Principis físics de la RM: camp magnètic i magnetisme

Principis físics de la RM

Una càrrega elèctrica en moviment és una corrent elèctrica i s'acompanya d'un camp magnètic mesurat en Tesla. El protó o nucli d'hidrogen posseeix tant moment cinètic com moment magnètic; els protons es mouen per generar camp magnètic. El nucli atòmic, al estar format per protons i neutrons, té espín, i el seu valor està en funció del nombre de protons i neutrons que contingui.

Aquets, dintre del nucli

tendeixen a parellar els seus espins, és a dir, a anul·lar el seu espín total que resulta energèticament favorable. Els nuclis que seran actius des d'un punt de vista magnètic són aquells que el seu espín resultant és diferent de zero, amb nombre de protons i neutrons imparell com N, C, F, S, P, O i K.

Camp magnètic i magnetisme

L'àtom d'hidrogen es mou de manera constant girant sobre si mateix. Aquest moviment de gir s'anomena espín/espín nuclear. Per tant, es tracta d'una càrrega elèctrica en moviment, crea un camp magnètic al seu voltant, petit imant. Mentre aquest, immers i ancorat en el seu d'un teixit biològic, no es veu sotmès a cap força externa, mostra una disposició totalment aleatòria en l'espai apuntant, igual que la resta dels nuclis d'h, i provoca una anul·lació mútua, de forma que el cos material es troba en equilibri electromagnètic amb una càrrega magnètica igual a zero. Si el camp magnètic extern actua sobre el protó, l'imant petit (protó en moviment espín) es alinea amb el camp extern i el farà en sentit paral·lel al camp magnètic extern.

• Camp magnètic de l'imant: el més important, sempre està actiu i la seva intensitat és de 0.1 a 3T.
• Camp magnètic de cadascun dels nuclis atòmics de l'h BATM: produït pel moviment de rotació nuclear. Es representa per un vector moment magnètic. És un micro-camp magnètic, que no presenta influència sobre un gran volum per problemes d'anul·lació i posseeix importància capital.
• Camps magnètics intermitents induïts per les bobines de gradient instal·lades al túnel de l'imant BGR: només s'activen en el moment de l'exploració.

Susceptibilitat magnètica

1. Elements ferromagnètics: atrets presenten susceptibilitat magnètica positiva, distorsionant la línia de camp. Els materials són el ferro, l'acer, el cobalt i el níquel i alguns s'utilitzen per pròtesis (artefactes negre), vàlvules cardíaques o sutures metàl·liques.
2. Elements paramagnètics: substàncies amb susceptibilitat magnètica positiva, canvien però poc com la metahemoglobina, la hemosiderina i els compostos de gadolini.
3. Elements diamagnètics: susceptibilitat magnètica lleugerament negativa. L'efecte distorsionador que produeix sobre les línies de força de camp magnètic és irrellevant, són l'aigua, el coure, el bari, l'alumini, el titani, el tungstè, l'or, la plata i el platí.

Moviment de precessió

La posició del vector magnètic de l'espín no estarà exactament de forma paral·lela a les línies del camp, sinó que realitzarà un moviment de gir envoltant a la direcció del camp, del tipus cònic, moviment de precessió. L'angle de precessió està determinat i és de 54.7º. En canvi, la freqüència del moviment de precessió és diferent i característica per cada nucli atòmic, en funció de la intensitat del camp. Els protons estaran sotmesos a aquesta freqüència de precessió, mentre que la persona estigui dintre del camp i deixaran de precessar (nul) quan la persona estigui fora de l'imant.

Com a conseqüència de precessar, els espins passen a un estat energètic òptim per absorbir energia de rf, és a dir, si no precisessin els espins no tendrien la suficient energia per respondre amb una senyal de RM, quan són excitats per ones electromagnètiques. Els nuclis d'h precisen a una velocitat/freqüència característica i en funció del camp magnètic extern; això es troba regulat per l'equació de LARMOR: f = γ .B0. Major intensitat, major freqüència de gir, capta més energia, senyal millor.

Les variacions de la freqüència de precessió influeixen en el procés d'obtenció d'imatges, ja que l'objectiu és captar senyals per l'antena receptora i aquesta senyal prové d'una gran quantitat de petites partícules que estan precessant a uns girs per segon o Hz. Els fenòmens físics que influeixen en la freqüència de precessió són:

1. Intensitat de camp: Lamour, més gran intensitat de camp, major freqüència. En un aparell de 0.5T la freqüència és de 21MHz, en un camp de 1T la freqüència és de 42.5MHz.
2. L'homogeneïtat del camp: si fos homogeni (sense interferències), hi hauria la mateixa intensitat en tots els punts, la freqüència seria idèntica per tots els protons; però és impossible fabricar un imant amb tot el seu camp homogeni, per tant la freqüència és heterogènia. Per obtenir una bona imatge, els protons han de precessar en fase (tots a la mateixa freqüència) i també orientar-se cap al lateral de l'antena receptora. Per aconseguir-ho hem homogeneïtzat el camp; aquesta tasca és fonamental del tècnic.
3. Interferències reciproques entre els protons: quan dos pols magnètics amb signe diferent s'apropen, la seva freqüència de precessió disminueix per l'efecte de l'atracció i quan dos pols del mateix signe s'apropen la seva freqüència augmenta per l'efecte de la repulsió.

Procediments físics per homogeneïtzar el camp magnètic

Shiming Passiu: es realitza quan l'aparell és instal·lat i els enginyers col·loquen unes petites barres de ferro que envolten l'electroimant. Shiming actiu: forma més efectiva per homogeneïtzar el camp; s'aconsegueix activant les bobines d'homogeneïtzació de shiming. És un procediment manual o automàtic que es realitza abans de començar qualsevol exploració de manera obligatòria. Aquestes correccions tenen un efecte transitori que només duren durant l'exploració realitzada a cada persona. Homogeneïtzació mitjançant polsos de rf de 180º: No s'ha d'activar cap opció, donat que l'homogeneïtat es produeix de manera automàtica per l'efecte de les ones.