Principios Básicos de Imágen por Resonancia Magnética

Rolando Garza FloresRolandoGarza@ge.com

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4/15/2011

Agenda

•Qué es Resonancia Magnética (MR)?

•Cómo funciona?

•Alcances en aplicaciones clínicas de MR

•El futuro de MR

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Qué es Resonancia Magnética

•Imagen por Resonancia Magnética (MRI)

– Herramienta de Imagen Diagnóstica

• Técnica de imagen no invasiva que no utiliza radiación ionizante

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Qué es Resonancia Magnética

•Imagen por Resonancia Magnética (MRI)

– Herramienta de Imagen Diagnóstica

• Técnica de imagen no invasiva que no utiliza radiación ionizante

• Múltiples parámetros en los tejidos que afectan a la señal de MR

• Los parámetros de adquisición pueden ser manipulados para diferentes contrastes de tejidos

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Principio de Medición

Momento angular de giro (spin), base del magnetismo nuclear

Núcleo de Hidrogeno posee el más alto momento1H es el núcleo más abundante en la naturaleza

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Principio de medición

Considerese un grupo de núcleos

Se aplica un campomagnético B0

Hay dos grupos depoblación de spin

Paralelos a B0 = Baja energíaAntiparalelos a B0 = Alta energía

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Principio de medición

•No todos los spins se alinean exactamente a la dirección de B0

•Un grupo grande de spins definen un Vector de Magnetización Neto M

•Esta frecuencia de precesión se define por F=γB0

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Principio de medición

Efecto de la Radiofrecuencia (RF)

•Para poder detectar una señal, se necesita una condición de resonancia

•Absorción = perturbación de RF

•Disipación = Proceso de relajación

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Principio de medición

Se considera a la RF como otro campo magnético (B1)Cuando se enciende la RF, M precede alrededor del eje de B1

Si la RF está encendida solo por un periodo corto de tiempo, M solo llega hasta cierto angulo desde el eje longitudinal (flip angle)

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Principio de medición

Considere la situación después de un pulso de 90°•M precede alrededor de B0 a la frecuencia de Larmor. Esta rotación puede inducir una corriente en una bobina receptora (antena)•La magnetización transversa decae con el tiempo (relajación)

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Principio de medición

Relajación: el regreso al equilibrio

Relajación transversal

T2* es el tiempo que toma en caer la señal un 37% de su valor inicial

Mtransversal = M0transvrsale-t/T2*

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Principio de medición

Mecanismos del decaimiento de Magnetización

Desfasamiento por inhomogeneidades de B0

Falta de coherencia de fase lleva a la cancelación eventual de la señal

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Principio de medición

Relajación T2 o relajación spin-spin

Por muchas razones es importante registrar la señal que refleja tanto T2 como T2*

Esta técnica es spin echo

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Principio de medición

Conforme el vector de magnetización pierde coherencia de fase, los extremos rápidos (F) y lentos (S) pueden ser identificados. Un pulso de 180° impulsa a los componentes fuera del plano transversal hasta llegar al lado opuesto del mismo plano transversal permitiendo el re-enfasamiento

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Principio de medición

Relajación longitudinal

Mientras ocurre la relajación transversal, el vector de magnetización gana magnitud en el sentido longitudinal

Relajación T1

Mlong = M0longe( 1-e-t/T1)

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Principio de medición

Por qué es importante?

•Una imagen pesada en T1:

– Fluidos y tejidos suaves

• Una imagen pesada en T2:– Diferencias en

materia blanca y gris

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Principio de medición

Fluido cerebroespinal brillante:

•Imagen ponderada en T1

Fluido cerebroespinal obscuro:

•Imagen ponderada en T2

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El sistema de gradientes

Variación de la intensidad de campo B0

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La formación de la imagen

Para poder formar una imagen es necesario contar con una señal en dominio de la frecuencia

Amplitud vs Frecuencia

Transformada de Fourier y FFT

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Componentes de un sistema de MR

Puede ser dividido en 5 subsistemas:

• Magneto

•Gradientes

•Transmisión de datos

•Portafolio de antenas

•Portafolio de aplicaciones

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El Magneto

La homogeneidad del magneto es vital para imágenes fuera de isocentro, así como técnicas de saturación de grasa y espectroscopía

Aplicacions y desempeño en espectroscopía

Tecnicas de supresión de grasa

Imagen fuera de isocentro

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Magneto

La homogeneidad es una medida de que tan perfecto es el campo magnético.En un volúmen homogeneo, “todos escuchan a la misma estación”En un volúmen inhomogeneo:•Menor SNR•Se deteriora el FOV•Se degrada la resolución•Se degrada la saturación de grasa

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Gradientes

Las nuevas aplicaciones requieren

•Exactitud

•Fidelidad

•Repetibilidad

Cada vez mas aplicaciones requieren de un análisis en el mismo pixel a lo largo de multiples puntos. El desempeño d los gradientes no debe de contribuir con la variación de intensidad de señal en los pixel

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Transmisión de datos

ImagenesElementos ProcesadorReceptor

/ 0101001

/ 0101010

/ 0110100

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Portafolio de antenas

Optimal configuration for

neckHigh density coils use elements that shaped for and adapt to the anatomy of interest. This results in a higher concentration of elements density and the best possible SNR.

Configuración optima para la cabeza

Configuración optima para cuello

Configuración optima para carotidas

Configuración optima para cervical

Las antenas de alta densidad utilizan elementos que son formados y adaptados para la anatomía de interés. Esto resulta en una concentración mayor de elementos y la mejor SNR posible.

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Aplicaciones

Las aplicaciones y software son cada vez mas demandantes de manejo de datos

Las aplicaciones y la forma de manejar los datos deben estar de acuerdo con las capaciades del hardware del equipo

Applications

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El futuro de MR

Intervencionismo

Ablación de cancer guiado por MR

Cirugía guiada por MR

Sistemas de oncología

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