El documento describe el mapeo de los tiempos de relajación T2 en tejidos mediante resonancia magnética. Explica cómo la resonancia magnética nuclear permite obtener imágenes médicas no invasivas mediante la medición de los tiempos de relajación T2. También describe cómo los mapas paramétricos T2 pueden usarse para visualizar diferentes regiones de tejidos y observar cambios en el tiempo, lo que los hace útiles como biomarcadores.

1. Mapeo de los tiempos de relajación T2
en tejidos por resonancia magnética
Dr. Marcelo Fco. Lugo Licona
Diciembre 2015
Facultad de Química, UNAM

2. Las imágenes en el diagnóstico de las lesiones
Los métodos invasivos
La obtención de imágenes mediante la resonancia magnética nuclear
La medición de los tiempos de relajación
Los mapas paramétricos T2 en el cartílago articular de la rodilla
Otras aplicaciones
Conclusiones

3. Las lesiones en el cuerpo humano se han tratado
con mayor eficacia desde el descubrimiento de
los rayos X por Röntgen en 1895.
LAS IMÁGENES EN EL DIAGNÓSTICO DE LAS LESIONES
GermanMuseumPhotoLibrary
First x-ray of a part of the human body
WilhelmRöntgen

4. Los métodos invasivos
LOS MÉTODOS INVASIVOS
https://en.wikipedia.org/wiki/Human_body#/media/Fil
e:Anatomical_Male_Figure_Showing_Heart,_Lungs,_and
_Main_Arteries.jpg
Anatomical study by Leonardo da Vinci
https://en.wikipedia.org/wiki/Human_body#/media
/File:View_of_Viscera_Page_82.jpg
Front view of viscera

5. LOS MÉTODOS INVASIVOS
https://en.wikipedia.org/wiki/Surgery#/media/File:Surgeons_at_Work.jpg

6. LOS MÉTODOS INVASIVOS

7. La obtención de imágenes mediante la resonancia magnética nuclear
LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

8. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Las antenas
De cuerpo completo
Cabeza, ocho canales

9. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Cabeza, 32 canales
Cuello

10. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

11. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
FETO
RODILLA
PIE
CRÁNEO
FETO
ABDOMEN

12. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Las rebanadas que dan lugar a las imágenes
La base de una imagen mediante RM es la localización espacial de señales indi-
viduales que reflejan la estructura anatómica respectiva. El método común con-
siste en variar espacialmente el campo magnético. Entonces, los espines nuclea-
res mostrarán diferentes frecuencias de precesión en diferentes posiciones. Así,
la resonancia magnética
permite hacer distincio-
nes espaciales.
La selección de una
rebanada de una porción
específica del cuerpo
humano se puede obtener
aplicando gradientes de
campo magnético.

13. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
¿Cómo se genera un gradiente?
Tan pronto como circula una corriente a través de una bobina conductora cir-
cular, se genera un campo magnético a su alrededor. Cuando se invierte al direc-
ción de la corriente también se invierte la dirección del campo magnético.

14. La posición de una rebanada
Véase el siguiente ejemplo. Supongamos que el paciente se
encuentra en posición supina a lo largo del eje z dentro del
imán, entonces se obtendrá una rebanada transversal.
LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

15. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Selección del espesor de las rebanadas
El pulso de radiofrecuencia tiene un cierto ancho de banda de frecuencias
vecinas alrededor de w . De este modo es posible estimular el área espacial0
deseada del espesor de la rebanada (Dz ).0
Otra alternativa consiste en mantener el constante el ancho de banda y cam-
biar la intensidad del gradiente.
Una vez seleccionada la posición y el espesor de la rebanada, sólo los espines
que se encuentran dentro de ella serán excitados.

16. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
La ventaja de la tecnología de
los gradientes
Además de que es posible
obtener las imágenes en reba-
nadas a lo largo de los ejes x, y
y z, también se pueden selec-
cionar rebanadas oblicuas apli-
cando combinaciones de gra-
dientes en las diferentes direc-
ciones.

17. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
El espacio k
¿Cómo se obtiene una imagen
de una rebanada?
La imagen no se obtiene direc-
tamente de las mediciones.
Una imagen de RM está com-
puesta de elementos de imagen
individuales y se le llama matriz
de la imagen.
Cada pixel de la imagen tiene
asociado un valor de la intensidad
de la señal.
Las rebanadas están formadas
por voxeles. La resolución de la
imagen será mayor cuanto mayor
sea el número de voxeles que la
forman.

18. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
El problema de la generación
de la imagen
El problema consiste en obtener
la información a partir del valor de
la intensidad de la señal de cada
voxel.
Si se tiene una matriz de 256 x
256 elementos, entonces se tienen
2
256 valores de intensidad en toda
la imagen.
¿Cómo se puede reconstruir una
imagen con dichos valores?

19. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Frequencyencoding
La imagen de una banda
Los valores de las señales
se distinguen durante la
medición del eco y aplicando
un gradiente en la dirección
x, por ejemplo.
Entonces los espines de
los voxeles individuales ten-
drán una frecuencia crecien-
te, por lo que se dice que se
ha establecido una codifica-
ción de la frecuencia. Así, es
posible distinguir un voxel
de otro.
El eco es una mezcla de
señales de los espines excita-
dos.

20. LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Transformada
deFourier
Codificación
delafrecuencia
La transformada de Fourier permite
determinar la contribución de cada
frecuencia a la señal.
La señal individual obtenida deter-
mina el valor de gris de cada pixel.
En este momento se ha resuelto el
problema de generar la imagen si se
trata solamente de una franja de la
imagen.

21. De la franja a la imagen
Para lograr distinguir una
franja de otra se aplica ahora
una codificación de fase, que se
obtiene mediante la aplicación
de un gradiente en la dirección
y entre pulso de radiofrecuen-
cia.
Después de desactivar el gra-
diente de codificación de fre-
cuencia será posible distinguir
una banda de otra.
De este modo cada voxel
tiene su propia frecuencia y su
propia fase, generando así la
imagen completa de una reba-
nada.
LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

22. Los ejes k y k definen alx y
espacio k de frecuencias espa-
ciales.
Del mismo modo en que se
combinan ondas de diferente
frecuencia, es posible combina
patrones de bandas espaciales.
Los valores de los datos origi-
nales en el espacio k determi-
nan la intensidad con la que
cada patrón de bandas contri-
buye a la generación de la ima-
gen.
LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

23. Ilustración sencilla: combinando dos patrones en blanco y negro se forma un
tercer patrón más complejo pero en tonos de gris.
Esto es lo que hace la transformada de Fourier en dos dimensiones.
La transformada de Fourier usa los valores originales en el espacio k para calcu-
lar la distribución de los valores de gris en la imagen, luego asocia el valor de gris
que corresponde a cada pixel de la imagen generada.
LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

24. Los datos originales versus los datos
de la imagen
Un punto en el espacio k no correspon-
de directamente a un punto en la imagen.
Cada parte de la matriz de datos origi-
nales contiene información de toda la
imagen, como en un holograma.
El centro de los datos originales deter-
mina la estructura burda y el contraste
de la imagen.
Los datos originales en los márgenes
contienen las estructuras finas de la ima-
gen y casi no contienen información
sobre el contraste.
LA OBTENCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

25. LA MEDICIÓN DE LOS TIEMPOS DE RELAJACIÓN
La imagen inicial La región de interés La máscara
El cálculo se hace
sobre cada voxel
La medición de los tiempos de relajación

26. t tiempo [ms]
S
Intensidaddelaseñal
Voxel a voxel
se obtiene el valor
de T2 correspondiente,
mediante un ajuste por
cuadrados mínimos.
S(t)=So e
-t
T2
LA MEDICIÓN DE LOS TIEMPOS DE RELAJACIÓN

27. LOS MAPAS PARAMÉTRICOS T2 EN EL CARTÍLAGO ARTICULAR DE LA RODILLA
0.7
4.2
8.2
13.6
17.4
20.3
26.8
1.7
2.5
2.6
%
T2
[ms]
MapaycurvasdenivelT2

28. LOS MAPAS PARAMÉTRICOS T2 EN EL CARTÍLAGO ARTICULAR DE LA RODILLA

29. MRI Relaxometry: Methods and Applications
Brazilian Journal of Physics, vol. 36, no. 1A, March, 2006
OTRAS APLICACIONES

30. OTRAS APLICACIONES
Depresión

31. OTRAS APLICACIONES
Demencia
Demente No demente

32. OTRAS APLICACIONES
Demencia

33. CONCLUSIONES
La medición de los tiempos de relajación T2 del espin nuclear mediante la resonancia
magnética, es un método no invasivo que permite la obtención de imágenes del cuerpo,
pues se trata de radiación electromagnética no ionizante
La medición de los tiempos de relajación T2 del espin nuclear proporcionan informa-
ción sobre la dinámica del fenómeno
Los mapas paramétricos del tiempo de ralajación T2 permiten visualizar las diferentes
regiones que corresponden a los diferentes tejidos
Los mapas paramétricos del tiempo de relajación T2 permiten observar los cambios en
los tejidos en el transcurso del tiempo
Los valores de los tiempos de relajación T2 pueden considerarse como biomarcadores
de los cambios en los tejidos y, posiblemente, en prótesis implantadas en sustitución
de algunos tejidos
La medición de los tiempos de relajación T2 permite cuantificar los cambios en los
tejidos
Conclusiones