La resonancia magnética nuclear es un fenómeno de la física nuclear. Ya en 1946, Block y Purcell informaron de este fenómeno y lo aplicaron a la espectroscopia. Lauterbur1973 publicó la tecnología de imágenes por resonancia magnética, haciendo que la resonancia magnética nuclear no sólo se utilice en física y química. También se utiliza en medicina clínica. En los últimos años, la tecnología de imágenes por resonancia magnética se ha desarrollado muy rápidamente y se ha vuelto cada vez más madura. El alcance de la inspección cubre básicamente todos los sistemas del cuerpo y se usa ampliamente a nivel internacional. Para reflejar con precisión su base de imágenes y evitar confusión con las imágenes de radionúclidos, ahora se llama imagen de vibración magnética. La resonancia magnética involucra muchos factores y es rica en información, que es diferente de las imágenes existentes. Tiene grandes ventajas y potencial de aplicación en el diagnóstico de enfermedades.
1. Principios básicos y equipamiento de la resonancia magnética
(1) Vibración magnética y fenómenos de resonancia magnética
Están ampliamente presentes aquellos que contienen un número impar de protones. En el cuerpo humano, los átomos, como los núcleos de hidrógeno, tienen movimiento de espín, están cargados positivamente y producen momentos magnéticos, como un pequeño imán (Figura 1-5-1). La disposición de los ejes de giro del pequeño imán es irregular. Pero en un campo magnético fuerte y uniforme, el eje de giro del imán pequeño se reorganizará de acuerdo con la dirección de las líneas del campo magnético (Figura 1-5-2). En este estado, bajo excitación por radiofrecuencia (RF) de una frecuencia específica, el núcleo de hidrógeno como un pequeño imán absorbe una cierta cantidad de energía y vibra, es decir, se produce una vibración magnética. Cuando el pulso de radiofrecuencia se detiene, los núcleos de hidrógeno excitados liberan gradualmente la energía absorbida y su fase y nivel de energía vuelven al estado anterior a la excitación. Este proceso de recuperación se denomina proceso de relajación y el tiempo necesario para volver al estado de equilibrio inicial se denomina tiempo de relajación. Hay dos tipos de tiempo de relajación. Uno es el tiempo de relajación de la red de espín (tiempo de relajación de la red de espín), también llamado tiempo de relajación longitudinal, que refleja el tiempo requerido para que el núcleo de espín transfiera la energía absorbida a la red circundante, y también el tiempo requerido para la relajación longitudinal. La magnetización se vuelve transversal Después de la magnetización, el tiempo necesario para que 90 protones de pulso de RF vuelvan al estado anterior a la excitación de la magnetización longitudinal se denomina T1. El otro es el tiempo de relajación espín-espín, también llamado tiempo de relajación transversal, que refleja el proceso de atenuación y pérdida de la magnetización transversal, es decir, el tiempo que se mantiene la magnetización transversal, llamado T2. La desintegración de T2 es causada por la magnetización mutua entre protones en vibración, a diferencia de T1, que provoca un cambio de fase.
Figura 1-5-2 En circunstancias normales, los protones están dispuestos en desorden. Cuando se colocan en un fuerte campo magnético externo, cambian. Están alineados sólo en dos direcciones, paralela o antiparalela al campo magnético externo.
La T1 de los tejidos normales y los tejidos patológicos de diferentes órganos del cuerpo humano es relativamente fija, y existen ciertas diferencias entre ellos, al igual que la T2 (Tabla 1-5-1a, B). Esta diferencia en el tiempo de relajación entre los tejidos es la base de las imágenes por resonancia magnética. Al igual que la TC, la diferencia en el coeficiente de absorción (valor de TC) entre tejidos es la base de las imágenes por TC. Pero a diferencia de la tomografía computarizada, la resonancia magnética tiene un solo parámetro, el coeficiente de absorción, pero varios parámetros, como T1, T2 y la densidad del núcleo de espín (P), entre los cuales T1 y T2 son particularmente importantes. Por lo tanto, al obtener los valores T1 (o T2) de varios tejidos en el corte seleccionado, se puede obtener una imagen que incluye imágenes de varios tejidos en el corte.
El método de imagen de la resonancia magnética es similar al de la tomografía computarizada. Por ejemplo, el plano de inspección se divide en Nx, Ny, Nz... un número determinado de pequeños volúmenes, es decir, vóxeles. La información es recopilada por el receptor, digitalizada e ingresada en la computadora para su procesamiento, y el valor T1 (o valor T2) de cada vóxel se obtiene para la codificación espacial. Un convertidor convierte cada valor t a un nivel de gris analógico y se reconstruye la imagen.
Tabla 1-5-1a Valores T1 de tejidos humanos normales y patológicos (ms)
Hígado
140~170
Tumor de meninges
200~300
Páncreas
180~200
Cáncer de hígado
300~450
Riñón
300~340
Hemangioma de hígado
340~370
Enojado
250~300
Cáncer de páncreas
275~400
Sangre
340~370
Riñón cáncer
400~450
Grasa
60~80
Empiema pulmonar
400~500
Músculo
120~140
Cáncer de vejiga
200~240
Tabla 1-5-1b T1 y valor normal de T2 del cerebro (ms)
Tejido
T1
T2
Cuerpo calloso
380
80
protuberancia
445
75
médula oblongada
475
100
Cabeza pequeña
585
90
Cabeza grande
600
100
Líquido cefalorraquídeo
1155
145
Piel de la cabeza
235
p>60
Médula ósea
320
80
(2) Equipo de imágenes por resonancia magnética
El sistema de imágenes por resonancia magnética consta de dos partes: generación de señales de resonancia magnética, adquisición y procesamiento de datos y visualización de imágenes. Las señales de resonancia magnética se generan mediante un espectrómetro de resonancia magnética de gran apertura con codificación espacial tridimensional, y las partes de procesamiento de datos y visualización de imágenes son similares a los dispositivos de exploración por tomografía computarizada.
Los equipos de resonancia magnética incluyen imanes, bobinas de gradiente, secciones de alimentación, transmisores de radiofrecuencia y receptores de señales de resonancia magnética, que se encargan de la generación, detección y codificación de las señales de resonancia magnética. Los convertidores analógicos, computadoras, discos y unidades de cinta son responsables del procesamiento de datos, la reconstrucción, visualización y almacenamiento de imágenes (Figura 1-5-3).
Existen tres tipos de imanes: tipo de conductividad constante, tipo superconductor y tipo de imán permanente, que están directamente relacionados con la fuerza, uniformidad y estabilidad del campo magnético, y afectan la calidad de la imagen de la resonancia magnética. . Entonces es importante. El tipo de equipo de resonancia magnética generalmente se describe por el tipo de imán. La bobina conductora normal está hecha de alambre de cobre y aluminio, y la intensidad máxima del campo magnético puede alcanzar 0,15~0,3t*. La bobina superconductora está hecha de alambre de aleación de niobio y titanio, la intensidad del campo magnético es generalmente de 0,35 ~ 2,0 T y se enfría con helio líquido y nitrógeno líquido. Los imanes permanentes están compuestos de placas hechas de materiales magnéticos. Son relativamente pesados y tienen una intensidad de campo magnético baja, de hasta 0,3 T.
La bobina de gradiente modifica el campo magnético principal para generar un campo magnético de gradiente. Aunque la intensidad de su campo magnético es sólo unos pocos cientos por ciento del campo magnético principal. Sin embargo, los campos magnéticos gradientes ofrecen la posibilidad de codificar tridimensionalmente las señales de resonancia magnética del cuerpo humano en el espacio. El campo magnético de gradiente consta de tres bobinas de campo magnético de gradiente:
El transmisor de radiofrecuencia y el receptor de señales de RM son sistemas de radiofrecuencia. El transmisor de radiofrecuencia se utiliza para generar diferentes secuencias de pulsos para el examen clínico, excitando así los núcleos de hidrógeno del cuerpo humano para generar señales de RM. Un transmisor de radiofrecuencia y una bobina de radiofrecuencia son muy parecidos a un transmisor y una antena de onda corta, que emiten pulsos al cuerpo humano, y los núcleos de hidrógeno del cuerpo humano son equivalentes a una radio que recibe los pulsos. Una vez que el pulso deja de transmitirse, el núcleo de hidrógeno del cuerpo humano se convierte en un transmisor de onda corta y el receptor de señales de resonancia magnética se convierte en una radio que recibe señales de resonancia magnética. La emisión de la secuencia de impulsos está completamente controlada por ordenador.
La adquisición de datos, el procesamiento y la visualización de imágenes en los equipos de resonancia magnética son muy similares a los de los equipos de tomografía computarizada, excepto que la transformada de Fourier reemplaza la retroproyección en la reconstrucción de imágenes.
2. Tecnología de examen por resonancia magnética
La tecnología de exploración por resonancia magnética es diferente de la exploración por tomografía computarizada. No sólo se requieren imágenes transversales, sino que a menudo se requieren imágenes sagitales o (y) coronales, así como T1WI y T2WI. Por lo tanto, es necesario seleccionar secuencias de pulsos y parámetros de escaneo apropiados. A menudo se utiliza la tecnología Spin Echo (SE) con múltiples niveles y múltiples ecos. Los parámetros de tiempo de exploración incluyen el tiempo de eco (TE) y el tiempo de repetición del pulso (TR). T1WI se puede obtener usando TR corto y TE corto, y T2WI se puede obtener usando TR largo y TE largo. El tiempo está en milisegundos. Según la duración del TE, el T2WI se puede dividir en tres tipos: grave, moderado y leve. Los cambios en la intensidad de la señal de diferentes lesiones T2WI ayudan a juzgar la naturaleza de las lesiones. Por ejemplo, la intensidad de la señal del hemangioma hepático es menor en T1WI, pero mayor en T2WI leve, moderada y grave. La intensidad de la señal aumenta con la gravedad, es decir, la intensidad de la señal es particularmente fuerte en T2WI grave. El carcinoma hepatocelular es diferente. T1WI muestra una señal ligeramente más baja, T2WI leve a moderada muestra una señal ligeramente más alta y T2WI grave muestra una señal ligeramente más baja. Combinado con otras manifestaciones clínicas de imagen, no es difícil distinguirlos.
La secuencia de pulsos SE comúnmente utilizada en resonancia magnética tiene un tiempo de exploración y de obtención de imágenes relativamente largo, por lo que el frenado es muy importante para los pacientes. El uso de tecnología de activación y/o compensación respiratoria, activación de ECG, activación periférica y presaturación puede reducir la interferencia de los artefactos respiratorios, los artefactos del flujo sanguíneo y los artefactos de fluctuación del líquido cefalorraquídeo causados por el movimiento respiratorio y el flujo sanguíneo, y mejorar la calidad de la imagen de la resonancia magnética.
Para superar las principales deficiencias de la velocidad de obtención de imágenes lenta y el tiempo prolongado de examen de la secuencia de pulsos SE en imágenes por resonancia magnética, en los últimos años se han desarrollado tecnologías de imágenes como la secuencia de pulsos de eco de gradiente y la secuencia de pulsos de eco de espín rápido. años, y se han logrado muchos logros. Grandes resultados y ampliamente utilizados en la práctica clínica. Además, se han desarrollado técnicas de supresión de grasa y agua en los dedos para aumentar aún más la información de la resonancia magnética.
Otra nueva tecnología en resonancia magnética es la angiografía por resonancia magnética (ARM). La sangre que fluye por las venas está vacía. La intensidad de la señal de RM depende del caudal y la sangre que fluye rápidamente a menudo presenta una señal baja. Como resultado, existe un contraste significativo entre la sangre que fluye y el tejido adyacente, lo que brinda la posibilidad de realizar una ARM. Se ha utilizado en el diagnóstico de enfermedades vasculares grandes y medianas y se mejora continuamente. La ARM no requiere punción de vasos sanguíneos ni inyección de agente de contraste y tiene buenas perspectivas de aplicación. La ARM también se puede utilizar para medir la velocidad del flujo sanguíneo y observar sus características.
Las imágenes por resonancia magnética también se pueden mejorar mediante realce de contraste, es decir, la inyección intravenosa de una sustancia paramagnética que puede acortar el tiempo de relajación de los protones como agente de contraste para imágenes por resonancia magnética. Un agente de contraste de uso común es el gadolinio DTPA (gadolinio DTRA). Este agente de contraste no puede atravesar la barrera hematoencefálica completa, no es absorbido por la mucosa gástrica, está completamente en el espacio extracelular y no tiene una distribución especial en los órganos diana, lo que es útil para distinguir los tumores de las lesiones no tumorales. Cuando se utiliza la resonancia magnética con contraste en el sistema nervioso central, si el grado de realce de la lesión está estrechamente relacionado con el suministro de sangre de la lesión y el grado de daño a la barrera hematoencefálica, lo cual es beneficioso para el diagnóstico. de enfermedades del sistema nervioso central.
La resonancia magnética nuclear también se puede utilizar para grabar televisión y películas, y se utiliza principalmente para la observación dinámica y el diagnóstico de enfermedades cardiovasculares.
Basado en estudios de resonancia magnética de la difusión y perfusión del flujo sanguíneo, los cambios isquémicos cerebrales pueden detectarse tempranamente. Muestra buenas perspectivas de aplicación.
Las personas con marcapasos deben mantenerse alejadas de las máquinas de resonancia magnética. Existen implantes metálicos en el cuerpo, como clips metálicos, etc., que no solo afectan las imágenes de resonancia magnética, sino que también causan graves consecuencias al paciente, imposibilitando la realización de exámenes de resonancia magnética, y deben tomarse en serio.
3. Aplicación clínica de la imagen por resonancia magnética
El diagnóstico por resonancia magnética es ampliamente utilizado en la práctica clínica, aunque lleva poco tiempo, ha demostrado su superioridad.
La aplicación en el sistema nervioso ha madurado. Las imágenes tridimensionales y los efectos de cavitación hacen que la ubicación y el diagnóstico de las lesiones sean más precisos y se pueda observar la relación entre las lesiones y los vasos sanguíneos. La visualización del tronco del encéfalo, el área infratentorial, el agujero magno, la médula espinal y el disco intervertebral es significativamente mejor que la de la TC.
Es de gran valor en el diagnóstico de enfermedades desmielinizantes cerebrales, esclerosis múltiple, infarto cerebral, tumores cerebrales y de médula espinal, hematomas, anomalías congénitas de la médula espinal y siringomielia.
En la resonancia magnética mediastínica, el contraste entre la grasa y los vasos sanguíneos es bueno, lo que facilita la observación de los tumores mediastínicos y su relación anatómica con los vasos sanguíneos. También es útil en el diagnóstico de ganglios linfáticos hiliares y cáncer de pulmón central.
El estudio de la morfología y dinámica de los grandes vasos del corazón se puede realizar de forma no invasiva, ya que su luz puede visualizarse mediante resonancia magnética.
La resonancia magnética también es valiosa para los órganos abdominales y pélvicos, como el hígado, los riñones, la vejiga, la próstata y el útero, el cuello y las mamas. En la etapa temprana de los tumores malignos, es superior a la TC en términos de invasión vascular y estadificación del tumor.
La médula ósea muestra una alta intensidad de señal en la resonancia magnética, y las lesiones que invaden la médula ósea, como tumores, infecciones y enfermedades metabólicas, se pueden mostrar claramente en la resonancia magnética. También tiene ventajas al mostrar lesiones intraarticulares y tejidos blandos.
La resonancia magnética tiene limitaciones para mostrar los huesos y el tracto gastrointestinal.
También se espera que la RMN estudie el flujo sanguíneo, las funciones bioquímicas y metabólicas, y también aporta esperanzas para el diagnóstico precoz de tumores malignos.
Dentro del rango de intensidad del campo magnético, no tendrá ningún efecto adverso en la salud humana, por lo que es un examen no invasivo.
Sin embargo, el equipo de resonancia magnética es caro, el costo del examen es alto, el tiempo del examen es largo y el examen de ciertos órganos y enfermedades aún es limitado. Por tanto, las indicaciones deben controlarse estrictamente.