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Física de Imágenes

Unidad 2 - Fase 3 – Imágenes por resonancia

Presentado Por:

Angelica Ducuara Hernández

Hellen Melissa Correa Cabrera

Heidy Vanessa Mezu Gómez

Grupo: 13

José Alexander Borbón Molina

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD

ECISALUD

Tecnología en Radiología e Imágenes Diagnosticas

Palmira, abril del 2023

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1. Defina el espín nuclear:

El espín nuclear es una propiedad intrínseca de los núcleos atómicos que describe la

rotación o giro de los protones y neutrones que lo componen. El espín nuclear se expresa en

unidades de "spin" o "momento angular", y se representa por el símbolo I.

El espín nuclear es una propiedad cuántica, lo que significa que solo puede tener

valores discretos y no continuos. Los valores posibles para el espín nuclear son números

enteros o semi enteros, dependiendo del tipo de partícula. Por ejemplo, el espín de un protón

es 1/2, mientras que el espín de un neutrón es también 1/2.

Es importante en muchos aspectos de la física nuclear y la química, incluyendo la

resonancia magnética nuclear (RMN), una técnica ampliamente utilizada en la investigación y la

medicina para estudiar la estructura y la dinámica de las moléculas y los tejidos.

2. Defina el movimiento de precesión.

Precesión es un movimiento de rotación, lo que significa que involucra Un cuerpo que

se mueve alrededor de un eje. rotación de esta estructura está relacionada con un cambio de

dirección, que identifica el eje de rotación instantáneo actual del cuerpo. En otras palabras, es

un cambio de dirección en el eje de rotación.

El planeta Tierra también desarrolla movimientos de traslación y rotación además de los

de precesión. La rotación del eje terrestre alrededor de la eclíptica, el círculo formado por la

intersección del plano de la órbita del planeta con la esfera celeste representa el tercer

movimiento.

3. Qué es la frecuencia de Larmor

La frecuencia de Larmor es una propiedad física que describe la tasa de precesión de

los momentos magnéticos en un campo magnético externo. En otras palabras, es la frecuencia

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a la que los núcleos atómicos o los electrones precesan alrededor de un campo magnético

externo en resonancia magnética nuclear (RMN) y resonancia paramagnética electrónica

(RPE), respectivamente esta misma es proporcional a la intensidad del campo magnético

externo y al momento magnético de la partícula que está procesando. Para los núcleos de

hidrógeno, que son comúnmente utilizados en la RMN, la frecuencia de Larmor se encuentra

en el rango de radiofrecuencia (RF), generalmente alrededor de 42.58 MHz para un campo

magnético de 1 tesla. La frecuencia de Larmor es una propiedad importante en la

espectroscopía de RMN y RPE, ya que permite la medición de las propiedades magnéticas de

las moléculas y los materiales.

4. Qué clase de imanes se pueden utilizar en resonancia magnética nuclear

En las resonancias magnéticas se utilizan potentes imanes para generar un fuerte

campo magnético que obliga a los protones del cuerpo a alinearse con él.

La mayoría de las máquinas de resonancia magnética emplean un:

Imán superconductor, un campo magnético de hasta 2 teslas de fuerza es producido

por un dispositivo hecho de numerosas bobinas de alambre por las que pasa una corriente

eléctrica.

Los imanes resistivos Se asemejan estructuralmente a imanes superconductores,

pero carecen de helio líquido. Debido a esta distinción, necesitan mucha electricidad para

funcionar, lo que hace que operar por encima de 0,3 Tesla sea prohibitivamente costoso.

Los imanes permanentes A pesar de ser tan pesados tienen un campo magnético

constante, lo que dificulta construir uno con un campo magnético fuerte.

También hay tres imanes de gradiente dentro del escáner de resonancia magnética.

En comparación con el campo magnético principal, estos imanes tienen una fuerza mucho más
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débil; sus puntos fuertes pueden oscilar entre 180 gauss y 270 gauss. Los imanes de gradiente

producen un campo magnético variable que permite escanear diferentes partes del cuerpo

mientras que el imán principal produce un campo magnético fuerte y estable alrededor del

paciente.

5. Qué tipo de bobinas se utilizan en la resonancia magnética nuclear y cual es

función.

Las bobinas de radiofrecuencia (RF) son espines de los núcleos de la muestra y/o

detectar la señal resultante que emana de ellos. Bobinas de RF de superficie ha aumentado

significativamente debido al hecho de que son alta relación señal-ruido, un parámetro que

determina la calidad de la imagen. Realizó el desarrollo teórico y la implementación práctica de

la bobina de RF con superficie redonda. Por lo que se clasifican en emisor y receptor. La

excitación y la detección se logran mediante el uso de un campo magnético de RF, por lo que

la bobina de RF actúa como una antena. La característica de la bobina de transmisión es

generar Para cumplir con esta condición se utilizan bobinas volumétricas [3] (bobinas de

Helmholtz, bobinas de silla de montar, bobinas de jaula de pájaros y solenoides) que por su

geometría pueden cubrir completamente la muestra.

Su Función: Estas son utilizadas para codificar espacialmente las posiciones de los

protones variando el campo magnético linealmente a lo largo del volumen de imagen.

6. Explique la relajación longitudinal y transversal y qué nombre recibe

comúnmente las imágenes por RM adquiridas con estas técnicas Relajación

longitudinal:

Los átomos de hidrógeno en una roca pierden energía cuando se alinean con el campo

magnético estático durante una medición de resonancia magnética nuclear. Cuando se aplica

un campo magnético estático, debido a cómo los átomos se comportan como imanes de barra
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giratorios, inicialmente se mueven alrededor del campo. Sin embargo, como resultado de las

interacciones con los núcleos y los electrones, eventualmente pierden energía o se relajan y se

alinean con el campo magnético. La relajación de los átomos de hidrógeno no ocurre de

inmediato, sino que se desarrolla exponencialmente con una constante de tiempo T1. La

relajación superficial y la relajación volumétrica son los dos mecanismos que provocan la

relajación longitudinal. El nombre que reciben es de T1

Relajación transversal: La relajación transversal, también conocida como relajación

spin-spin, es el conjunto de procesos mediante los cuales la magnetización transversal, o la

componente del vector de magnetización M que es perpendicular al campo magnético principal,

decae hasta prácticamente cero, por ejemplo, siguiendo un giro de 90 grados en el que su valor

llega a ser máximo. Se caracteriza por una constante de tiempo T2. El nombre que recibe es de

T2

7. Explique brevemente qué es el espacio k.

Es importante recordar que el espacio K no es una imagen, sino una colección de datos

o información del área de estudio del paciente. La "transformada de Fourier", un procedimiento

matemático desafiante, transforma estos datos en una imagen contrastada en una escala de

grises estandarizada. Entonces, los datos sin procesar están presentes en el espacio K. Es

decir, para realizar un examen de resonancia, se debe usar una codificación o algoritmos

específicos para capturar y reproducir la imagen. Esto crea señales de eco (voltaje), que luego

son recibidas por el paciente, y cada píxel de la imagen se personaliza de manera que los

protones producen una sola frecuencia y fase.

Si el campo magnético en cada posición cambia con el tiempo de una manera

particular, es posible señalar la ubicación de los espines a través de la variación del tiempo.

Una herramienta increíblemente poderosa para crear tales estrategias de relleno de imágenes
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es el formalismo conocido como "espacio K". El concepto de espacio K es una generalización

bidimensional o más de la correspondencia directa entre una señal variable en el tiempo y un

espectro de frecuencia. De manera similar a cómo un TF unidimensional vincula un espectro a

una señal, un TF bidimensional vincula una imagen a un conjunto de datos de espacio K

bidimensional.

8. Cuáles son las partes de equipo de resonancia magnética y explicar sus

funciones

El equipo de resonancia magnética consta de varias partes, las cuales son:

 El imán: Es la parte más importante del equipo, ya que genera un campo magnético

fuerte y uniforme que permite la formación de imágenes. Los imanes pueden ser

permanentes o superconductores, y su fuerza se mide en teslas (T).

 La bobina de radiofrecuencia (RF): Se utiliza para enviar pulsos de radiofrecuencia al

cuerpo del paciente y recibir la señal de retorno que se utilizará para generar la imagen.

Las bobinas pueden ser de diferentes tamaños y formas, y se seleccionan según la

parte del cuerpo que se va a examinar.

 El sistema de gradiente: Consiste en pequeños imanes que se utilizan para crear

campos magnéticos variables en diferentes direcciones. Los gradientes permiten la

localización precisa de la señal de RF y la creación de imágenes en tres dimensiones.

 El ordenador: Es el encargado de controlar el imán, los gradientes y la bobina de RF,

así como de procesar los datos para generar las imágenes.

 El monitor: Muestra las imágenes en tiempo real y permite al operador ajustar los

parámetros para obtener imágenes de alta calidad.

 La mesa de examen: Es la superficie donde se coloca el paciente durante el examen.

La mesa puede moverse dentro y fuera del imán para permitir diferentes ángulos de

visualización.
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 El sistema de ventilación: Es importante para mantener una temperatura adecuada

dentro del imán y evitar que se acumule humedad.

 Los accesorios de seguridad: Los pacientes que se someten a una resonancia

magnética deben estar libres de objetos metálicos, por lo que se proporcionan batas

hospitalarias sin elementos metálicos, calzado especial, auriculares y otros accesorios

de seguridad para proteger al paciente y asegurar una buena calidad de imagen.

9. Enuncie los principales artefactos que se generan en la imagen por RM

Una distorsión, adición o error de imagen que no se corresponde con nada en el sujeto

o la región anatómica en estudio se denomina artefacto o artificio.

Tanto la calidad de la imagen como el diagnóstico pueden verse afectados.

 Aliasing: La superposición de tejidos ocurre cuando el campo de visión (FOV) es

demasiado pequeño para el área que se examina.

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 Desplazamiento químico: Se produce una banda sin señal y una banda brillante en la

dirección de la codificación de frecuencia por la diferencia en las frecuencias de

precesión de los protones de agua y grasa.

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 Cross Talk: La cola de excitación de un segmento puede excitar parcialmente el

segmento vecino cuando los segmentos se colocan muy cerca uno del otro, lo que

genera una señal de baja intensidad.

 Gibss: Las bandas hipo o hiperintensas se producen al restringir el rango de

frecuencias espaciales que se codifican para la reconstrucción de imágenes. Estos

corren paralelos a los bordes de una interfaz entre dos tejidos que tienen niveles de

señal muy diferentes. Ocurre en el cráneo y la columna vertebral, así como en el LCR y

el hueso.
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 Suceptibilidad magnética: La presencia de maquillaje es una propiedad de una

sustancia que puede causar una distorsión de la imagen y una pérdida de señal en el

área de influencia de esa sustancia paramagnética.

 Movimiento o pulsación de flujo: Pudiendo ser voluntario o involuntario, en uno de los

principales artefactos que aparecen con frecuencia.

 Defecto de la homogenidad del campo magnético: El campo magnético externo no

es perfectamente homogéneo, y lo puede ser menos por errores de calibración o ajuste

del campo (shimming) u otras causas ajenas al propio campo.

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10. Explique brevemente la espectroscopia por RMN

La espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) es cada átomo con un

número atómico impar o masa atómica tiene un espín nuclear de y bola cargada positivamente.

Esta bola gira sobre su eje y genera un campo. Las cargas en movimiento crean un momento

magnético y se analizan mediante equipos de resonancia y podemos decir que es un protón

Básicamente La RMN es una espectroscopia de absorción basada en la propiedad de

algunos núcleos de absorber energía cuando se exponen a radiofrecuencias.

11. En el foro destinado para esta fase explique brevemente cómo es el proceso

de la reconstrucción de la imagen en RMN tanto en relajación longitudinal, como en

relajación transversal

Para estudiar el sistema, analizamos cómo la proyección magnetización alrededor del

eje z, llamada relajación longitudinal, y cómo disminuye la magnetización en el plano xy suele

denominarse relajación transversal. 20 ambos procesos de relajación a menudo se asocian con

la dependencia del tiempo de los campos magnéticos microscópicos que rodean el núcleo.

12. Hablando en términos de resonancia magnética, defina:

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a. Señal Ruido

Ilustra la relación entre la amplitud promedio del ruido que capta la antena y la amplitud

de la señal que recibe.

El voltaje que hace que la precesión se mueva en el plano transversal del vector neto de

magnetización en la antena receptora es la señal.

El ruido es producido por fallas en el sistema de RM, el proceso real de adquisición de

imágenes y factores relacionados con el paciente, como el movimiento.

b. Relación contraste/ruido

Se describe como la variación de la señal entre dos áreas cercanas. Es la distinción

entre tejidos que el ojo humano puede ver en una imagen en escala de grises. Los siguientes

son los factores que afectan la relación C/R.

 TR, TE, TI, ángulo de inclinación del vector de magnetización y factor de aceleración en

las secuencias rápidas.

 Flujo.

 Tiempo de relajación T1, T2 y densidad protónica de los tejidos.

c. Tiempo de adquisición (TA)

Es un elemento adicional que afecta la calidad de la imagen. El movimiento del paciente

hace que la imagen se degrade; cuanto menor sea el TA, menos probable es que la imagen se

vea afectada por el movimiento. Las siguientes son las variables que inciden en la TA:

 TR.

 Número de codificaciones de fase.

 Número de adquisiciones o excitaciones.

 Tiempo de lectura del eco

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d. Resolución espacial

El tamaño del vóxel afecta este fenómeno, que es la capacidad de mostrar estructuras

anatómicas diminutas en la imagen. Los siguientes factores afectan la resolución espacial:

 Grosor del corte.

 FOV (campo de visión).

 una matriz de imágenes.

e. SAR

La tasa de absorción específica, que se expresa en vatios por kilogramo de peso

corporal y dosis de energía específica, cuantifica la cantidad de energía de radiofrecuencia que

se expone a un objeto durante una resonancia magnética. (SED), que se mide en julios por

kilogramo de peso corporal y representa la cantidad de energía de radiofrecuencia depositada

en un objeto.
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1. Mapa conceptual
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Referencias
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Agenor. (4 de Febrero de 2020). EQUIPAMIENTO. Obtenido de ¿CÓMO FUNCIONA LA

RESONANCIA MAGNÉTICA?: https://www.agenor.es/como-funciona-la-resonancia-

magnetica-te-lo-explicamos-de-forma-sencilla/#:~:text=La%20mayor%C3%ADa%20de

%20los%20equipos,de%20hasta%202%2C0%20teslas.

Córdoba, H. I. (19 de Marzo de 2013). Artefactos en RM. Obtenido de

http://congreso.faardit.org.ar/uploads/2013/poster/2013_319_PE_Miscelaneas.pdf

HRS, L. (6 de Agosto de 2020). Relación entre la energía de radiofrecuencia de la RNM y la

función de dispositivos implantables. Obtenido de https://lahrs.org/relacion-entre-la-

energia-de-radiofrecuencia-de-la-rnm-y-la-funcion-de-dispositivos-implantables/

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%20energ%C3%ADa%20de%20radiofrecuencia

SERAM, M. (2007). Editoria Medica Panamericana. Obtenido de Aprendiendo los fundamentos:

file:///C:/Users/USUARIO/Desktop/Monografia_SERAM_Aprendiendo_los_fundame.pdf