Imatge per ressonància magnètica (IRM): principi de funcionament

El 1973, el químic nord-americà Paul Lauterbur va publicar un article a la revista Nature titulat “Crear una imatge mitjançant la interacció local induïda; exemples basats en ressonància magnètica ". Més tard, el físic britànic Peter Mansfield oferirà un model matemàtic més avançat per a la imatge de tot l'organisme i, el 2003, els investigadors rebran el premi Nobel per descobrir el mètode de la RM en medicina.

El científic nord-americà Raymond Damadyan, el pare del primer aparell comercial de RMN, autor del treball "Detectar un tumor amb ressonància magnètica nuclear", el científic nord-americà Raymond Damadyan aportarà una contribució significativa a la creació de ressonància magnètica moderna, publicat el 1971.

Però, en equitat, convé remarcar que molt abans que investigadors occidentals, el 1960, el científic soviètic Vladislav Ivanov ja exposés els principis de la RMN, tot i així va rebre el certificat d’autoria només el 1984 ... Deixem el debat sobre l’autoria, i finalment considerem el general. esbossa el principi de funcionament d'una imatge de ressonància magnètica.

Hi ha molts àtoms d’hidrogen en els nostres organismes i el nucli de cada àtom d’hidrogen és un protó, que es pot representar com un petit imant, que existeix a causa de la presència d’un gir no diferent al protó. El fet que el nucli d’un àtom d’hidrogen (protó) tingui un gir significa que gira al voltant del seu eix. També se sap que el nucli d’hidrogen té una càrrega elèctrica positiva i la càrrega que gira juntament amb la superfície exterior del nucli és com una petita bobina amb corrent. Resulta que cada nucli d’un àtom d’hidrogen és una font en miniatura d’un camp magnètic.

Si ara molts nuclis d’àtoms d’hidrogen (protons) es col·loquen en un camp magnètic extern, començaran a intentar navegar per aquest camp magnètic com les fletxes dels compassos. Tanmateix, durant una reorientació, els nuclis començaran a precessar-se (ja que l’eix del giroscopi precessa quan s’intenta inclinar-lo), perquè el moment magnètic de cada nucli s’associa amb el moment mecànic del nucli, amb la presència del gir esmentat anteriorment.

Suposem que es va col·locar un nucli d’hidrogen en un camp magnètic extern amb una inducció d’1 T. La freqüència de precessió en aquest cas serà de 42,58 MHz (és l’anomenada freqüència Larmor per a un nucli determinat i per a una inducció de camp magnètic determinat). I si ara tenim un efecte addicional sobre aquest nucli amb una ona electromagnètica amb una freqüència de 42,58 MHz, es produirà el fenomen de ressonància magnètica nuclear, és a dir, l'amplitud de la precessió augmentarà, ja que el vector de la magnetització total del nucli serà més gran.

I hi ha mil milions de milions de milions de milions de nuclis d’aquest tipus que poden precessar i ressonar. Però, atès que els moments magnètics de tots els nuclis d’hidrogen i d’altres substàncies del nostre cos interactuen entre ells en la vida quotidiana ordinària, el moment magnètic total de tot el cos és zero.

En actuar sobre protons per ones de ràdio, obtenen una amplificació ressonant de les oscil·lacions (augment de les amplituds de les precessions) d’aquests protons, i en acabar l’acció exterior, els protons tendeixen a tornar als seus estats d’equilibri inicial, i després ells mateixos emeten fotons d’ones de ràdio.

Així, en un dispositiu MRI, el cos d’una persona (o algun altre cos o objecte en estudi) es transforma periòdicament en un conjunt de receptors de ràdio o un conjunt de transmissors de ràdio. D’aquesta manera, lloc per àrea, l’aparell construeix un quadre espacial de la distribució d’àtoms d’hidrogen al cos.I com més gran és la força de camp magnètic del tomògraf, més àtoms d'hidrogen units a altres àtoms situats a prop es poden investigar (més alta és la resolució de la imatge de ressonància magnètica).

Contenen les tomografies mèdiques modernes com a fonts d'un camp magnètic extern electroimants superconductorsrefredat per heli líquid. Alguns tomògrafs de tipus obert fan servir imants permanents de neodim.

La inducció òptima de camp magnètic en una màquina RM és ara de 1,5 T, que permet obtenir imatges de gran qualitat de moltes parts del cos. Amb una inducció inferior a 1 T, no serà possible fer una imatge d’alta qualitat (d’una resolució prou alta), per exemple, de la petita pelvis o cavitat abdominal, però aquests camps febles són adequats per obtenir imatges de RMN convencionals del cap i de les articulacions.

Per a una correcta orientació espacial, a més d'un camp magnètic constant, una bobina magnètica també utilitza bobines de gradient, que creen una pertorbació de gradient addicional en un camp magnètic uniforme. Com a resultat, el senyal ressonant més fort es localitza amb més precisió en una o altra secció. Els paràmetres de potència i funcionament de les bobines de gradient, els indicadors més significatius en la RM, depenen de la resolució i la velocitat del tomògraf.