Resonancia Magnética: Precesión.

Antes de empezar, recordemos la definición de spin:

• Definición de spin: es una característica de la naturaleza y permite que las partículas atómicas y subatómicas  interactúen con los campos magnéticos.

Dicho esto, núcleos atómicos realizan la PRECESIÓN. La precesión es un movimiento que podríamos comparar con la traslación que realiza la Tierra alededor de Sol. En el caso de los átomos, se produce debido a la interacción entre spin y un campo magnético externo:

1. El núcleo tiene un momento angular spin.
2. El campo magnético externo crea una fuerza perpendicular o «torque» a dicho momento angular.
3. Se origina así un movimiento circular rotatorio , con una frecuencia específica para cada elemento químico, llamado movimiento de precesión.

¿Y porque es importante hablar de la precesión? Porque el fenómeno de la resonancia se consigue aplicando una onda electromagnética cuya frecuencia coincida con la frecuencia de precesión del núcleo que queramos excitar. Dicha frecuencia de precesión es específica para cada elemento químico (en nuestro caso el Hidrógeno) y viene determindada por una famosa fórmula, la ecuación de Larmor:

fo = γ Bo

Así vemos que la frecuencia de precesión (fo) presenta 2 particularidades:

• Es directamente proporcional a la ratio giromagnética (γ) de cada elemento químico (por eso específica para cada elemento químico).
• Es directamente proporcional a la intensidad del campo magnético (Bo).

Con esto más o menos sería suficiente, sin embargo, deberías echarle un ojo a lo que siguiente para poder comprender mejor.

Chemical Shift:

No todos los átomos H de nuestro organismo tienen la misma frecuencia de resonancia, a esto se llama Chemical Shift. Lo explicamos.

Los átomos de ¹H en nuestro organismo no se encuentran aislados, es decir, se encuentran formando otras moléculas, principalmente agua (H2O) y grasa (unidos al Carbono). Por ello, en realidad no todos los átomos de ¹H en el organismo tienen la misma frecuencia de resonancia. Esto es debido a que dicha frecuencia no depende realmente del campo magnético externo aplicado (Bo) sino que depende en realidad del campo magnético local (Bloc) que experimenta el núcleo a nivel atómico. Es decir, cada núcleo tiene un campo magnético local que depende de la estructura química de la molécula donde reside (el H formando agua o unido al C de la grasa) y es éste entorno el que determina la frecuencia de resonancia.

Este campo magético local (Bloc) depende del campo magnético extero (Bo) al cual se opone otro campo llamado campo magnético inducido (Bind).

Bloc = Bo − Bind

• Este campo mangético inducido lo producen los electrones que giran alrededor del núcleo de los átomos. Éstos, crean una especie de escudo que se opone al campo magnético externo (de ahí la resta en la fórmula).

• ¿Y por qué el campo de los electrones forman un escudo que se opone  al campo magnético externo? Porque los electrones tienen una Ratio Giromagnética Negativa que los hace precesar en sentido opuesto y finalmente hace que se opongan al campo.

• ¿Y cómo se denomina al fenómeno que se opone a un campo magnético? Lo llamabamos Diamagnetismo, que es un tipo de susceptiblidad magnética.

A esta diferencia de frecuencia de resonancia debido al entorno, se le denomina chemical shifts y, aunque para el Hidrógeno son relativamente pequeñas, son sin embargo detectables y se aprovecha para la práctica clínica, por ejemplo, para la Espectroscopia o en las secuencias de Fase – Fase opuesta.

Magnetización Neta:

Cuando estudiamos el fenómeno de la resonancia, no nos centramos individualmente en los spines de cada átomo de H del cuerpo humano. Sino que nos referimos a la suma de todos ellos (como si todo el cuerpo o región a estudio fuera un único spin). Pues dentro de este cuerpo habrá spines en situación de baja y alta E, que interaccionan entre ellos y la mayoría se anulan, quedando finalmente una pequeña propoción de ellos que predominan alineados a favor del campo magnético externo (baja energía). El promedio del momento angular de todos esos spines es lo que se denomina Magnetización Neta (M) y su valor máximo en situación de equilibrio se denomina Mo.

Quedémonos con esto:

• A partir de ahora, no hablaremos de spines individuales, sino en su conjunto. O sea, hablaremos de M, la cual se comporta como un único vector.

• M es el resultado del promedio de los momentos angulares de todos los spines de los millones de núcleos atómicos de nuestro cuerpo. Predominan en situación de baja energía.

• Mo  es el valor máximo en equilibrio. Equilibrio = spines alineados con el campo magnético principal (Bo) = el campo magético de la Tierra.

• M nos indica cuanta señal se puede generar en un estudio de RM.

• A mayor número de spines y a mayor fuerza del campo magnético, mayor M (esto se determina por una fórmula matemática… que no voy a poner).

• Cuando hacemos una secuencia de RM, sacamos de su estado de equilibrio a M y la hacemos precesar alrededor del eje axial del campo magnético (ver a continuación).

¿Podemos hacer precesar a M?

Sí, pero para ello hay que sacarlo de su estado de equilibro. Recuerda que M se alinea paralelo al eje del campo magnético primario, que es el del la Tierra.

Recuerda que M es la suma del promedio de los vectores de los millones de pequeños spines de los  núcleos atómicos de H de nuestro cuerpo. Aunque todos estos núcleos individualemente estén precesando, «M no lo hace». Cuando emitimos una señal con la máquina de RM, lo que vamos a hacer es sacar a M de su estado de equilibrio, es decir, desalinearlo del eje del campo mangético externo primario al que estaba sometido (el campo magnético de la Tierra) y «someterla» a este segundo campo magnético que emite el escáner de RM que se denomina B1.  Este nuevo campo magnético debe coincidir con la frecuencia de precesión (o de Larmour) del Hidrógeno.

Derecha: M = promedio de todos los spines, cuyo resultado final predomina alineado a favor del campo magnético primario (el de la Tierra = B0). Izquierda: campo magnético de la resonancia que interactua con M, la saca de su etado de equilibrio, genera una nueva fuerz o torque que la desplaza y la hace precesar a favor de este B1.

Una vez realizado esto, se produce un intercambio de energía (entre B1 , los spines y su entorno molecular) y entonces M comienza a precesar. Esto quiere decir que el fenómeno de la resonancia ha empezado a ocurrir.  ¿En qué consite eso? Lo veremos en la próxima entrada.

Acerca de Víctor Federico Cáceres Filippon

Residente de Radiodiagnóstico. H.R.U de Málaga. Avda. Carlos Haya s/n. 29010 Málaga.