Fundamentos de la Resonancia Magnética: Principios, Tipos y Aplicaciones Clínicas

Introducción a la Resonancia Magnética (RMN)

Historia y Aplicaciones Principales

La tecnología de Resonancia Magnética (RMN) tuvo su principal desarrollo en los años 70 y fue introducida en España en 1983. Se utiliza fundamentalmente para el estudio del sistema nervioso y el sistema musculoesquelético, gracias a su excelente resolución de contraste y su capacidad multiplanar directa. Es la técnica de elección para visualizar tejidos blandos y obtener detalles anatómicos finos.

Ventajas y Desventajas

Ventajas

• Excelente resolución de contraste.
• No emite radiación ionizante.
• No se han demostrado daños biológicos.

Desventajas

• Tiempos de estudio prolongados.
• Contraindicada en pacientes con ciertos implantes metálicos.
• Puede provocar claustrofobia en algunos pacientes.
• Coste económico más elevado en comparación con otras técnicas.

Principios y Procedimiento de la RMN

Procedimiento Básico

1. Se introduce al paciente en el imán, que genera un campo magnético estático (B0).
2. Se emite un pulso de radiofrecuencia (RF), conocido como B1.
3. Las antenas, colocadas en la zona de estudio, detectan la señal emitida por los átomos de hidrógeno (H) del cuerpo.
4. Un ordenador procesa estas señales para la reconstrucción de la imagen.

Agentes Físicos Clave

• Átomos de Hidrógeno (H): Al tener un número impar de protones, poseen una propiedad llamada espín, que los hace sensibles a los campos magnéticos.
• Campo Magnético Estático (B0): Es el imán principal y permanente del equipo.
• Sistema de Radiofrecuencia (RF): El emisor (B1), ubicado dentro del equipo, emite ondas de RF, mientras que las antenas o bobinas externas actúan como receptores de la señal.
• Bobinas de Gradiente: Se encuentran dentro del equipo y superponen campos magnéticos más débiles al B0 para codificar espacialmente la señal.

Modalidades y Tipos de Estudios en RMN

RMN Morfológica

Detecta alteraciones e investiga patologías que modifican la anatomía. Ofrece una imagen estática muy detallada, similar a una fotografía, pero no informa sobre la funcionalidad de los tejidos. No detecta enfermedades en sus estadios funcionales iniciales.

RMN Fisiopatológica

Estudia cómo se comportan el agua y la sangre dentro de los tejidos, permitiendo detectar problemas de forma muy precoz, incluso antes de que existan cambios anatómicos visibles. Permite observar el estado de la circulación.

Técnicas Fisiopatológicas:

• RMN de Difusión: Mide el movimiento aleatorio (difusión) de las moléculas de agua en los tejidos.
• RMN de Perfusión: Muestra la circulación sanguínea en los vasos, detectando alteraciones del flujo.

RMN Funcional (RMf)

Evalúa el funcionamiento neuronal midiendo los cambios en el flujo sanguíneo cerebral asociados a la actividad cerebral.

RMN Analítica (Espectroscopia por RM)

Genera gráficas que representan la composición química de los tejidos, permitiendo un análisis metabólico no invasivo.

Principales Indicaciones Clínicas

Sistema Nervioso Central (SNC)

Ofrece una mayor resolución tisular que otras técnicas, aunque con menor sensibilidad para definir estructuras óseas. Es una prueba con menor disponibilidad que la Tomografía Computarizada (TC). Indicada para:

• Esclerosis múltiple
• Tumores primarios y metástasis
• Epilepsia
• Trastornos de la memoria
• Tumores hipofisarios
• Tumores en el octavo par craneal

Sistema Musculoesquelético

Ideal para el estudio de partes blandas, articulaciones y patología traumática (contusiones óseas y fracturas ocultas). La radiografía convencional sigue siendo la técnica más usada para hueso y articulación, mientras que la TC en el aparato locomotor se limita a pacientes politraumatizados, evaluación de fracturas complejas y detección de cuerpos extraños. La RMN es clave en patología:

• Ósea y del cartílago
• Articular, muscular, de tendones y de ligamentos
• De fascias, de nervios y de la grasa

Tórax

La TC es superior a la RMN para patología pulmonar y ósea. La RMN en tórax se reserva para:

• Caracterización de tumores del mediastino y de la pared torácica.
• Estudio del corazón, donde sus indicaciones son más extensas que las de la TC.

Abdomen y Pelvis

La RMN es de gran utilidad en:

• Hígado: para esteatosis y caracterización de lesiones.
• Vías biliares: colangiografía por RMN.
• Páncreas: caracterización de tumores.
• Glándulas suprarrenales: ante sospecha de hemorragia o tumor.
• Recto: estudio de fístulas.
• Aparato genitourinario y pelvis femenina.

Componentes del Equipo de Resonancia Magnética

Proceso de Adquisición de la Imagen

1. El campo magnético principal (B0) alinea los protones de hidrógeno del paciente.
2. El sistema de RF (B1) emite un pulso que excita estos protones.
3. Durante la fase de relajación, los protones emiten una señal que es codificada espacialmente por las bobinas de gradiente.
4. Las bobinas o antenas receptoras reciben esta señal y la guardan en un espacio de datos llamado espacio K.
5. El sistema informático realiza una decodificación (Transformada de Fourier) de los datos del espacio K para crear la imagen final.

Imán Principal (B0)

Es el responsable de la calidad de la imagen, la rapidez de la exploración y el elevado coste del equipo. Nunca se apaga. Crea un campo magnético que varía desde 0,5 a 3 Teslas (T). (1 Tesla = 10,000 Gauss; el campo magnético terrestre es de aprox. 0,5 Gauss).

Tipos de Imanes

Imán Permanente

Formado por material ferromagnético permanentemente imantado. Genera un campo magnético constante sin necesidad de energía externa. Actualmente no se utiliza debido a que su campo magnético es muy bajo, lo que limita las posibilidades diagnósticas.

Electroimanes

Generan el campo magnético mediante el paso de corriente por un cable. Pueden ser resistivos o superconductores.

Resistivos

El cable está compuesto por un material metálico a temperatura ambiente. Necesita refrigeración constante.

• Ventajas: bajo coste y fácil mantenimiento.
• Desventajas: campo magnético limitado, alto consumo de energía y calentamiento excesivo.

Superconductores

El material del cable no presenta resistencia al paso de la corriente eléctrica a temperaturas criogénicas. Necesita conectarse a la red eléctrica inicialmente para generar el campo, pero una vez alcanzado, se puede desconectar y el magnetismo se mantiene gracias a la superconductividad.

• Ventajas: mayor intensidad de campo magnético, más homogéneo, mejor calidad de imagen en menos tiempo y alta relación señal/ruido.
• Desventajas: mayor coste, mantenimiento más complejo y un fuerte campo magnético residual alrededor del equipo.

Quenching

Es la desaparición brusca del campo magnético por la pérdida de la superconductividad, lo que provoca un aumento súbito de la resistencia al flujo de electricidad. Ocurre si la temperatura del imán sube, haciendo que los criógenos (helio líquido) hiervan y se evaporen de forma masiva. También puede ser provocado al presionar el botón de parada de emergencia.

Aislamiento y Homogeneización del Campo

Zona de Campo Marginal (Fringe Field) y Blindaje

• Blindaje (Shielding) Pasivo: Técnica para contener o reducir el campo magnético marginal mediante el apantallamiento con placas de acero o hierro.
• Jaula de Faraday: Técnica para contener o reducir las interferencias de ondas de radiofrecuencia externas. Consiste en un apantallamiento de la sala con cobre.

Shimming (Homogeneización)

Es el sistema de homogeneización del campo magnético B0 a través de bobinas de compensación. Corrige las inhomogeneidades del campo para obtener imágenes de mejor calidad. La homogeneidad se mide en partes por millón (ppm).

Tipos de Shimming

• Pasivo: Utiliza pequeñas piezas de hierro colocadas en los polos del imán durante la instalación para nivelar el campo B0.
• Activo: Emplea una bobina situada dentro del B0, delante de las bobinas de gradiente. Al activarla, se ajusta para optimizar el valor de B0 para cada estudio.

Sistemas de Gradientes y Radiofrecuencia

Bobinas de Gradiente

Son tres pares de bobinas, cada una orientada en una dirección del espacio (X, Y, Z), que se corresponden con los tres planos de la imagen. Su función es localizar la señal en los tejidos en estas tres dimensiones. Están contenidas en una carcasa de fibra de vidrio.

Tipos de Gradientes

• Gradiente de selección de corte (Z): Define el grosor del corte.
• Gradiente de codificación de fase (Y): Permite la localización del corte en una dirección.
• Gradiente de frecuencia (X): Identifica el origen de la señal en la otra dirección del plano.

Sistema de Radiofrecuencia (RF)

Su función es emitir el pulso de RF y recoger la señal proveniente de los tejidos.

1. Emisión del pulso.
2. Recepción de la señal.
3. Conversión de la señal analógica a digital.

Factores de Calidad y Recomendaciones

• La intensidad de la señal disminuye con el inverso del cuadrado de la distancia a la antena.
• Es crucial usar la bobina adecuada para el área a estudiar y asegurarse de que incluya todo el campo de visión (FOV).

Antenas o Bobinas de RF

Clasificación de las Antenas

Según la Señal

• Receptoras: Solo captan la señal.
• Emisoras: Solo emiten el pulso de RF.
• Mixtas (Transceptoras): Emiten el pulso de RF y reciben la señal de RMN.

Según la Forma

• De volumen: Rodean la zona a estudiar.
• De superficie: Se colocan directamente sobre la zona.

Según el Número de Ejes de Lectura

• Lineales: Captan la señal en un solo eje.
• De cuadratura: Captan la señal en dos ejes, obteniendo más información.

Tipos de Antenas en Detalle

Antenas de Volumen

Rodean total o parcialmente al paciente. Ofrecen una muy buena homogeneidad de la señal, pero se encuentran más alejadas del objetivo. Suelen ser emisoras/receptoras.

Antenas de Superficie

Similares a un folio flexible, cubren un volumen limitado. La señal es más intensa cerca de la antena y decrece con la distancia. Se colocan muy próximas al objetivo y son solo receptoras.

Antenas Multielemento o Phased Array

Son un conjunto de bobinas de superficie acopladas en fase.

¿Cómo funcionan?

1. Combinación de bobinas: Cada bobina cubre una parte del cuerpo.
2. Detección por separado: Cada bobina captura con alta sensibilidad la señal de su área específica.
3. Reconstrucción de la imagen: Las señales de cada bobina se procesan por separado y luego se combinan para formar una única imagen de alta resolución sobre un campo de visión amplio.

Desventaja: El tiempo de reconstrucción de la imagen puede ser mayor.

Instalaciones y Estructura

Estructura de la Sala

Requiere una base de suelo reforzado y un diseño específico de la sala de exploración para contener el campo magnético y las ondas de RF.

Distribución del Espacio

• Sala de exploración: Su tamaño depende de la potencia del imán. Para un equipo de 1.5 T, se requiere un mínimo de 60 m².
• Sala de control: Desde donde el personal técnico opera el equipo y monitoriza al paciente.

La Señal de RMN

En resumen, la señal es el resultado del proceso completo, desde que se emite el pulso de radiofrecuencia hasta que se obtiene la imagen diagnóstica final en el monitor.