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Herramienta Didáctica para el Estudio de los Principios Físicos de la Imagen por Resonancia Magnética: El Comportamiento del Espín, David Moratal Pérez.

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1 Herramienta Didáctica para el Estudio de los Principios Físicos de la Imagen por Resonancia Magnética: El Comportamiento del Espín, David Moratal Pérez 1 David Savall Climent 1, David Moratal Pérez 1 Luis Fabián Chaustre Mendoza 1, Luis Martí-Bonmatí 2, José Joaquín Rieta 1, Carlos Vayá 1 1 Departamento de Ingeniería Electrónica, Universidad Politécnica de Valencia 2 Departamento de Radiología, Clínica Quirón-Valencia

2 Índice 1. Concepto de Resonancia Magnética Nuclear 2. El proceso de Excitación 3. El proceso de Relajación 4. Los gradientes de campo magnético

3 Resonancia Magnética Nuclear La RMN es un fenómeno que ocurre cuando el núcleo de ciertos átomos son sometidos a un campo magnético. 1 H, 15 N, 19 F, 23 Na, 31 P y 13 C 1 H, 15 N, 19 F, 23 Na, 31 P y 13 C La absorción de radiación EM a una frecuencia específica por un núcleo con un momento magnético no nulo sometido a un campo magnético externo.

4 Resonancia Magnética Nuclear : El origen de la señal de RM protones electrones orbitando - Núcleo + 0 neutrones ESPÍN (rotación alrededor del eje) MOMENTO ANGULAR (Cantidad de mvto. de rotación)

5 Resonancia Magnética Nuclear: Tabla de núcleos Núcleos con espín Concentración molar (mol/l) γ (MHz/T) Sensibilidad (relativa al 1 H) 1H1H1H1H N P C Na F

6 Resonancia Magnética Nuclear : Orientación de los spins Sin campo magnético externo Sin campo magnético externo Con campo magnético externo aplicado Con campo magnético externo aplicado

7 Excitación: Vector magnetización Mxy : Componente transversal de la magnetización M Mz : componente longitudinal de la magnetización M Ecuación de Larmor: ω 0 =γ B 0

8 Excitación: Simulación por ordenador Trayectoria simulada por ordenador de la magnetización durante la aplicación de un pulso de excitación de RF 45º, 90º y 170º en un campo magnético de 1 T.

9 Relajación M z = M o ( 1 - e -t/T 1 )M XY = M XY o e -t/T 2 Contraste en T 1 Contraste en T 2 Ecuaciones de Bloch

10 Tipo de tejido T 1 (ms) T 2 (ms) Grasa18090 Hígado27050 Corteza Renal Sustancia Blanca Bazo48080 Sustancia Gris Músculo60040 Médula Renal Sangre Líquido Cefalorraquídeo Agua Relajación: Valores representativos de los tiempos de relajación T1 y T2

11 Una magnetización que cambia de dirección a lo largo del tiempo puede inducir una corriente alterna en una bobina. Esta corriente se puede utilizar pues como medida de la magnetización en el plano transversal. Relajación: ¿Cómo se puede detectar esta magnetización? t

12 Vista superior y transversal de magnetización en precesión libre (relajación). Relajación: Simulación por ordenador FID – Free Induction Decay Free – ausencia de campo B1 durante la recepción de la señal Induction – corriente inducida en la bobina (antena). Decay – la señal decae de forma exponencial a lo largo del tiempo.

13 Relajación: Simulación por ordenador Trayectoria simulada por ordenador de la magnetización resultante durante la fase de relajación tras la aplicación de un pulso de excitación de RF de 45º y 90º en un campo magnético de 1T.

14 Los gradientes de campo magnético Espines de un corte en su estado inicial El mismo corte tras aplicar los gradientes de codificación de lectura y de codificación de fase

15 Los gradientes de campo magnético Posición en el espacio-k Gradientes aplicados


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