy by the
nuclear spin disturbs the Boltzmann distribution
over the nuclear energy levels”.
Una explicación actualmente considerada
correcta(13)
. Propuso que la temperatura nuclear en
Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, 2008; 39-45.
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Dr. Mauricio Canals L.
MISCELANEOS
En 1940, Luis W Alvarez y Félix Bloch, publican un
método cuantitativo para medir el momento magnético
del neutrón(12,15,16)
. Sin embargo, la segunda guerra
mundial interrumpió los estudios en este campo por
un tiempo; después de terminada ésta en 1945, dos
grupos de Estados Unidos, uno de Stanford dirigido
por el físico suizo Félix Bloch y otro de Harvard dirigido
por Edward M Purcell, ingeniero eléctrico estadouni-
dense, retomaron la investigación de medir resonancia
magnética en materia condensada(17)
. Ambos grupos
lo consiguieron independientemente en diciembre de
1945, por métodos completamente diferentes. Mien-
tras el grupo de Purcell repitió esta vez con éxito la
experiencia de Gorter(18)
, obteniendo una señal RNM
del protón en materia condensada, el grupo de Bloch
diseñó un experimento diferente en el que la detección
de la señal se realizaba a través de la fuerza elec-
tromotriz inducida por la precesión de los núcleos en
una bobina receptora. El grupo de Bloch llamó a este
método inducción nuclear(19)
. Los artículos en que dan
cuenta de sus resultados aparecieron juntos en la re-
vista Physical Review en enero de 1946: “Resonance
absorption by nuclear magnetic moments in a solid de
Purcell et al(18)
y “Nuclear induction” de Bloch et al(19)
.
En 1952, EM. Purcell y F Bloch recibieron el premio
Nobel de Física (Figura 6 y 7). En la Universidad de
Kazan, de la ex-Unión Soviética, Yevgeni Zavoisky
también realizó un intento para medir la resonancia
magnética, aunque sin éxito(12,16)
.
La físico-química y el fantasma de Fourier
El siguiente avance se le debe a E. L. Hahn en
1949(20)
quien siguió la idea de Bloch, de producir una
corta excitación mediante un pulso de radiofrecuencia,
induciendo una señal hoy conocida como FID (Free
Induction Decay), base de las secuencias usadas
actualmente. El trabajo de E. Hahn se publicó como
una carta al editor en Physical Review en 1950. En
enero de 1950 se dio a conocer también por dos grupos
independientes en el mismo número de la revista Phy-
sical Review: “The dependence of a nuclear magnetic
resonance frequency upon chemical compound”, de
W.G. Proctor y F.C. Yu(21)
, estudiantes de Bloch en
Stanford y “Dependence of the 19
F nuclear resonante
position on chemical compound” de W. C. Dickinson del
MIT(22)
. En el primero se da cuenta del desplazamiento
químico del 15
N y en el segundo del mismo fenómeno
en el 19
F. También en ese año, HS Gutowsky y CJ Ho-
ffman(23)
descubrieron la naturaleza química asociada
al desplazamiento químico, describiendo el fenómeno
conocido como acoplamiento escalar spin-spin, que
ocurre cuando dos grupos de protones no equivalentes
producen desdoblamiento mutuo de sus señales, de
gran utilidad analítica en RM química.
En 1965, se publicó un trabajo que recién hoy
comienza a tener repercusiones en medicina. Se trata
de “Spin difussion meassurements: spin echoes in
the presence of a time-dependent field gradient” de
E. O. Stejskal y J. E. Tanner(24)
donde se establece la
secuencia básica de las señales de difusión del protón,
hoy de gran interés en RM médica. Sin embargo, en
1966 se publica un extraordinario avance que cambiaría
la dirección del desarrollo de la RM: “Application of
Fourier transform spectroscopy to magnetic resonance”
en Review of Scientific Instruments de Richard R Ernst
y Wess W Anderson(25,26)
. Curiosamente, este trabajo
fundamental fue rechazado dos veces en el Journal of
Chemical Physics por ser muy técnico y no lo suficien-
temente original(25)
. En este trabajo, los investigadores
aplican una nueva técnica de transformada de Fourier
a la espectroscopía por RM. Utilizando la FID de Hahn
y analizando la transformada de la respuesta del siste-
ma, aumentando la razón señal/ruido además de abrir
las puertas al análisis computacional de las señales,
reduciendo significativamente el tiempo de registro. Sin
embargo, en palabras de Ernst: “cuando uno considera
el complicado tratamiento de los datos adquiridos en
un computador CAT 400, en papel, luego siendo trans-
feridos a tarjetas perforadas a un IBM San José, luego
traspasados a cinta magnética en el Service Bureau
Corporation, Palo Alto, para realizar la transformada
de Fourier en un IBM 7090 y dibujados en un Calcom
Plotter, nadie podría haber estado convencido de un
ahorro en tiempo”(25)
. El físico-químico suizo Richard R.
Ernst fue distinguido con el premio Nobel de Química
de 1991 (Figura 8) por su gran contribución al avance
de la espectroscopía por RM. El trabajo de Ernst, pone
de relevancia la importancia del trabajo de Fourier y,
Figura 7. Edward M. Pur-
cell , ingeniero eléctrico.
Junto con Bloch lograron
medir la resonancia mag-
nética en materia con-
densada. Recibieron el
Premio Nóbel de Física
en 1952. http://sisbib.
unmsm.edu.pe/
Figura 6. Félix Bloch, físico
suizo.
Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45.
43
MISCELANEOS
sin duda repercute en todo el desarrollo posterior de
la técnica, no sólo en la química, donde permaneció
muchos años y sigue desarrollándose, sino también
en la medicina.
Entre 1963 y 1971 Mallard en conjunto con P.D.
Cook primero, con M. Kent después y luego con J.
Hutchison mostraron las diferencias en los espectros
de resonancia de los electrones (electrón spin reso-
nance) entre tumores de hígado y riñón y fallaron al
intentar obtener señales de un ratón vivo(27)
. En 1971,
apareció en escena Raymond V. Damadian (Figura
10) con un trabajo hoy clásico y que, como se refleja
en los trabajos posteriores de Mallard y de Hollis, fue
un aporte desafiante que estimuló el desarrollo pos-
terior de la RM. Se publicó en Science bajo el título
“Tumor detection by nuclear magnetic resonance”(28)
.
Aquí, Damadian propone: “Las medidas de resonancia
spin-eco pueden ser usadas como un método para
discriminar entre tumores malignos y tejido normal”. El
encontró diferencias en T1 y T2 entre seis muestras
de tejidos normales y dos tumores sólidos del hígado
y el riñon de la rata. Además, comparó fibroadeno-
mas con dichos tumores, encontrando que también
se diferenciaban de ellos. Así, los valores de T1 y T2
de tumores se encontraban fuera del rango de los
valores normales y de los fibroadenomas. Damadian
apodó al método analítico para diferenciar los valores
de relajación “FONAR” (field focused nuclear mag-
netic resonance). Sus resultados los corroboró con
tejido humano en 1974(29)
. Siguió trabajando con su
equipo construyendo el primer tomógrafo de RM de
cuerpo entero que llamaron “el indomable” (Figura
10), obteniendo la imagen de un tumor en una rata,
publicada en la revista Science en 1976.
Figura 8. Richar R. Ernst, físico-químico suizo, quien
aplicó una nueva técnica de transformada de Fourier a la
espectroscopía por RNM, sentando las bases de toda la
tecnología moderna. Además participó en la creación del
algoritmo actual de transformación de la señal a la imagen
mediante transformadas dobles de Fourier. Premio Nobel
de Química 1991. http://pedagogie.ac-montpellier.fr/
La era médica
La era médica comienza con Eric Odeblad y
Gunnar Lindstrom(2)
, el primero médico y fisiólogo
suizo (Figura 9), muy reconocido por sus estudios de
las propiedades físico-químicas e inmunológicas del
moco cervical. Ambos, en 1955 obtuvieron espectros
del protón de eritrocitos, músculo e hígado de ratas y
fluidos humanos. Posteriormente a éste y otro trabajo
pionero del mismo Odeblad, Lindstrom y B. N. Bhar
en1956, en la década de 1960 comenzaron a trabajar
los grupos de Jhon Mallard y Jim M.S. Hutchison,
ambos físicos, en la Universidad de Aberdeen en
Escocia, el médico Raymon V. Damadian en el Do-
wnstate Medical Center de Brooklyn y el bioquímico
Donald P. Hollis en la Universidad John Hopkins de
Baltimore.
Figura 9. Erick
Odeblad, médico
y fisiólogo suizo,
pionero en medir
la señal de reso-
nancia en tejidos
humanos. www.
woomb.org
Figura 10. Raymond Damadian, médico estadounidense
quien inició la caracterización de los tumores por medio
de RM y gran partícipe en la génesis de los equipos de
RM. www.elmundo.es
Después de 1971, influenciado por el trabajo
de Damadian, Mallard exploró las diferencias de
resonancia del protón entre tejidos cancerosos y
normales encontrando resultados menos claros que
los que reportó Damadian en 1971, explicando que
Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, 2008; 39-45.
44
Dr. Mauricio Canals L.
MISCELANEOS
gran parte de las diferencias en T1 eran dadas por
la presencia de agua en estos tejidos(27)
. En 1973
Mallard exploró la posibilidad de obtener imágenes
(algo después que Lauterbur) y en 1974 con Hutchi-
son, la primera imagen de un ratón completo. Hollis
y colaboradores entre 1972 y 1974 estudiaron las
propiedades de relajación spin-lattice (T1) de diver-
sos tejidos cancerosos, encontrando mayores T1 y
exploraron su relación con el contenido de agua en
los tejidos(30,31)
.
El avance fundamental para la medicina se produjo
cuando el químico estadounidense Paul Lauterbur,
en la Universidad de New York, tuvo la idea de codi-
ficar espacialmente la señal mediante la aplicación
de gradientes magnéticos y después reconstruir la
imagen en forma similar a la tomografía computada.
En su trabajo “Image formation by induced local in-
teractions; example employing magnetic resonance”
publicado en la revista Nature en 1973(9)
, mostró que
agregando campos magnéticos adicionales al campo
principal y obteniendo un conjunto de proyecciones
de la distribución de la señal de dos tubos de prueba
conteniendo agua normal dentro de un contenedor de
agua deuterada, se podía reconstruir una imagen por
medio de retroproyección filtrada (similar a la tomografía
computada). Llamó a su método Zeugmatografía (de
zeugma= unión), refiriéndose a la unión de un campo
magnético con la radiofrecuencia. Como muchas veces
sucede, primero su artículo fue rechazado, pero ante
la persistencia de Lauterbur, finalmente se publicó.
En este punto es importante recordar que la recons-
trucción de imágenes RM está sustentada en la de la
tomografía computada, es decir en el trabajo fecundo
de Johan Radon quien en 1917 demostró la posibilidad
de reconstrucción tridimensional de un objeto a partir
de un juego infinito de sus proyecciones(3)
y de Allan
M. Cormack (premio Nobel junto a G Hounsfield en
1979 por la invención de la tomografía computada),
quien resolvió en 1963 y 1964, el problema de conocer
el interior de una región a partir de conocer sus pro-
yecciones(4,5,7)
. Este, en dos brillantes artículos mostró
cómo resolver el conjunto de ecuaciones integrales
generadas por la atenuación de un conjunto de voxels
dispuestos en línea, uno al lado del otro, en función
del ángulo de rotación de la proyección, mediante
transformadas de Radon-Fourier, series de Fourier y
el uso de polinomios de Tschebycheff.
	 Peter Mansfield, físico inglés, en el mismo
año 1973, descubrió en forma independiente que
el uso de gradientes de campo magnético producía
señales que podrían ser analizadas directamente
para proveer la información espacial, incluyendo una
descripción matemática de la transformación de una
señal temporal a la representación espacial, introdu-
ciendo el concepto del espacio-K(10)
. Posteriormente
siguió trabajando en la selección del corte y en 1976
propuso las secuencias EPI (eco-planar imaging),
o como llenar el espacio-K en forma rapidísima, en
un solo disparo (“single shot”)(11)
.
	 Peter Mansfield y Paul Lauterbur posteriormente
siguieron contribuyendo al desarrollo de la RM, con
gran número de artículos en la revista Physics in Me-
dicine and Biology y en un artículo clásico, Mansfield y
A.A. Maudsley en 1977 publicaron la primera imagen
seccional de una región de la anatomía humana, un
dedo(32)
. P. Mansfield y P. Lauterbur fueron galardonados
con el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 2003
(Figura 11)(33)
. Sin duda, Raymond Damadian, es junto
a Lauterbur y Mansfield, uno de los responsables de
la aplicación médica de la RM. Lamentablemente, no
recibió el premio Nobel junto a estos dos investigado-
res, y se enfrascó en una ácida polémica, intentando
por diversos medios publicitarios ser declarado el
padre de dicha técnica. Algunos autores atribuyen el
hecho a la personalidad exuberante de Damadian o a
que el Nobel se otorgó por llevar la RM a una imagen
medicamente útil y no por la aplicación al diagnóstico
diferencial entre tejido tumoral y sano. Sea esto cierto
o no, en la entrega de premios Nobel, siempre hay
personajes que han sido dejados de lado, entre ellos,
tal vez la más emblemática es la cristalógrafa Rosalind
Franklin, esencial en el gran descubrimiento del siglo
XX, la doble hélice del DNA.
	 Los hallazgos de Mansfield y Lauterbur y del
mismo Damadian aceleraron el desarrollo de la técnica.
En 1977, W. Hinshaw et al.(34)
publicaron imágenes de
RM de la muñeca, R. Damadian logró reconstruir la
imagen del tórax y P. Mansfield desarrolló las secuencias
EPI. R. C. Hawkes y Moore et al en 1980 obtuvieron
las primeras imágenes de la cabeza(35)
y en 1981 se
instaló el primer prototipo de tomógrafo por RM en el
Hospital Hammersmith de Londres, dando inicio a los
estudios pioneros de Graeme M. Vides, Ian R. Young
en el departamento dirigido por el profesor Robert E
Steiner(12,16)
. Sin embargo, en este período también
hay que destacar un avance extraordinariamente
relevante, que es base de la tecnología actual: Anil
Kumar, Dieter Welti y R. Ernst, publicaron el artículo
“NMR Fourier Zeugmatography” en donde sustituyen
el algoritmo de retroproyección basado en la trans-
formada de Radon-Fourier, por el uso de gradientes
magnéticos codificadores y transformadas dobles de
Fourier para reconstituir la imagen, lo que es la base
de la formación actual de imágenes(8)
.
	 La RM de hoy se nutre de los descubrimien-
tos logrados por todos estos grandes investigadores:
matemáticos, físicos, químicos, ingenieros y médicos,
y probablemente lo seguirá haciendo, incorporando
estos avances en las nuevas técnicas que se están
desarrollando. Resulta extraordinariamente interesante
notar en la historia de la RM la intrincada red de per-
sonajes que participaron y que, descubrimientos sin
aparente relación en diferentes campos y sobre todo, sin
una utilidad inmediata para la época, se articulan hoy
produciendo una revolución en el estudio y diagnóstico
de los pacientes. La RM médica está demostrando
Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45.
45
MISCELANEOS
Figura 11. P. Mansfield y P. Lauterbur, los inventores de
la técnica de MRI, galardonados con el premio Nóbel de
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como la capacidad de realizar estudios funcionales,
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e incluso es posible el desarrollo de estudios de re-
sonancia de otros núcleos como 13
C, 19
F, 31
P y 27
Na,
por lo que probablemente se encuentra hoy en los
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  • 1. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45. 39 MISCELANEOS THE HISTORY OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING FROM FOURIER TO LAUTERBUR AND MANSFIELD: IN SCIENCE NOBODY KNOWS WHOM HE WORKS FOR Abstract: Magnetic resonance imaging has brought about a revolution in medicine, particularly in imagino- logy. In its process of development, mathematicians, physicists, chemists, engineers, and physicians made important contributions by working up seemingly unrelated concepts with no current usefulness to implement an impressive tecnique by joining together such diverse elements as Fourier and Radon Trans- forms; spin concept; nuclear spin; measurement of magnetic moments in protons, neutrons, condensed matter, and tissues; in the solving of integral equations; backprojection; diffusion; gradients; spatial encoding; K-space; double-pass Fourier transform, and image construction. As stated previously, it is highly interesting to notice that a wide variety of scienticic disciplines have played a vital role in the history of magnetic resonance and that apparently unrelated discoveries pertaining to different scientific fields-mostly without any immediate usefulness in their respective epoch-currently have been articulated to produce a revolution in patients study and diagnosing. Historical rercords of magnetic resonance constitute a vivid example of the game that goes “Nobody knows whom he works for”. Key words: Magnetic Resonante Imaging , bac- kprojection, medical imaging, Fourier and Radon Transforms Resumen: La resonancia magnética médica ha producido una revolución en la medicina y en parti- cular en la imaginología. En su historia se mezclan HistoriadelaresonanciamagnEticadeFourier a Lauterbur y Mansfield: en Ciencias, nadie sabe para quiEn trabaja matemáticos, físicos, químicos, ingenieros y médi- cos que desarrollaron conceptos sin una relación aparente ni una utilidad inmediata y que lograron articular una técnica de resultado impresionante, aunando elementos tan diversos como: transforma- das de Fourier y Radon, el concepto de spin, el spin nuclear, la medición de los momentos magnéticos en el neutrón, en el protón, en la materia condensada, en los tejidos, la solución de ecuaciones integrales, la retroproyección, la difusión, los gradientes, la codificación de la señal en frecuencia espacial, el espacio-K, las transformadas dobles de Fourier y la imagen. Resulta extraordinariamente interesante notar en la historia de la resonancia magnética la intrincada red de personajes que participaron y que, descubrimientos sin aparente relación en diferentes campos, y sobre todo sin una utilidad inmediata para la época, se articulan hoy produciendo una revolu- ción en el estudio y diagnóstico de los pacientes en la medicina. La historia de la resonancia magnética es un magnífico ejemplo de que en ciencias nadie sabe para quién trabaja. Palabras Clave: Historia, Resonancia magnética. Los cimientos de la resonancia magnética: matemáticas y física Si G y g son funciones continuamente diferen- ciables y rápidamente convergentes a cero, entonces se llama transformada de Fourier a: 1. Facultad de Ciencias, Universidad de Chile. 2. Departamento de Imagenología. Fundación Arturo López Pérez. Santiago, Chile. 3. Departamento de Imágenes Médicas. Clínica Bellolio. Santiago, Chile. Dr. Mauricio Canals L(1,2,3) ∞ - ∞ G (ω) = ∫ g (t) • e -iωt dt Canals M. Historia de la resonancia magnética de Fourier a Lauterbur y Mansfield: En Ciencias, nadie sabe para quién trabaja. Rev Chil Radiol 2008; 14: 39-45. Correspondencia: Dr. Mauricio Canals L. Casilla 653, Santiago-Chile. mcanals@uchile.cl Esta expresión que nos muestra cómo una función continua se puede expresar como la suma infinita (integral) de funciones trigonométricas basadas en la ecuación de Euler: e iθ = cos θ + isen θ, es una expresión fundamental en el corazón de buena parte de la tecnología de hoy(1,2) . Se encuentra originada en
  • 2. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, 2008; 39-45. 40 Dr. Mauricio Canals L. MISCELANEOS el extenso y original trabajo del matemático francés Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830). Fourier era hijo de un sastre y, educado por los benedictinos, fue ingeniero y matemático (Figura 1). Ejerció una cátedra militar de matemáticas. Acompañó a Napoleón en su expedición oriental de 1798 y fue nombrado goberna- dor del Bajo Egipto. De regreso en Francia en 1801, inició sus estudios sobre la propagación del calor que condujeron a la publicación de su obra cumbre en 1822: “Théorie analytique de la chaleur”. En esta obra, Fourier estudió la ecuación diferencial del flujo de calor y, como parte de ello, intentó demostrar que cualquier función diferenciable puede ser expandida en una serie trigonométrica. Trabajos posteriores de los matemáticos Dirichet, Riemann, Lebesgue, Ardí, Littlewood, Wiener, Frobenius, Selberg, Weil, Weyl y Radon con su transformada (de Radon o de rayos X) han desarrollado y completado la teoría(1,3) . Este paso, aparentemente irrelevante para la medicina en su época, es esencial tanto en la tomografía com- putada como en la resonancia magnética médica de hoy, como podremos ver a continuación(4-11) . el electromagnetismo (ley de Ampère) en la cual se describe matemáticamente la fuerza magnética interac- tuando entre dos corrientes eléctricas. También Michael Faraday (1791-1867), un químico y físico prácticamente autodidacta, estudió las leyes del magnetismo y logró en 1831 inducir electricidad en un conductor haciendo pasar corriente por un conductor cercano, fenómeno conocido como inducción electromagnética, mostrando además cómo un imán podía inducir corriente en un conductor. A estos notables descubrimientos que consolidaron al electromagnetismo como una rama de la física, hay que agregar los nombres de aquellos que dieron vida a la electricidad y el electromagnetismo durante los siglos XVIII y XIX. Entre ellos destacan hombres como Benjamín Franklin (1706-1790) con sus investigaciones primigenias de electricidad; Charles Coulomb (1736- 1806) con el estudio de las fuerzas electrostáticas; Alessandro Volta (1745-1827) con su invención de la batería; Luigi Galvani (1737-1798) con sus estudios de la relación entre actividad muscular y electricidad; Thomas Edison (1847-1931) con sus avances hacia el tendido eléctrico y la invención del bulbo eléctrico; Georg S. Ohm (1787-1854) con sus estudios de la resistencia eléctrica; G.R. Kirchhoff (1824-1887) con sus leyes de conducción en los circuitos; H.K. Onnes (1853-1926) con el descubrimiento de la superconducción; Nikola Tesla (1856-1943) con sus trabajos en ondas electromagné- ticas; Edwin.H. Hall (1855-1938) con sus experimentos de campo eléctrico; Heinrich Hertz (1857-1894) y Ja- mes C. Maxwell (1831-1879) y sus trabajos en ondas electromagnéticas; Joseph Henry (1797-1878) con sus trabajos en inducción magnética; Pierre E Weiss con sus trabajos en ferromagnetismo; Heinrich Lenz (1804- 1865) con sus trabajos de inducción electromagnética. Todos ellos contribuyeron al desarrollo de la tecnología que hoy hace posible la aplicación de la resonancia magnética en medicina. Las preguntas desde la física del núcleo Wolfganf Pauli (1900-1930) fue un gran físico Figura 1. Jean Baptiste Joseph Fourier (1768-1830), ingeniero y matemático francés, estudioso de la trans- ferencia de calor. http://virtual.uptc.edu.co Figura 2. Hans Christian Oersted (1777-1851) químico y físico danés, descubridor del electromagnetismo. www/cozmo.dk. Un poco antes que Fourier, en 1820, Hans Christian Oersted (1777-1851) químico y físico danés (Figura 2), haciendo una demostración a sus alumnos, adjuntó una pila eléctrica a un cable conductor que se encontraba cerca de una brújula observando que la aguja se movía en dirección al cable, descubriendo la relación entre la electricidad y magnetismo. Este último fenómeno ya era conocido por las civilizaciones del Asia Menor donde, en una región llamada Magnesia, se reportaban algunas rocas que se atraían entre sí. Se las llamó magnets (imanes) aludiendo al lugar de su descubrimiento(12) . Andre Marie Ampère (1775-1836) profesor de física y química en el Instituto de Bourg, y después profesor de matemáticas en la Escuela Politécnica de París, al tomar conocimiento del descubrimiento de Oersted, elaboró una completa teoría sobre el fenómeno que hemos mencionado. En ésta, formuló una ley sobre
  • 3. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45. 41 MISCELANEOS austríaco, profesor de la Universidad de Hamburgo (Figura 3), muy conocido actualmente por la pro- posición del cuarto número cuántico “el spin del electrón” (1924) y su famoso principio de exclusión que rige la posible posición de los electrones en los orbitales atómicos (1925): “dos electrones en un mismo átomo no pueden tener los mismos números cuánticos”. Cuando Niels Bohr (1885-1962), Max Plank (1858-1947) y Albert Einstein (1879-1955) ya habían planteado el modelo atómico (1913), la cuantización de la energía y la famosa relación entre energía y masa (E = mc2 ) respectivamente, Pauli, en los años veinte demostró que muchas de las características de la estructura hiperfina de los espectros atómicos se podían explicar si los núcleos atómicos presentaban también spin y su respectivo momento magnético. Con posterioridad, en 1933, refinamientos del expe- rimento de Otto Stern (1888-1969) y Walther Gerlach (1889-1979) que consiste en la separación de haces de átomos en un campo magnético no homogéneo de acuerdo a la orientación del momento magnético de sus electrones desapareados, confirmaron dicha proposición y calcularon valores aproximados para el momento magnético del protón(13) . La proposición de la existencia de un spin nuclear sería fundamental en el posterior progreso del área. el experimento debió haber sido mayor que 1400 °K y que la relajación spin-plasma fue mayor que 10-2s . Hoy se sabe que efectivamente LiF posee una relajación longitudinal anormalmente lenta, lo que implica tiempos anormalmente elevados para medir su resonancia magnética nuclear. En septiembre de 1937, Gorter visitó a Isidor Isaac Rabi (1898-1988), físico estadounidense (Figura 5), en su laboratorio de la Universidad de Columbia. Esta visita fue muy fructífera pues en el intercambio de opiniones entre estos dos físicos, Gorter le sugirió a Rabi en vez de cambiar el estado Zeeman de las partículas pasando un haz a través de un campo estático pobremente definido, hacerlo irradiando la transición del dipolo magnético entre dos estados Zeeman, como en su propio infructuoso experimento. En 1938, Rabi et al publicaron sus resultados exitosos en el artículo “A new method of measuring nuclear moment”, deno- minando a la resonancia nuclear magnética, espec- troscopia por radiofrecuencia. Al final del artículo estos autores agradecen a Gorter(13) . Isidor I. Rabi, recibió en 1944 el premio Nobel de Física por este importante avance. Figura 3. Wolfganf Pauli (1900-1930) gran físico austriaco, profesor de la Universidad de Hamburgo (Figura 2), quien propuso el cuarto número cuántico “el spin del electrón” y la existencia del spin nuclear. www.fnal.gov. Figura 4. Cornelius Jacobo Gorter (1907-1980), físico alemán quien trato de medir el spin del protón e inspiró el trabajo posterior en el tema. Figura 5. Isidor Isaac Rabi ( 1898-1988), físico estadoun- idense, quién logró medir el spin del núcleo. Premio Nóbel de Física 1944. www.student-consolidation.net/ Cornelius Jacobo Gorter (1907-1980), físico alemán (Figura 4), intentó medir la resonancia magnética de núcleos de 1 H y 7 Li en cristales de K[Al(SO4 )2 ]12H2 O (alumbre potásico) y LiF respectivamente, sin éxito(14) . En su artículo de 1936 él escribió: “The only reasonable explanation of this negati- ve result is that the absorption of energy by the nuclear spin disturbs the Boltzmann distribution over the nuclear energy levels”. Una explicación actualmente considerada correcta(13) . Propuso que la temperatura nuclear en
  • 4. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, 2008; 39-45. 42 Dr. Mauricio Canals L. MISCELANEOS En 1940, Luis W Alvarez y Félix Bloch, publican un método cuantitativo para medir el momento magnético del neutrón(12,15,16) . Sin embargo, la segunda guerra mundial interrumpió los estudios en este campo por un tiempo; después de terminada ésta en 1945, dos grupos de Estados Unidos, uno de Stanford dirigido por el físico suizo Félix Bloch y otro de Harvard dirigido por Edward M Purcell, ingeniero eléctrico estadouni- dense, retomaron la investigación de medir resonancia magnética en materia condensada(17) . Ambos grupos lo consiguieron independientemente en diciembre de 1945, por métodos completamente diferentes. Mien- tras el grupo de Purcell repitió esta vez con éxito la experiencia de Gorter(18) , obteniendo una señal RNM del protón en materia condensada, el grupo de Bloch diseñó un experimento diferente en el que la detección de la señal se realizaba a través de la fuerza elec- tromotriz inducida por la precesión de los núcleos en una bobina receptora. El grupo de Bloch llamó a este método inducción nuclear(19) . Los artículos en que dan cuenta de sus resultados aparecieron juntos en la re- vista Physical Review en enero de 1946: “Resonance absorption by nuclear magnetic moments in a solid de Purcell et al(18) y “Nuclear induction” de Bloch et al(19) . En 1952, EM. Purcell y F Bloch recibieron el premio Nobel de Física (Figura 6 y 7). En la Universidad de Kazan, de la ex-Unión Soviética, Yevgeni Zavoisky también realizó un intento para medir la resonancia magnética, aunque sin éxito(12,16) . La físico-química y el fantasma de Fourier El siguiente avance se le debe a E. L. Hahn en 1949(20) quien siguió la idea de Bloch, de producir una corta excitación mediante un pulso de radiofrecuencia, induciendo una señal hoy conocida como FID (Free Induction Decay), base de las secuencias usadas actualmente. El trabajo de E. Hahn se publicó como una carta al editor en Physical Review en 1950. En enero de 1950 se dio a conocer también por dos grupos independientes en el mismo número de la revista Phy- sical Review: “The dependence of a nuclear magnetic resonance frequency upon chemical compound”, de W.G. Proctor y F.C. Yu(21) , estudiantes de Bloch en Stanford y “Dependence of the 19 F nuclear resonante position on chemical compound” de W. C. Dickinson del MIT(22) . En el primero se da cuenta del desplazamiento químico del 15 N y en el segundo del mismo fenómeno en el 19 F. También en ese año, HS Gutowsky y CJ Ho- ffman(23) descubrieron la naturaleza química asociada al desplazamiento químico, describiendo el fenómeno conocido como acoplamiento escalar spin-spin, que ocurre cuando dos grupos de protones no equivalentes producen desdoblamiento mutuo de sus señales, de gran utilidad analítica en RM química. En 1965, se publicó un trabajo que recién hoy comienza a tener repercusiones en medicina. Se trata de “Spin difussion meassurements: spin echoes in the presence of a time-dependent field gradient” de E. O. Stejskal y J. E. Tanner(24) donde se establece la secuencia básica de las señales de difusión del protón, hoy de gran interés en RM médica. Sin embargo, en 1966 se publica un extraordinario avance que cambiaría la dirección del desarrollo de la RM: “Application of Fourier transform spectroscopy to magnetic resonance” en Review of Scientific Instruments de Richard R Ernst y Wess W Anderson(25,26) . Curiosamente, este trabajo fundamental fue rechazado dos veces en el Journal of Chemical Physics por ser muy técnico y no lo suficien- temente original(25) . En este trabajo, los investigadores aplican una nueva técnica de transformada de Fourier a la espectroscopía por RM. Utilizando la FID de Hahn y analizando la transformada de la respuesta del siste- ma, aumentando la razón señal/ruido además de abrir las puertas al análisis computacional de las señales, reduciendo significativamente el tiempo de registro. Sin embargo, en palabras de Ernst: “cuando uno considera el complicado tratamiento de los datos adquiridos en un computador CAT 400, en papel, luego siendo trans- feridos a tarjetas perforadas a un IBM San José, luego traspasados a cinta magnética en el Service Bureau Corporation, Palo Alto, para realizar la transformada de Fourier en un IBM 7090 y dibujados en un Calcom Plotter, nadie podría haber estado convencido de un ahorro en tiempo”(25) . El físico-químico suizo Richard R. Ernst fue distinguido con el premio Nobel de Química de 1991 (Figura 8) por su gran contribución al avance de la espectroscopía por RM. El trabajo de Ernst, pone de relevancia la importancia del trabajo de Fourier y, Figura 7. Edward M. Pur- cell , ingeniero eléctrico. Junto con Bloch lograron medir la resonancia mag- nética en materia con- densada. Recibieron el Premio Nóbel de Física en 1952. http://sisbib. unmsm.edu.pe/ Figura 6. Félix Bloch, físico suizo.
  • 5. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45. 43 MISCELANEOS sin duda repercute en todo el desarrollo posterior de la técnica, no sólo en la química, donde permaneció muchos años y sigue desarrollándose, sino también en la medicina. Entre 1963 y 1971 Mallard en conjunto con P.D. Cook primero, con M. Kent después y luego con J. Hutchison mostraron las diferencias en los espectros de resonancia de los electrones (electrón spin reso- nance) entre tumores de hígado y riñón y fallaron al intentar obtener señales de un ratón vivo(27) . En 1971, apareció en escena Raymond V. Damadian (Figura 10) con un trabajo hoy clásico y que, como se refleja en los trabajos posteriores de Mallard y de Hollis, fue un aporte desafiante que estimuló el desarrollo pos- terior de la RM. Se publicó en Science bajo el título “Tumor detection by nuclear magnetic resonance”(28) . Aquí, Damadian propone: “Las medidas de resonancia spin-eco pueden ser usadas como un método para discriminar entre tumores malignos y tejido normal”. El encontró diferencias en T1 y T2 entre seis muestras de tejidos normales y dos tumores sólidos del hígado y el riñon de la rata. Además, comparó fibroadeno- mas con dichos tumores, encontrando que también se diferenciaban de ellos. Así, los valores de T1 y T2 de tumores se encontraban fuera del rango de los valores normales y de los fibroadenomas. Damadian apodó al método analítico para diferenciar los valores de relajación “FONAR” (field focused nuclear mag- netic resonance). Sus resultados los corroboró con tejido humano en 1974(29) . Siguió trabajando con su equipo construyendo el primer tomógrafo de RM de cuerpo entero que llamaron “el indomable” (Figura 10), obteniendo la imagen de un tumor en una rata, publicada en la revista Science en 1976. Figura 8. Richar R. Ernst, físico-químico suizo, quien aplicó una nueva técnica de transformada de Fourier a la espectroscopía por RNM, sentando las bases de toda la tecnología moderna. Además participó en la creación del algoritmo actual de transformación de la señal a la imagen mediante transformadas dobles de Fourier. Premio Nobel de Química 1991. http://pedagogie.ac-montpellier.fr/ La era médica La era médica comienza con Eric Odeblad y Gunnar Lindstrom(2) , el primero médico y fisiólogo suizo (Figura 9), muy reconocido por sus estudios de las propiedades físico-químicas e inmunológicas del moco cervical. Ambos, en 1955 obtuvieron espectros del protón de eritrocitos, músculo e hígado de ratas y fluidos humanos. Posteriormente a éste y otro trabajo pionero del mismo Odeblad, Lindstrom y B. N. Bhar en1956, en la década de 1960 comenzaron a trabajar los grupos de Jhon Mallard y Jim M.S. Hutchison, ambos físicos, en la Universidad de Aberdeen en Escocia, el médico Raymon V. Damadian en el Do- wnstate Medical Center de Brooklyn y el bioquímico Donald P. Hollis en la Universidad John Hopkins de Baltimore. Figura 9. Erick Odeblad, médico y fisiólogo suizo, pionero en medir la señal de reso- nancia en tejidos humanos. www. woomb.org Figura 10. Raymond Damadian, médico estadounidense quien inició la caracterización de los tumores por medio de RM y gran partícipe en la génesis de los equipos de RM. www.elmundo.es Después de 1971, influenciado por el trabajo de Damadian, Mallard exploró las diferencias de resonancia del protón entre tejidos cancerosos y normales encontrando resultados menos claros que los que reportó Damadian en 1971, explicando que
  • 6. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, 2008; 39-45. 44 Dr. Mauricio Canals L. MISCELANEOS gran parte de las diferencias en T1 eran dadas por la presencia de agua en estos tejidos(27) . En 1973 Mallard exploró la posibilidad de obtener imágenes (algo después que Lauterbur) y en 1974 con Hutchi- son, la primera imagen de un ratón completo. Hollis y colaboradores entre 1972 y 1974 estudiaron las propiedades de relajación spin-lattice (T1) de diver- sos tejidos cancerosos, encontrando mayores T1 y exploraron su relación con el contenido de agua en los tejidos(30,31) . El avance fundamental para la medicina se produjo cuando el químico estadounidense Paul Lauterbur, en la Universidad de New York, tuvo la idea de codi- ficar espacialmente la señal mediante la aplicación de gradientes magnéticos y después reconstruir la imagen en forma similar a la tomografía computada. En su trabajo “Image formation by induced local in- teractions; example employing magnetic resonance” publicado en la revista Nature en 1973(9) , mostró que agregando campos magnéticos adicionales al campo principal y obteniendo un conjunto de proyecciones de la distribución de la señal de dos tubos de prueba conteniendo agua normal dentro de un contenedor de agua deuterada, se podía reconstruir una imagen por medio de retroproyección filtrada (similar a la tomografía computada). Llamó a su método Zeugmatografía (de zeugma= unión), refiriéndose a la unión de un campo magnético con la radiofrecuencia. Como muchas veces sucede, primero su artículo fue rechazado, pero ante la persistencia de Lauterbur, finalmente se publicó. En este punto es importante recordar que la recons- trucción de imágenes RM está sustentada en la de la tomografía computada, es decir en el trabajo fecundo de Johan Radon quien en 1917 demostró la posibilidad de reconstrucción tridimensional de un objeto a partir de un juego infinito de sus proyecciones(3) y de Allan M. Cormack (premio Nobel junto a G Hounsfield en 1979 por la invención de la tomografía computada), quien resolvió en 1963 y 1964, el problema de conocer el interior de una región a partir de conocer sus pro- yecciones(4,5,7) . Este, en dos brillantes artículos mostró cómo resolver el conjunto de ecuaciones integrales generadas por la atenuación de un conjunto de voxels dispuestos en línea, uno al lado del otro, en función del ángulo de rotación de la proyección, mediante transformadas de Radon-Fourier, series de Fourier y el uso de polinomios de Tschebycheff. Peter Mansfield, físico inglés, en el mismo año 1973, descubrió en forma independiente que el uso de gradientes de campo magnético producía señales que podrían ser analizadas directamente para proveer la información espacial, incluyendo una descripción matemática de la transformación de una señal temporal a la representación espacial, introdu- ciendo el concepto del espacio-K(10) . Posteriormente siguió trabajando en la selección del corte y en 1976 propuso las secuencias EPI (eco-planar imaging), o como llenar el espacio-K en forma rapidísima, en un solo disparo (“single shot”)(11) . Peter Mansfield y Paul Lauterbur posteriormente siguieron contribuyendo al desarrollo de la RM, con gran número de artículos en la revista Physics in Me- dicine and Biology y en un artículo clásico, Mansfield y A.A. Maudsley en 1977 publicaron la primera imagen seccional de una región de la anatomía humana, un dedo(32) . P. Mansfield y P. Lauterbur fueron galardonados con el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 2003 (Figura 11)(33) . Sin duda, Raymond Damadian, es junto a Lauterbur y Mansfield, uno de los responsables de la aplicación médica de la RM. Lamentablemente, no recibió el premio Nobel junto a estos dos investigado- res, y se enfrascó en una ácida polémica, intentando por diversos medios publicitarios ser declarado el padre de dicha técnica. Algunos autores atribuyen el hecho a la personalidad exuberante de Damadian o a que el Nobel se otorgó por llevar la RM a una imagen medicamente útil y no por la aplicación al diagnóstico diferencial entre tejido tumoral y sano. Sea esto cierto o no, en la entrega de premios Nobel, siempre hay personajes que han sido dejados de lado, entre ellos, tal vez la más emblemática es la cristalógrafa Rosalind Franklin, esencial en el gran descubrimiento del siglo XX, la doble hélice del DNA. Los hallazgos de Mansfield y Lauterbur y del mismo Damadian aceleraron el desarrollo de la técnica. En 1977, W. Hinshaw et al.(34) publicaron imágenes de RM de la muñeca, R. Damadian logró reconstruir la imagen del tórax y P. Mansfield desarrolló las secuencias EPI. R. C. Hawkes y Moore et al en 1980 obtuvieron las primeras imágenes de la cabeza(35) y en 1981 se instaló el primer prototipo de tomógrafo por RM en el Hospital Hammersmith de Londres, dando inicio a los estudios pioneros de Graeme M. Vides, Ian R. Young en el departamento dirigido por el profesor Robert E Steiner(12,16) . Sin embargo, en este período también hay que destacar un avance extraordinariamente relevante, que es base de la tecnología actual: Anil Kumar, Dieter Welti y R. Ernst, publicaron el artículo “NMR Fourier Zeugmatography” en donde sustituyen el algoritmo de retroproyección basado en la trans- formada de Radon-Fourier, por el uso de gradientes magnéticos codificadores y transformadas dobles de Fourier para reconstituir la imagen, lo que es la base de la formación actual de imágenes(8) . La RM de hoy se nutre de los descubrimien- tos logrados por todos estos grandes investigadores: matemáticos, físicos, químicos, ingenieros y médicos, y probablemente lo seguirá haciendo, incorporando estos avances en las nuevas técnicas que se están desarrollando. Resulta extraordinariamente interesante notar en la historia de la RM la intrincada red de per- sonajes que participaron y que, descubrimientos sin aparente relación en diferentes campos y sobre todo, sin una utilidad inmediata para la época, se articulan hoy produciendo una revolución en el estudio y diagnóstico de los pacientes. La RM médica está demostrando
  • 7. Revista Chilena de Radiología. Vol. 14 Nº 1, año 2008; 39-45. 45 MISCELANEOS Figura 11. P. Mansfield y P. Lauterbur, los inventores de la técnica de MRI, galardonados con el premio Nóbel de Fisiología y Medicina de 2003. http://neurocontrarian. wordpress.com Nuclear Magnetic Resonance. 1996; 1: 667-670. 14. Gorter CJ. Bad luck in attempts to make scientific discoveries. Physics today 1967; 76-81. 15. Alvarez LW, Bloch F. A quantitative determination of the neutron moment in absolute nuclear magnetons. Physical review 1940; 57:111-122. 16. Becker ED, Fisk CL, Khetrapal CL. The development of NMR. Ed Grant DM & Harris RK. Encyclopedia of Nuclear Magnetic Resonance 1996; 1: 1-158. 17. Sánchez F. Breve resumen histórico de la resonancia magnética nuclear. Universitat Autónoma de Barcelona. 1-14. 18. Purcell EM Torrey HC, Pound RV. Resonance absorp- tion by nuclear magnetic moments in a solid. Physical Review 1946; 37-38. 19. Bloch F, Hansen WW. Packard M. Nuclear Induction. 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