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PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA IMAGEN POR RESONANCIA MAGNETICA NUCLEAR.
EL COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN
1- El magnetismo y la excitación.
El fenómeno del magnetismo tiene su origen en el movimiento de las partículas cargadas
eléctricamente. La magnetización se refiere al fenómeno causado por una orientación no
aleatoria del campo magnético de los electrones. Esta orientación da lugar a una magnetización
macroscópica neta. Además de los electrones, la mayoría de los núcleos atómicos también posee
un pequeño campo o momento magnético, que es el que se utiliza en la obtención imágenes por
RM (resonancia magnética). Este magnetismo nuclear tiene su origen en el spín nuclear y el valor
del momento angular asociado a él, y se encuentra directamente relacionado tanto con el número
atómico (número de protones) como con el número másico (número de protones más números de
neutrones) o con el número de neutrones. Existen dos situaciones en las que se origina un
momento magnético nuclear neto:
1. Cuando el número de protones y el número másico son impares (o el número
de neutrones es par), como en el 1H,15N,19F,23Na y 31P.
2. Cuando el número de protones es par y el de neutrones es impar (o número
másico impar) como el 13C.
El hidrógeno, con un protón (1H) como núcleo más simple de todos los elementos, es un buen
isotopo para la obtención de imágenes al ser el núcleo más abundante en el cuerpo y poseer un
momento magnético muy grande.
Normalmente estos spines o momentos magnéticos están alineados de forma aleatoria, de forma
que en un no sometido a ningún campo magnético externo, no existe magnetización neta, tal y
como se puede observar en la figura 1ª. Cuando el material se sitúa en el interior de un campo
magnético, estos momentos magnéticos se alinean con dicho campo magnético (misma dirección)
existiendo una mayor cantidad de spines que se orientaran en el mismo sentido que el campo
magnético principal en comparación con los que lo harán en sentido contario (fig 1b)
Figura 1. a. Los momentos magnéticos de un
material no sometido a un campo magnético externo, se orientan de forma aleatoria, no proporcionando
ningún momento magnético neto. b. Cuando el mismo material se somete a un campo magnético externo, los
spines se alinean a lo largo de la dirección del campo magnético aplicado, proporcionando un momento
magnético neto (magnetización neta) que es la base de la señal de RM.
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EL COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN
Esto dará como resultado un momento magnético neto que se situara en equilibrio. Este
momento magnético neto, también llamado magnetización neta, es la base para la creación de la
señal RM.
Tal y como se ha comentado, los átomos con un número impar de protones o neutrones poseen
un momento angular o spín. En ausencia de un campo magnético externo, los espines estarán
orientados aleatoriamente, pero cuando se sitúan bajo un campo magnético intenso, los espines
se alinean con este, proporcionando una magnetización longitudinal neta, MZ, en la dirección del
campo aplicado (supongamos z). Estos spines procesan alrededor del eje z a una frecuencia
directamente proporcional a la intensidad del campo magnético, tal y como puede observarse en
la figura 2. La ecuación de Larmor describe la dependencia entre el campo magnético B 0 y la
frecuencia angular a la que están procesando dichos spines .
Ecuación de Larmor
Figura 2. El vector magnetización procesa alrededor del eje
Longitudinal a una frecuencia proporcional a la intensidad del
campo magnético aplicado (B0). Mxy: componente transversal de la
magnetización M. Mz: componente longitudinal de la magnetización
M.
La constante giromagnética  depende del átomo bajo estudio, y tiene un valor de 42.58 MHz/T
para el 1H. los protones de hidrogeno son los que usualmente se utilizan en prácticas clínicas
debido a su gran abundancia en el tejido vivo. La tabla 1 muestra varios núcleos que poseen
spines donde se puede comparar su abundancia con respecto al 1H.
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EL COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN
2.Gradiente de campo magnético: codificación espacial.
Los gradientes de campo magnético son elementos de un sistema de resonancia magnética que
permite resolver la posición espacial, y por lo tanto, reconstruir una imagen. Tres gradientes de
campo magnético proporcionan una variación lineal en la intensidad del campo magnético
longitudinal como función de la posición a lo largo de las tres direcciones ortogonales,
normalmente a lo largo del núcleo del imán, horizontalmente a través del núcleo, y verticalmente
a través del núcleo. La determinación de la localización espacial de una señal de resonancia
magnética nuclear depende de la secuencia de aplicación de los tres gradientes de campo
magnético (Gx, Gy y Gz).
Con esta herramienta que se ha desarrollado se muestra en forma fácil, amena y didáctica el
comportamiento de precesión y relajación de un solo spin de cualquiera de los núcleos
mostrados en la Tabla 1 y perteneciente a cualquiera de los tejidos mostrados en la tabla 2 ante la
presencia de un campo magnético externo aplicado (de intensidad seleccionada por el técnico).
De la misma forma que se puede también estudiar el comportamiento de los espines ante la
presencia de los gradientes de codificación de lectura y fase aplicados (Gx y Gy)
T2
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EL COMPORTAMIENTO DEL ESPÍN
Conclusiones:
 Porque estudiar RMN?
 Medicina: Diagnostico por imágenes.
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El fenómeno de RMN consiste en la absorción de energía de radiación electromagnética
por parte de núcleos que tiene un momento magnético.
La absorción ocurre a frecuencias características que depende del tipo de núcleo (tabla1) y
del entorno molecular en el que se encuentra.
El fenómeno solo se manifiesta en presencia de un campo magnético que diferencia en
términos de energía a las posibles orientaciones del momento magnético nuclear.
Las cantidades de energías involucradas son extremadamente pequeñas y solo son
medibles cuando la radiación electromagnética corresponde a las ondas de radio.