Fundamentos de Resonancia Magnética: Vector de Magnetización y Tiempos de Relajación

Fundamentos de la Magnetización y Precesión en RM

Vector de Magnetización Principal

El vector de magnetización principal ocurre cuando las partículas que estaban en estado antiparalelo se anulan con una partícula que está en estado paralelo, formando una suma vectorial.

Ecuación de Larmor

La ecuación de Larmor se define como el cociente entre la constante giromagnética y el vector de magnetización principal (CM principal).

Factores que Influyen en el Protón (p+)

El movimiento del protón (p+) puede estar influenciado por:

• CM principal: El vector de magnetización.
• Fuerza de gradiente: Generada por bobinas resistivas que crean un campo magnético.
• Elementos bioquímicos: El hidrógeno cede fácilmente electrones, generando haces covalentes, iónicos, puentes de hidrógeno, etc., lo que resulta en campos magnéticos locales.

Proceso de Excitación y Movimiento Vectorial

Proceso de Excitación

Consiste en la aplicación de un pulso de radiofrecuencia (RF), mediante el cual dos sistemas oscilan a la misma frecuencia. Este pulso debe:

1. Tener la fuerza suficiente para pasar el p+ de un estado paralelo a antiparalelo (resonancia).
2. Poseer una fuerza igual a la fuerza de precesión del p+.
3. Mantenerse el tiempo necesario para inclinar vectorialmente el magnetismo, lo cual depende de la duración del pulso.

Nutación

Al excitar el p+ y cambiar su estado de baja energía a alta energía, se produce un cambio vectorial. Cuanto mayor sea la energía absorbida, mayor será la fuerza de giro (movimiento de nutación), y el ángulo de inclinación variará en función del sentido del vector de magnetización principal, el tiempo y la dirección.

Estado de Fase (Coherencia)

Se alcanza cuando los protones (p+) están en una misma frecuencia de precesión. Esto sucede tras:

• Aplicar un pulso de RF.
• Pasar al proceso de excitación.
• El vector pasa de baja a alta energía.
• Variación del ángulo de inclinación.
• Cambio de dirección y sentido opuesto.

En este punto, el sistema ha entrado en estado de fase o coherencia.

Ancho de Banda

Se refiere a la variación de la amplitud de la energía y frecuencia. Si se aumenta el ancho de banda, se incrementa la cantidad de datos del muestreo. Esto es útil para que los protones entren en resonancia independientemente de su entorno bioquímico.

Estado de Relajación y Recuperación de la Señal

Estado de Relajación

Se produce al cesar la emisión del pulso de RF. Inmediatamente, el vector con los p+ libera el exceso de energía al medio para retornar al equilibrio electromagnético. Cuando el pulso de RF cesa, los espines comienzan a desfasarse.

Caracterización del Exceso de Energía

El exceso de energía se caracteriza mediante dos curvas:

• Longitudinal (Eje Z): Representa la baja energía. Corresponde a la recepción de la señal T1 (63% de la señal resultante).
• Transversal (Ejes X, Y): Representa la alta energía. Corresponde a la recepción de la señal T2 (37% de la señal resultante).

Eje de Recepción T1: Relajación Spin-Red

El T1 mide el grado de recuperación del vector de magnetización principal y la rapidez con la que el vector excitado vuelve a la relajación.

Visualización T1 (Rápido/Lento)

• Rápido (T1 corto): Grasa del abdomen, peritoneal y mamaria (grasa compacta).
• Lento (T1 largo): Grasa subcutánea (grasa sucia con componentes extra radicales y toxinas).
• Intermedio: El músculo (contiene componente graso y líquido).
• Lento: Sustancia gris (formada por somas neuronales + agua).
• Rápido: Sustancia Blanca (contiene vaina de mielina generada por células de Schwann y gliales + grasa).
• Rápido: Barrera hematoencefálica (epitelio de células gliales) / + GRASA.
• Lento: Líquido cefalorraquídeo (LCR) / AGUA.

Nota: La curva gris se asocia a rápido/grasa, la curva roja a lento/agua, y el naranja a intermedio/músculo.

Relajación Spin-Spin Transversal T2

La relajación T2 depende del grado de coherencia o fase, lo cual, a su vez, depende del grado de homogeneidad de la materia.

Cuando se emite el pulso de RF, el p+ se encuentra 100% excitado (mayor energía), y se observa cómo el vector principal regresa a su estado original.

Visualización T2

• Lento (T2 largo): AGUA (homogéneo, puede entrar en resonancia fácilmente; protones en fase).
• Rápido (T2 corto): HUESO (heterogéneo; compuesto por calcio, fosfato, células, vasos, 20% agua).
• Lento: LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO (Agua, homogéneo).
• Rápido: GRASA SUBCUTÁNEA (heterogéneo; contiene radicales, toxinas).
• Rápido: MÚSCULO (Heterogéneo; más rápido que la grasa).

Caída Libre Inducida

Es la caída del vector hasta el estado de mínima energía (vector de magnetización principal) en la misma dirección que el CM principal.