Gradientes en Resonancia Magnética

Los gradientes son campos magnéticos adicionales que varían linealmente en el espacio y se superponen al campo magnético principal (B0). Permiten la localización espacial de la señal.

  • Gradiente de Selección de Corte (SSG – Slice Select Gradient): Se aplica simultáneamente con el pulso de radiofrecuencia (RF). El pulso de RF solo afecta al corte que interesa, ya que la frecuencia de precesión de los protones varía linealmente a lo largo de la dirección del gradiente. El pulso de RF pone en fase a los protones dentro del corte seleccionado y les añade energía.

  • Gradiente de Codificación de Fase (PEG – Phase Encoding Gradient): Se aplica después del pulso de RF y antes de la lectura del eco. Cambia las fases de los átomos de forma diferencial a lo largo de su eje (generalmente el eje Y). Unos protones se adelantan en fase y otros se atrasan, sin cambiar su frecuencia de precesión. Al cortarse el gradiente después de un cierto periodo, los protones vuelven a procesar a la frecuencia de Larmor, pero mantienen las diferencias de fase adquiridas. Esto permite diferenciar las señales según su posición en el eje de fase.

  • Gradiente de Codificación de Frecuencia (FEG – Frequency Encoding Gradient): Se aplica en el eje de lectura (generalmente el eje X) durante la adquisición del eco. Cambia la frecuencia de precesión de los protones de forma diferencial a lo largo de su eje. Como la señal se mide mientras el gradiente está aplicado, no hay tiempo para que los protones vuelvan a la frecuencia de Larmor. Esto permite diferenciar las señales según su posición en el eje de frecuencia mediante la transformada de Fourier.

Secuencias de Resonancia Magnética

Secuencia TSE (Turbo Spin Echo)

La secuencia TSE utiliza múltiples pulsos de 180º después de un único pulso de 90º para generar varios ecos en un solo TR. Esto acelera la adquisición.

  • Ventajas: Disminuye el tiempo de adquisición de la prueba, permite obtener imágenes de alta resolución, posibilita el uso de TR muy largos, disminuye la susceptibilidad magnética.

  • Desventajas: Incremento en la aparición de artefactos (especialmente por movimiento), puede ser incompatible con algunas opciones de imagen (como la supresión de grasa por saturación espectral), problemas en la interpretación del contraste (especialmente en T2), posibilidad de ver imágenes borrosas (efecto blurring).

Muestreo Rampante (Ramped Sampling)

El muestreo rampante es una técnica que busca convertir la señal analógica a señal digital de la manera más fiel posible. Adapta la frecuencia de muestreo a la naturaleza del eco, utilizando frecuencias de muestreo más altas cuando la frecuencia del eco es mayor y frecuencias más bajas cuando es menor. Esto optimiza la adquisición de datos.

Artefactos en Resonancia Magnética

Los artefactos son distorsiones o estructuras no deseadas en la imagen de RM.

  • Artefacto de Moire: Patrón irregular de bandas claras y oscuras en la imagen, similar a una interferencia. Se debe a interferencias de fases causadas por un campo magnético no homogéneo, donde las señales de diferentes fases se suman o restan. Para reducirlo, se busca homogeneizar el campo magnético para hacerlo más uniforme.

  • Artefacto de Cremallera (Zipper): Interferencia externa durante la adquisición que genera una línea vertical brillante u oscura en la dirección del gradiente de codificación de fase (PEG). Se manifiesta como una distorsión en forma de cremallera. Es causado por interferencias de señales de radiofrecuencia externas. Se soluciona identificando y eliminando la fuente de interferencia.

  • Artefacto de Ángulo Mágico (Magic Angle): Distorsión que puede simular una rotura tendinosa o lesión en estructuras con fibras de colágeno altamente organizadas (anisotrópicas). Ocurre cuando estas estructuras se alinean en un ángulo específico (aproximadamente 54.7º) respecto al campo magnético principal (B0). Causa un aumento de señal en esa zona. Se soluciona cambiando ligeramente la posición del paciente o la angulación del corte.

  • Artefacto de Desplazamiento Químico (Chemical Shift): Diferencia en las frecuencias de precesión de los protones en la grasa y el agua debido a su diferente entorno electrónico. Causa una desalineación de las señales en la imagen, visible como una banda brillante (donde la señal de grasa y agua se suman) y una banda oscura (donde se restan) en la interfaz entre tejidos con grasa y agua, en la dirección de codificación de frecuencia. Es inherente a la técnica, pero se puede minimizar usando anchos de banda de recepción mayores o técnicas de supresión de grasa.

  • Artefacto de Movimiento: El movimiento del paciente durante la adquisición causa que las líneas del espacio K se superpongan de forma incorrecta, alterando la reconstrucción de la imagen. Se manifiesta como efecto fantasma (copias de la anatomía en movimiento) o sensación de anatomía borrosa o movida. Es causado por movimientos involuntarios o voluntarios del paciente. La solución principal es asegurar la inmovilidad del paciente, usar secuencias rápidas o técnicas de corrección de movimiento.

  • Artefacto de Susceptibilidad Magnética: La presencia de objetos metálicos o materiales con diferente susceptibilidad magnética en el cuerpo altera el campo magnético local. Esto puede distorsionar el campo y afectar la señal de RM. Se manifiesta como pérdida de señal (vacío de señal) en la zona afectada por el objeto, deformación espacial de las estructuras cercanas o brillo excesivo (artefacto de floración). Es causado por materiales que cambian la intensidad del campo magnético local. La solución es eliminar los objetos metálicos siempre que sea posible.

  • Artefacto de Aliasing (Foldover): Superposición de información o anatomía que se encuentra fuera del campo de visión (FOV) sobre la imagen dentro del FOV. Vemos estructuras anatómicas que deberían estar fuera del FOV aparecer superpuestas en el lado opuesto de la imagen. Ocurre cuando el FOV es demasiado pequeño y reduce la capacidad del sistema para capturar todo el contenido de la señal. Se soluciona incrementando el FOV o utilizando técnicas de sobremuestreo (oversampling).

Contrastes en Resonancia Magnética

El contraste en RM depende principalmente de tres parámetros intrínsecos del tejido: T1, T2 y Densidad Protónica (DP), y de los parámetros de secuencia utilizados (TR y TE).

Contraste T1

El contraste T1 se basa en el tiempo que tarda la magnetización longitudinal en recuperarse hasta el 63% de su valor máximo después de un pulso de RF de 90º. Consiste en el proceso por el cual los protones pasan de tener su magnetización en el plano transversal (XY) a realinearse con el eje longitudinal (Z), volviendo al equilibrio con el campo B0. Parten de un valor cercano a cero en el eje Z (inmediatamente después del pulso de 90º) y los vectores magnéticos se relajan, poniéndose verticales y sumándose, hasta que el vector resultante se encuentra en el eje longitudinal. El tiempo T1 es el tiempo que tarda en adquirir el 63% de la magnetización longitudinal máxima. Este punto (63%) es relevante porque es donde las diferencias en los tiempos de relajación T1 de los diferentes tejidos son más pronunciadas, generando contraste. El desfase en T1 se debe principalmente a la interacción spin-red (o spin-no spin), que es la transferencia de energía de los protones al entorno molecular circundante (la “red”). Para potenciar el contraste T1, se utilizan un TR corto y un TE corto.

Contraste T2

El contraste T2 se basa en el tiempo que tarda la magnetización transversal en perder el 63% de su valor inicial (o disminuir al 37% de su valor máximo) después de un pulso de RF de 90º. Una vez que cesa el pulso de RF, los protones que estaban en fase comienzan a desfasarse debido a las interacciones entre ellos y las inhomogeneidades del campo local, y el valor de la magnetización transversal disminuye hasta cero. La relajación T2 comienza con el valor máximo del vector en el plano transversal (Mxy). Con el tiempo, los vectores se separan y se cancelan mutuamente, y la curva de relajación T2 es descendente, indicando que cada vez se emite menos señal. El desfase en T2 se debe principalmente a las interacciones spin-spin, que son las influencias mutuas de los campos magnéticos de los protones vecinos. Para potenciar el contraste T2, se utilizan un TR largo y un TE largo.

Contraste por Densidad Protónica (DP)

El contraste por Densidad Protónica (DP) refleja la cantidad de protones móviles presentes en un tejido. Cuantos más protones haya en un tejido, más hiperintenso (brillante) se verá en una imagen con contraste DP. Para obtener un contraste basado principalmente en la DP, se busca minimizar la influencia de los tiempos de relajación T1 y T2. Esto se logra utilizando un TR largo (para permitir que la magnetización longitudinal de todos los tejidos se recupere casi por completo, anulando el efecto T1) y un TE corto (para minimizar el desfase T2 antes de la lectura del eco, anulando el efecto T2). En imágenes DP, tejidos como el agua y la grasa suelen tener niveles de brillo altos y similares, ya que ambos contienen una alta densidad de protones.

Técnicas de Supresión de Señal

Secuencia STIR (Short Tau Inversion Recovery)

La secuencia STIR es una técnica de inversión-recuperación diseñada para eliminar la señal de la grasa. Parte de una situación inicial con la magnetización en el eje Z. Se aplica un pulso de inversión de 180º que rota la magnetización (por ejemplo, de +10 a -10). La magnetización longitudinal de los diferentes tejidos comienza a recuperarse hacia el valor de equilibrio (+10). Como la grasa tiene un tiempo T1 corto, su magnetización longitudinal pasa por cero antes que la de otros tejidos. La secuencia está temporizada de modo que, justo cuando la magnetización del tejido de grasa pasa por cero (en un tiempo específico llamado TI – Tiempo de Inversión), se aplica la secuencia de lectura (típicamente una secuencia spin echo con un pulso de 90º seguido de 180º). En ese momento, la grasa no tiene magnetización longitudinal para convertir en señal transversal, por lo que su señal es suprimida.

Secuencia FLAIR (Fluid Attenuated Inversion Recovery)

La secuencia FLAIR es una técnica de inversión-recuperación diseñada para eliminar la señal del líquido libre (como el LCR o el edema). Similar a STIR, parte de la magnetización en el eje Z y aplica un pulso de inversión de 180º. La magnetización longitudinal de los tejidos comienza a recuperarse. Como el líquido libre tiene un tiempo T1 muy largo, su magnetización longitudinal pasa por cero mucho más tarde que la de otros tejidos. La secuencia está temporizada de modo que, justo cuando la magnetización del tejido de líquido libre pasa por cero (en un TI específico), se aplica la secuencia de lectura (típicamente una secuencia spin echo, aplicando un pulso de 90º seguido de varios pulsos de 180º). En ese momento, el líquido libre no tiene magnetización longitudinal para generar señal, por lo que su señal es suprimida.