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Cómo funciona la resonancia magnética

Cómo funciona la resonancia magnética
Satisfacer
  1. Imanes de resonancia magnética: los actores principales
  2. Otras partes de una máquina de resonancia magnética
  3. Átomos de hidrógeno y momentos magnéticos
  4. ¿Qué más sucede durante una resonancia magnética?
  5. Imágenes de resonancia magnética y cómo se toman
  6. Problemas de seguridad de la resonancia magnética

Imanes de resonancia magnética: los actores principales


HowStuffWorks.com
Los componentes de un sistema de resonancia magnética

Los escáneres de resonancia magnética varían en tamaño y forma, y ​​algunos modelos más nuevos tienen un mayor grado de apertura en los lados. Sin embargo, el diseño básico es el mismo y el paciente se introduce en un tubo de aproximadamente 60 cm de diámetro. [source: Hornak]. Pero, ¿qué hay dentro?

El componente más importante y más importante de un sistema de resonancia magnética es el imán. Hay un tubo horizontal, el mismo en el que entra el paciente, que atraviesa el imán de adelante hacia atrás. Este tubo se conoce como molestia. Pero no se trata de un imán cualquiera: se trata de un sistema increíblemente potente, capaz de producir un campo magnético fuerte y estable.

La fuerza de un imán en un sistema de resonancia magnética se evalúa utilizando una unidad de medida conocida como tu estás aquí. Otra unidad de medida comúnmente utilizada con imanes es la Gauss (1 tesla = 10,000 gauss). Los imanes que se utilizan hoy en día en los sistemas de resonancia magnética crean un campo magnético de 0,5 Tesla a 2,0 Tesla o de 5.000 a 20.000 Gauss. Cuando te das cuenta de que el campo magnético de la Tierra es de 0,5 gauss, puedes ver lo poderosos que son estos imanes.

La mayoría de los sistemas de resonancia magnética utilizan un imán superconductor, que consta de muchas bobinas o bobinas de alambre a través de las cuales pasa una corriente eléctrica, creando un campo magnético de hasta 2.0 Tesla. Mantener un campo magnético tan grande requiere mucha energía, que se logra con superconductividado reducir la resistencia de los cables a casi cero. Para hacer esto, los cables se sumergen continuamente en helio líquido a 452,4 grados bajo cero Fahrenheit (269,1 bajo cero grados Celsius). [source: Coyne]. Este frío se aísla mediante un vacío. Aunque los imanes superconductores son costosos, el fuerte campo magnético permite imágenes de la más alta calidad y la superconductividad permite que el sistema funcione de manera económica.

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Otras partes de una máquina de resonancia magnética

Desarrollos en resonancia magnética

Los dispositivos de imágenes por resonancia magnética están evolucionando para ser más amigables para los pacientes. Por ejemplo, muchas personas claustrofóbicas no pueden hacer frente a límites estrictos y es posible que el aburrimiento no se adapte a las personas obesas. Hay escáneres más abiertos, que permiten más espacio, pero estas máquinas tienen campos magnéticos más débiles, lo que significa que puede ser más fácil perder tejido anormal. También se están desarrollando escáneres muy pequeños para imágenes de partes específicas del cuerpo.

Se están realizando más avances en el campo de la resonancia magnética. Imagen de resonancia magnética funcional (FMRI), por ejemplo, crea mapas cerebrales de la actividad de las células nerviosas segundo a segundo y ayuda a los investigadores a comprender mejor cómo funciona el cerebro. Angiografía por resonancia magnética (ARM) crea imágenes de sangre, arterias y venas que fluyen a casi cualquier parte del cuerpo.

En los sistemas de resonancia magnética se utilizan otros dos imanes en mucha menor medida. Imanes resistivos son estructuralmente como imanes superconductores, pero no tienen helio líquido. Esta diferencia significa que requieren una gran cantidad de electricidad, lo que hace que el funcionamiento sea prohibitivo por encima de un nivel de 0,3 Tesla. Magnetos permanentes tienen un campo magnético constante, pero son tan pesados ​​que sería difícil construir uno que pudiera soportar un gran campo magnético.

También hay tres imanes degradados dentro de la máquina de resonancia magnética. Estos imanes son mucho más débiles que el campo magnético principal; pueden tener una resistencia que va desde 180 gauss hasta 270 gauss. Mientras que el imán principal crea un campo magnético intenso y estable alrededor del paciente, los imanes de gradiente crean un campo variable, que permite escanear diferentes partes del cuerpo.

Otra parte del sistema de resonancia magnética es un conjunto de bobinas que transmiten ondas de radiofrecuencia al cuerpo del paciente. Existen diferentes bobinas para diferentes partes del cuerpo: rodillas, hombros, muñecas, cabeza, cuello, etc. Estas bobinas suelen adaptarse al contorno de la parte del cuerpo a trabajar o, al menos, quedan muy cerca de ella durante el examen. Otras partes de la máquina incluyen un sistema informático muy potente y una mesa para el paciente, que desliza al paciente dentro del orificio. El hecho de que el paciente vaya primero a la cabeza oa los pies depende de la parte del cuerpo que deba examinarse. Dado que la parte del cuerpo que se va a digitalizar está exactamente en el centro, isocentro, del campo magnético, puede comenzar la exploración.

¿Qué sucede durante un escaneo? Descúbrelo en la página siguiente.

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Átomos de hidrógeno y momentos magnéticos

Los pasos de una resonancia magnética
© 2008 HowStuffWorks.com
Los pasos de una resonancia magnética

Cuando los pacientes pasan por una máquina de resonancia magnética, llevan consigo los miles de millones de átomos que componen el cuerpo humano. A efectos de resonancia magnética, solo nos interesa el átomo de hidrógeno, que es abundante, ya que el cuerpo está compuesto principalmente por agua y grasa. Estos átomos giran aleatoriamente, o precesión, sobre su eje, como la blusa de un niño. Todos los átomos van en diferentes direcciones, pero cuando se colocan en un campo magnético, los átomos se alinean en la dirección del campo.

Estos átomos de hidrógeno tienen un fuerte momento magnético, lo que significa que en un campo magnético, se alinean en la dirección del campo. A medida que el campo magnético cae directamente en el centro de la máquina, los protones de hidrógeno se alinean para apuntar a los pies o la cabeza del paciente. Aproximadamente la mitad va en cada dirección, por lo que la gran mayoría de los protones se anulan entre sí, es decir, por cada átomo alineado hacia los pies, uno está alineado hacia la cabeza. Solo unos pocos protones en un millón no se borran. No parece mucho, pero la gran cantidad de átomos de hidrógeno en el cuerpo es suficiente para crear imágenes extremadamente detalladas. Son estos átomos incomparables los que nos conciernen ahora.

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¿Qué más sucede durante una resonancia magnética?

Entonces, la máquina de resonancia magnética se aplica a pulso de radiofrecuencia (RF) que es específico solo para el hidrógeno. El sistema dirige el pulso al área del cuerpo que queremos examinar. Cuando se aplica el pulso, los protones no emparejados absorben la energía y giran nuevamente en una dirección diferente. Esta es la parte de “resonancia” de la resonancia magnética. El pulso de RF hace que giren a una cierta frecuencia, en una dirección específica. La frecuencia de resonancia específica se llama Frecuencia de larmour y se calcula en función del tejido específico a trabajar y la intensidad del campo magnético principal.

Casi al mismo tiempo, entran en juego los tres imanes degradados. Están dispuestos de tal manera dentro del imán principal que, cuando se encienden y apagan rápidamente de una manera específica, alteran localmente el campo magnético principal. Esto significa que podemos elegir exactamente el área de la que queremos una imagen; esta área se llama “rebanada”. Piense en un pan con rebanadas finas de unos pocos milímetros; las rebanadas en la resonancia magnética son muy precisas. Los cortes se pueden hacer desde cualquier parte del cuerpo en cualquier dirección, lo que brinda a los médicos una gran ventaja sobre cualquier otra modalidad de diagnóstico por imágenes. También significa que no tiene que moverse para que la máquina obtenga una imagen desde una dirección diferente: la máquina puede manejar todo con imanes. degradado.

Pero la máquina hace mucho ruido durante un escaneo, que parece un latido rápido y continuo. Eso se debe al hecho de que el campo magnético principal se opone al aumento de la corriente eléctrica en los cables magnéticos de gradiente. Cuanto más alto sea el campo principal, más fuerte será el ruido del gradiente. En la mayoría de los centros de resonancia magnética, puede traer un reproductor de música para ahogar el ruido y los pacientes reciben tapones para los oídos.

Cuando se apaga el pulso de RF, los protones de hidrógeno regresan lentamente a su alineación natural en el campo magnético y liberan la energía absorbida por los pulsos de RF. Cuando lo hacen, emiten una señal que las bobinas recogen y envían al sistema informático. Pero, ¿cómo se convierte esa señal en una imagen que significa algo?

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Imágenes de resonancia magnética y cómo se toman

los médicos miran las imágenes de resonancia magnética
Ron Levine / Banco de imágenes / Getty Images
Los médicos examinan los contrastes en una resonancia magnética.

El escáner de resonancia magnética puede detectar un punto muy pequeño dentro del cuerpo del paciente y preguntarle, básicamente, “¿Qué tipo de tejido es usted?” El sistema viaja de un punto a otro a través del cuerpo del paciente, creando un mapa de tipos de tejido. Luego integra toda esa información para crear imágenes 2-D o modelos 3D con una fórmula matemática conocida como Transformada de Fourier. La computadora recibe la señal de los protones en rotación como datos matemáticos; los datos se convierten en una imagen. Esta es la parte de “imagen” de la resonancia magnética.

El sistema de resonancia magnética utiliza contraste inyectable, o tintes, para modificar el campo magnético local en el tejido bajo examen. Los tejidos normales y anormales responden de manera diferente a este ligero cambio, dándonos señales diferentes. Estas señales se transfieren a las imágenes; un sistema de resonancia magnética puede mostrar más de 250 tonos de gris para representar diferentes tejidos [source: Coyne]. Las imágenes permiten a los médicos visualizar diferentes tipos de anomalías tisulares mejor que sin contraste. Sabemos que cuando hacemos “A”, el tejido normal aparecerá como “B”; de lo contrario, puede haber una anomalía.

Una radiografía es muy eficaz para mostrar a los médicos un hueso roto, pero si quieren examinar los tejidos blandos de un paciente, incluidos los órganos, los ligamentos y el sistema circulatorio, lo más probable es que quieran una resonancia magnética. Y, como mencionamos en la última página, otra gran ventaja de la resonancia magnética es su capacidad para tomar imágenes en cualquier plano. La tomografía computarizada (TC), por ejemplo, se limita a un solo plano, el axial plano (en la analogía del pan, el plano axial sería la forma en que normalmente se corta un pan). Un sistema de resonancia magnética también puede crear imágenes axiales sagitall (cortar el pan de lado a lo largo) y coronario (piense en pañales en un pastel de pañales) fotos, o cualquier otro grado intermedio, sin que el paciente se mueva.

Pero para estas imágenes de alta calidad, el paciente no puede moverse. La resonancia magnética requiere que los pacientes permanezcan inmóviles durante 20 a 90 minutos o más. Incluso el más mínimo movimiento de la parte a escanear puede provocar imágenes distorsionadas que deben repetirse. Y ese tipo de calidad es cara; Los sistemas de imágenes por resonancia magnética son muy costosos y, por lo tanto, los exámenes también son muy costosos.

¿Pero existen otros costos? ¿Qué pasa con la seguridad del paciente?

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Problemas de seguridad de la resonancia magnética

paciente que ingresa a la máquina de resonancia magnética
Plush Studios / Mixture Images / Getty Images
Este paciente fue dado de alta para el despegue.

Puede que le preocupe el impacto a largo plazo de mezclar todos sus átomos, pero una vez fuera del campo magnético, su cuerpo y su química volverán a la normalidad. No existe ningún riesgo biológico conocido para los seres humanos debido a la exposición a campos magnéticos de la fuerza que se utiliza en las imágenes médicas en la actualidad. El hecho de que los sistemas de resonancia magnética no utilicen radiación ionizante, como hacen otros dispositivos de imagen, es un consuelo para muchos pacientes, al igual que el hecho de que los medios de contraste de resonancia magnética tienen un impacto muy bajo. La mayoría de las instituciones prefieren no imaginarse a las mujeres embarazadas, debido a la limitada investigación sobre los efectos biológicos de los campos magnéticos en el feto en desarrollo. La decisión de escanear o no a una paciente embarazada se toma caso por caso, con la consulta entre el radiólogo de resonancia magnética y el obstetra de la paciente.

Sin embargo, la sala de resonancia magnética puede ser un lugar muy peligroso si no se observan precauciones estrictas. Se excluirán las tarjetas de crédito o cualquier otro elemento magnético codificado. Los objetos metálicos pueden convertirse en balas peligrosas si se introducen en la sala de exploración. Por ejemplo, clips, bolígrafos, llaves, tijeras, joyas, estetoscopios y cualquier otro objeto pequeño se pueden sacar de los bolsillos y del cuerpo sin previo aviso, momento en el que vuelan hacia la apertura del imán a velocidades muy altas.

Los objetos grandes también representan un riesgo: cubos de trapeador, aspiradoras, portasueros, camillas para pacientes, monitores de frecuencia cardíaca e innumerables otros objetos han sido atraídos por los campos magnéticos de la resonancia magnética. En 2001, un niño que se sometía a una exploración murió cuando se introdujo un cilindro de oxígeno en el orificio magnético. [source: McNeil]. Una vez, un arma salió disparada de la funda de un policía, la fuerza que hizo que el arma se disparara. Ninguno fue herido.

Para garantizar la seguridad, los pacientes y el personal de apoyo deben someterse a una revisión exhaustiva de los objetos metálicos antes de ingresar a la sala de escaneo. Sin embargo, a menudo los pacientes tienen implantes internos, lo que hace que sea muy peligroso para ellos estar en presencia de un campo magnético fuerte. Éstos incluyen:

  • Fragmentos de metal en el ojo, que son muy peligrosos porque mover estos fragmentos puede causar daño a los ojos o ceguera.
  • Marcapasos, que pueden funcionar mal durante un escaneo o incluso cerca de la máquina
  • El aneurisma penetra en el cerebro, lo que puede romper la arteria en la que fueron colocados para repararlos si el imán los mueve.
  • Implantes dentales, si son magnéticos

La mayoría de los implantes quirúrgicos modernos, incluidas las grapas, las articulaciones artificiales y los stents, están hechos de materiales no magnéticos y, incluso si no lo son, pueden aprobarse para su exploración. Pero informe a su médico, ya que algunos materiales ortopédicos en el área de una exploración pueden distorsionar la imagen.

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paciente que ingresa a la máquina de resonancia magnética
Lester Lefkowitz / Elección del fotógrafo / Getty Images
Dentro del abismo.

El médico y científico Dr. Raymond Damadian ha estado trabajando duro durante años tratando de producir una máquina que pueda escanear el cuerpo de forma no invasiva utilizando imanes. Con algunos estudiantes de posgrado, construyó un imán superconductor y modeló una bobina de cables de antena. Como nadie quería ser el primero en este artilugio, Damadian se ofreció como voluntario para ser el primer paciente.

Sin embargo, cuando subió, no pasó nada. Damadian buscaba años perdidos en un invento fallido, pero un colega sugirió audazmente que podría ser demasiado grande para el automóvil. Un estudiante de posgrado delgado se ofreció como voluntario para probarlo, y el 3 de julio de 1977, se realizó la primera resonancia magnética en un humano. Llevó casi cinco horas producir una imagen y esta máquina original, llamada “Indomable”, ahora pertenece a la Institución Smithsonian.

En algunas décadas, el uso de Resonancia magnética (Resonancia magnética) ha crecido significativamente. Los médicos pueden solicitar resonancias magnéticas para diagnosticar esclerosis múltiple, tumores cerebrales, ligamentos desgarrados, tendinitis, cáncer y accidente cerebrovascular, por nombrar algunos. Una resonancia magnética es la mejor manera de ver el interior del cuerpo humano sin cortarlo.

Para saber mas
  • Prueba de imagen por resonancia magnética

  • Cómo funcionan los rayos X

  • Cómo funciona la resonancia magnética funcional

Puede que le resulte de poco consuelo cuando se prepare para una resonancia magnética. Pierde sus joyas y tarjetas de crédito y se le hacen preguntas detalladas sobre cualquier dispositivo metálico que pueda tener en su interior. Estás sentado en una pequeña losa y empujado a un agujero que apenas parece lo suficientemente grande para una persona. Está sujeto a ruidos fuertes y debe permanecer perfectamente quieto si de lo contrario, lo volverán a hacer. Y cada minuto, no puede evitar preguntarse qué le sucede a su cuerpo cuando está en este automóvil. ¿Podría ser que esta prueba sea realmente mejor que otra técnica de imagen, como una radiografía o una tomografía computarizada? ¿Qué hizo Raymond Damadian?

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