Mi papá estaba programado para su primera exploración de MRI el otro día, y como el experto técnico familiar designado, POP tuvo muchas preguntas para mí sobre qué esperar. Le dije todo lo que conocía sobre el proceso, habiendo tenido unos pocos, pero después del examen, hizo la primera pregunta que todos parecen preguntar: “¿Por qué esa cosa es tan alta?”
Lamentablemente, no tuve una respuesta para él. Le hice la misma pregunta a mí mismo después de mi MRI, esperando una tecnología con un poco más de tiempo y mucho más interés en la tecnología que usa para responderme con mucho más que el “es el creador de que hace el ruido “despido. Bueno, duh.
La resonancia magnética es una de esas tecnologías que no siento que tengo una comprensión lo suficientemente firme, y parece algo que realmente debo estar mejor versado en. Así que tomé la decisión de profundizar en las entrañas de estas maravillas médicas modernas para ver Si puedo responder a esta pregunta básica, además de ver si puedo abordar algunas preguntas más complicadas.
Espinillas doctores
La imagen de resonancia magnética se basa en la técnica de espectroscopia de resonancia magnética nuclear. NMR utiliza imanes potentes para alinear los núcleos atómicos de una muestra química y luego cosquillas en las ondas de RF, revelando propiedades estructurales y químicas de la muestra bajo prueba. La espectroscopia de RMN se ha utilizado durante décadas para explorar la estructura de la materia; Casi todos los laboratorios académicos o de química industrial tienen acceso a RMN hoy en día.
Un escáner de MRI utiliza los principios de RMN para asignar las moléculas de agua en el cuerpo al sondear el protón único en el núcleo de los átomos de hidrógeno. Un imán grande superconductor produce un campo magnético fuerte y estable por el eje largo del núcleo del escáner. Cuando un individuo se pone en el fabricante, alerta justa a claustrofóbicos que esto no va a ser un momento encantado para usted, el campo magnético llega a trabajar en los protones en el agua (y la grasa) en los tejidos del paciente.
Cada protón tiene una propiedad cuántica llamada giro, que es un poco como la tierra que gira en su eje. Fuera de un campo magnético, el eje de giro de cada protón está orientado aleatoriamente, pero dentro del campo, todo encaja en alineación. Un poco más de la mitad de la mitad de los protones están orientados hacia la cabeza del paciente, que es el estado de baja energía, y el resto se alinea hacia los pies, que es un estado ligeramente más alto y, como resultado, menos favorecido. El resultado es un momento de giro neto menor orientado hacia la cabeza, lo que indica que su cuerpo se convierte en un imán de barra durante el examen.
Una vez que los protones están alineados, se transmite un potente pulso de energía de RF en el tejido que se está estudiando. Los parámetros exactos dependen del estudio que se realiza, pero normalmente la frecuencia está en el rango de 10 a 100 MHz a una potencia de 10 a 30 kW. Es similar a poner su precio precioso a pocas pulgadas de la antena de una estación de radio de onda corta, que casi nunca es una buena idea. Pero la RF está rápidamente pulsada durante el examen, lo que reduce el ciclo de tareas y disminuye el riesgo de exposición. Pero hay casos en los que se puede producir un calentamiento significativo en los tejidos de un paciente como resultado de los pulsos de radio, hasta el punto donde ciertas posiciones están prohibidas detener los bucles de RF que podrían causar calefacción interna, y existen pautas para informar “eventos de calefacción”. Yo mismo sentí esto; Durante mi última resonancia magnética, mi anillo de bodas, que se pasó por alto en la búsqueda previa al examen de metal, calentada hasta el punto en que casi le pedí a la tecnología que detenga el examen.
Estas potentes ondas de RF estimulan a los protones que se alinearon en el estado de alta energía para voltear a su estado de baja energía, liberando la energía de RF en el proceso. La cantidad de señal recibida es proporcional al número de protones, lo que a su vez representa la cantidad de agua en los diferentes tejidos. Por supuesto, esta es una simplificación drástica de la física real aquí. He dejado de lado todo tipo de detalles, como la frecuencia de Larmor, la precesión de giro, la relajación y un montón de otras cosas. Pero esos son los conceptos básicos de obtener un mapa del agua en su cuerpo.
Bobinas ruidosas
Pero todavía: ¿Por qué el ruido? Y mucho más importante para mí: ¿Cómo obtenemos datos espaciales de una sola antena? Otras técnicas de imagen que usan radiografías, como las exploraciones de CT, son fáciles de entender: un pórtico mueve un tubo de rayos X y un detector digital alrededor de su cuerpo y convierte el flujo de datos de densidad en una imagen 2D en función de la posición de la Haz relativo a tu cuerpo. Pero nada se mueve en un escáner de MRI que no sea la cama individual, y que se queda aún durante la exploración. ¿Cómo se escanea un escáner de MRI?
Resulta que las respuestas a ambas preguntas están relacionadas con otro conjunto de imanes dentro del escáner: los imanes de gradiente, o las bobinas de gradiente. Las bobinas de gradiente son electromagnés esencialmente poderosas que se crean para distorsionar ligeramente ese campo muy cuidadosamente alineado, estable y poderoso que se ejecuta en el orificio del escáner. Hay tres bobinas ubicadas dentro del imán principal, configuradas para perturbar el campo principal en tresdimensiones. El resultado es un campo magnético de una fuerza variable cuya ubicación puede controlarse con mucha precisión en tres dimensiones. El software del escáner se correlaciona la señal RF devuelta a la ubicación definida por los tres campos de gradiente, generando las imágenes asombrosamente en profundidad que todos hemos visto.
Pero ¿qué pasa con el ruido? Esas bobinas de gradiente deben pulsarse con mucha rapidez para escanear el punto de interés a través de las estructuras que necesiten recibir la imagen. Gracias a las fuerzas de Lorenz, cada una de esas pulsos hace que las bobinas desvíen mecánicamente un poco, lo que provoca una vibración en el aire. Los pulsos normalmente están en el rango de unos pocos kilohertz, pocillos dentro del rango de frecuencia de audio. Y pueden ser ruidosos, como 110 dB o más. Pensando en mis exploraciones, puedo recordar una periodicidad subyacente a los sonidos: cambios rítmicos que probablemente se correlacionaron con la forma en que el gradiente fue rasterizado por el cuerpo. Las cosas que notas cuando vuelves tu mente hacia adentro para evitar el pánico de claustrofobia.
Solo he rayado la superficie de cómo funciona MRI aquí, pero al menos siento que sé mucho más sobre esta tecnología ahora. No me hará más feliz para ser empujado en ese tubo ruidoso otra vez, pero al menos podré contemplar lo que está pasando a mi alrededor para pasar el tiempo.
Y por cierto, mi papá hizo bien, y afortunadamente no encontraron nada malo.