Rm Teoria Y Terminos

Transcript

GE Healthcare RM Teoría y Terminolo log gía 1/ GE / Objetivos Física es la llave para entender que hay detrás de la se sele lecc cció ión n de par parám ámet etro ross reali realiza zada da dur duran ante te la la adquisición de imágenes Los técnicos de RM manipulan la física con el fin de obtener contrastes y eliminar artefactos de las imágenes Este módulo examina las propiedades que hacen al núcleo activo en RM, comportamiento del núcleo en un campo magnético externo, resonancia, señal, relajación, ponderación, codificación espacial 2/ GE / Estructura Atómica Proton Electron  _  + + + +  _  Neutron CARACTERISTICAS DEL ATOMO Protones, Proto nes, neutron neutrones, es, y electr electrones ones tienen tienen carga y masa Los núcleos contienen protones y neutrones Los protones tienen carga positiva Los neutrones no tienen carga Los electrones tiene carga negativa Loss elect Lo electron rones es gira giran n alred alrededo edorr del nú núcle cleo o • • • • • • 3/ GE / Estructura Atómica Proton Electron  _  + + + +  _  Neutron PROPIEDADES FISICAS Y EL ATOMO El núcleo núcleo deter determin minaa las propie propiedad dades es físicas físicas del áto átomo mo Numero Nume ro Atómico Atómico = Número Número de protones protones (o electrone electrones) s) Masa = Suma de protones y neutrones Si, Prot Proton ones es = Neut Neutron rones es el áto átomo mo es es RM inact inactivo ivo • • • 4/ GE / Estructura Atómica Proton Electron  _  + + + +  _  Neutron CHEMICAL PROPERTIES AND THE ELECTRON SHELLS Electrones Electr ones deter determinan minan las prop propiedad iedades es quim quimicas icas del átom átomo o The orbital shell determines the electron’s energy level Cuando protones y electrones son iguales, el átomo no tiene una carga neta y es quimicamente inactivo. • • • 5/ GE / Atomo Hidrógeno 1 Proton Electron  _  EL NCLEO DE HIDROGENO 1 1H CONTIENE 1 proton No neutrones 1 electron • + • • • • 6/ GE / Giro(spin) Neto PROTONES, NEUTRONES Y ELECTRONES GIRAN (rotan sobre su eje) Pares de protones con protones protones en posición spin-up-spin-do spin-up-spin-down wn Pares de neutrones con neutrones neutrones en posicion posicion spin-up-spin-dow spin-up-spin-down n Protones impares con neutrones Spin pares se cancelan Proton Pro tones es y/o neut neutron rones es impare imparess cre crean an un spin spin neto neto El spin (giro) neto hace al núcleo RM activo • • • • • • 7/ GE / Momento nuclear magnético + Un núcleo con un giro neto es una una particula cargada girando girando Esto genera genera un campo campo magn magnético ético paralel paralelo o al eje de giro Este camp campo o magn magnético ético es llamad llamado o momento nuclear magnético • • • 8/ GE / Vector Cuantitativo MISMA INTENSIDAD DIFERENTE DIRECCION MISMA DIRECCION DIFERENTE INTENSIDAD El Momento Nuclear Magnético tiene una magnitud y una dirección El simbolo vector repre representa senta la magnit magnitud ud y la dirección dirección del MNM • • 9/ GE / Alineamiento Natural EN AUSENCIA DE UN CAMPO MAGNETICO EXTERNO Los núcleos tienen direcciones aleatoreas Se cancelan unos a otros y no hay magnetización neta • • 10 / GE / Alineamiento con Bo B0 EN PRESENCIA DE UN CAMPO MAGNETICO EXTERNO -BoLos núcleos se alinean en 1 ó 2 direcciones dependiendo dependiendo de su energía Baja Ba ja En Ener ergí gíaa se alinean en paralelo con Bo Alta Energía se alinean contra Bo en antiparalelo • • • 11 / GE / Aumentando Bo B0 A MEDIDA QUE B0 AUMENTA, MAS NUCLEOS SE ALINEAN EN LA POSICION PARALELA DE BAJA ENERGIA 12 / GE / Vector de Magnetización Neto B0 EL VECTOR DE MAGNETIZACION NETO ES FORMADO POR Pares de núcleos paralelos y antiparalelos anulados El momen momento to magné magnético tico de los los núcl núcleos eos impa impares res se se suma suma y crea un ef efec ecto to llam llamad ado o Vector de Magnetización Neto Solamente Solam ente los núcl núcleos eos impa impares res parti participan cipan en la la señal señal de RM RM • • • 13 / GE / Vector de Magnetización Neto B0 Mz EL VECTOR NETO ES LA SUMA DE TODOS LOS VECTORES PARALELOS, IMPARES Y DE BAJA ENERGIA La potencia es la SUMA de las fuerzas magnéticas de cada proton La dirección es la SUMA de las direcciones polares de cada proton En el estado de Baja Energia, el Vector Vector Neto se alinea alinea a lo largo largo del eje long longitudi itudinal nal o eje Z y es llamado llamado Mz • • • 14 / GE / Precesión en Bo B0 ELLOS BAMBOLEAN COMO UN TROMPO La agitación térmica impide al núcleo alinearse perfectamente con Bo po porr lo qu quee se se ali aline neaa en en un un án ángu gulo lo Como Bo tiende a llevar al núcleo a una perfecta alineación, el conflicto entre fuerzas produce la precesion de dell núcl cleo eo • • 15 / GE / La Ecuación de Larmor Omega o frecuencia precesional Gamma o razón giromagnética Pote Po tenc ncia ia de dell campo magnético externo LA ECUACION DE LARMOR CALCULA LA VELOCIDAD DE PRECESION La frecuencia precesional depende de: El tipo de núcleo La pot poteni eniaa del cam campo po mag magnét nético ico ext extern erno o La frecuencia precesional es medida en ciclos por segundos -Hz -Hz-• • 16 / GE / Razón Giromagnética Núcleo n 1H 2H 13C 14N 19F 23Na 27Al 31P GMR en MHz 29.16 42.58 06.53 10.70 03.08 40.05 11.26 11.09 17.24 La Razón Giromagnética otorga una frecuencia a 1.0 Tesla La R. G. provee una constante giromagnética para cada núcleo a 1 Tesla La R. G. es única para cada tipo de núcleo. • • 17 / GE / H1 a 1.5 Tesla 63.87 MHz 42.58 MHz/1.0T 1 .5 T LA FRECUENCIA PRECESIONAL DE H1 A 1.5 TESLA Cuál es la frecuencia precesional de H1 a 2T? Cuál es la frecuencia precesional de H1 a 0.5T? • • 18 / GE / Todavía no hay señal B0 Mz Mz no pu pued edee se serr me medi dida da cua cuand ndo o esta esta ali aline nead adaa con con Bo Mz de debe be se serr mo movi vida da de de Bo pa para ra pod poder er gen gener erar ar señ señal al Cómo hacemos para mover Mz de Bo? • • • 19 / GE / Las bases de RM LA BASE DE LA RM ES INDUCIR TRANSICIONES TRANSICIONES ENTRE ESTADOS ESTADOS DE ENERGIA POR ABSORCION Y TRANSFERENCIA DE ENERGIA Mz = RECUERDEN QUE Mz ES LA SUMA DE LOS NUCLEOS PARALELOS E IMPARES Para move moverr Mz se necesit necesitaa cambiar cambiar el aline alineamien amiento to de cada núcl núcleo eo Paraa cam Par cambia biarr el ali alinea neamie miento nto de de cada cada núcleo núcleo se se debe debe cambia cambiarr su nivel nivel de de energí energíaa Para cambi cambiar ar su nivel nivel de energ energia ia se usa usa Radiofrecuencia • • • 20 / GE / RF Fase y Frecuencia Long Lo ngit itud ud de Onda Onda Amplitud B1 Frecuenc Frec uencia ia = ciclos ciclos por por segun segundo do RADIACION ELECTROMAGNETICA Las Ondas de Radio son ondas sinusoidales, que generan campos magnéticos fluctuantes Las Ondas de Radio tienen Amplitud, Longitud de Onda y Frecuencia La frecuencia de la Onda de Radio determina su Energía • • • 21 / GE / Sintonizando Frecuencia B0 B1 = LA ECUACION DE LARMOR CALCULA LA FRECUENCIA DE TRANSMISION La frecuen frecuencia cia del puls pulso o de RF RF debe debe er la mism mismaa que la frecuenc frecuencia ia de de prece precesión sión del núcl núcleo eo para pod poder er trans transferir ferir ener energía gía • CUANDO HACEN “PRESCAN” ESTAN SINTONIZANDO ESTAS FRECUENCIAS 22 / GE / B1 Definición B0 Mz B1 DOS CRITERIOS PARA B1 El campo magnetico ejercido por por la energia energia de RF es llamado llamado B1 B1 debe debe ser tra transm nsmitid itido o perp perpend endicu icular lar a Bo • • 23 / GE / Resonancia B0 Mz B1 EN PRESENCIA DE B1, LOS NUCLEOS DE BAJA ENERGIA, ABSORBEN ENERGIA Y SE MUEVEN A UN ESTADO DE ALTA ENERGIA LA TRANSICION AL ESTADO DE ALTA ENERGIA ES LLAMADO RESONANCIA 24 / GE / Movimiento del Núcleo B0 B1 DESPUES DE ABSORVER ENERGIA EL NUCLEO SE MUEVE A UNA ALINEACION ANTIPARALELA 25 / GE / Movimiento de la Magnetización Neta B0 B1 Mxy LA DIRECCION DEL VECTOR NETO CAMBIA TAL COMO TRANSICIONO EL ATOMO A UN ESTADO DE ALTA ENERGIA El pulso de RF es designado de acuerdo al movimiento que crea en el Bo Un puls pulso o de 90 grados grados mueve la magnetiz magnetización ación neta neta a 90 grados Cuánto Cuánt o mueve mueve la magnet magnetizaci ización ón neta un puls pulso o de de 180 grad grados? os? Cuando la magnetización magnetización neta esta en el plano transverso transverso es llamada Mxy  • • • • 26 / GE / Ley de Faraday de Inducción 3 ELEMENTOS DEBEN ENCONTRARSE PARA GENERAR SEÑAL Un conductor Un cam campo po mag magnét nético ico Movimien Movi miento to del camp campo o magn magnético ético en relac relación ión al cond conductor uctor • • • B0 Mxy EN RM Una bobin bobinaa de RF nos da da el conducto conductorr Y mxy mxy nos nos da el campo campo magn magnético ético en movimi movimiento ento porq porque ue preces precesaa • • 27 / GE / Producción de señal en RM Fuerte señal positiva La potencia y dirección de la señal generada en la bobina depende de la posición de Mxy Fuerte Fuer te señal señal positiva positiva es genera generada da cuando cuando el vector vector neto neto pasa perp perpendi endicular cular a través de la bobina de recepción • • 28 / GE / Producción de señal de RM Ausencia de señal Ausencia se señal es generada cuando cuando el vector neto es paralelo a la bobina de recepción 29 / GE / Producción de señal de RM Fuerte señal negativa Fuerte señal Fuerte señal negativa negativa es generada generada cuan cuando do el polo polo negativ negativo o del vector vector neto pasa a través de la bobina de recepción 30 / GE / Producción de señal de RM Ausencia de señal Ausenc Ause ncia ia se se seña ñall es gen gener erad adaa cuan cuando do el vec vecto torr ne neto to es es para parale lelo lo a la bobi bin na de re rece cep pci ció ón 31 / GE / Decaimiento de Inducción Libre (FID) La señal generada en la bobina de recepción es alternativa porque porq ue el vector vector neto neto esta esta precesan precesando do La señal señal decae a medida medida que el núcle núcleo o retorna retorna al estado estado de baja baja energía • • 32 / GE / Relajación B0 Mxy CUANDO B1 ES REMOVIDO, EL NUCLEO EMITE ENERGIA Y REGRESA AL ESTADO DE BAJA ENERGIA LA TRANSICION REGRESIVA AL ESTADO DE BAJA ENERGIA ES LLAMADA RELAJACION 33 / GE / Relajacion B0 DESPUES DE EMITIR ENERGIA EL NUCLEO REGRESA AL ALINEAMIENTO EN PARALELO 34 / GE / Movimiento de la Magnetización Neta B0 Mz Y EL VECTOR DE MAGNETIZACION NETO REGRESA A LA POSICION Mz 35 / GE / Coherencia de Fase Vector Neto El pulso pulso de de RF causa en el nucl nucleo: eo: Movimiento a un estado de alta energía Precesión en fase • • LAS PUNTAS DE LOS VECTORES DE LOS MOMENTOS MAGNETICOS SE ENCUENTRAN EN EL MISMO LUGAR EN EL CICLO PRECESIONAL 36 / GE / Pérdida de Coherencia de Fase Cuando Cuan do el pu puls lso o de de RF es rem remov ovid ido o el núc úclleo eo:: vuelve al estado de baja energía Precesa fuera de fase • • LA PUNTA DE LOS VECTORES SE ENCUENTRAN EN DISTINTOS MOMENTOS DEL CICLO PRECESIONAL 37 / GE / Relajación La pérdida de coherencia de fase es llamada defasaje o re rellaj ajac ació ión n T2 El regreso al estado de baja energía es llamado recuperación o relajación T1 38 / GE / Relajación T1 Relajación T1 es también llamada Térmica o spin-lattice (enrejado) Rela Re laja jaci ción ón T1 en envu vuel elve ve un in inte terc rcam ambi bio o de en ener ergí gíaa - nú núcl cleo eoss ex exci cita tado doss liberan energía y vuelven al estado de equilibrio Relajación T1 es la recuperación recuperación del vector de magnetización magnetización neto al eje longitudinal • • • M0 Mz Tiempo T1 es cuando Tiempo cuando el 63% 63% del re-crecimiento ha ocurrido 63% 39 / GE / Relajación T2 Relajacion T2 tambien Relajacion tambien llamada llamada Térmica Térmica o spin-spin spin-spin Relajación T2 envuelve la pérdida de coherencia de fase y es causada porr el ca po camp mpo o ma magn gnét étic ico o lo loca call Relajación Relaj ación T2 T2 es causada causada por la pérdida pérdida de fase del vector vector de magnetiza magn etización ción en el plano trans transverso verso • • • Mxy Tiempo T2 es Tiempo es cuando cuando el 37% 37% de la la magntización transversa inicial se queda 37% 40 / GE / Relajación T2* (estrella) El defasaj defasajee T2 T2 puede puede ser causa causado do por inom inomogen ogeneidad eidades es en en Bo este tipo de defasaje es llamado T2*(estrella) + B0 no es perfecto El paciente introduce imperfecciones adicionales Los núcleos precesan mas rápido o mas lento debido a éstas imperfecciones • + • • - 41 / GE / Molecular Tumbling and Relaxation MOLECULAR TUMBLING RATE AFFECTS RELAXATION EFFICIENCY T1 T2 Slow W0 Fast T2 ocurre antes o al mismo tiempo que T1 T1 no ocurre antes que T2 • • 42 / GE / Contraste de Imágen La intensidad de la señal de RM es afectada por Relajación T1 Relajación T2 Densidad Protónica • • • Variaciones en T1, T2 y Densidad Protónica Pr otónica producen contrastes de imágen 43 / GE / Contraste El contraste de las imágenes es denominado de acuerdo al facto factorr que ha ha tenido tenido el imp impact acto o mas impo importa rtante nte.. Todos Todos los facto factores res afectan afectan a las imagenes imagenes,, pero sólo sólo uno tiene tiene mass infl ma influe uenc ncia ia que que lo loss ot otro ross • • • T1-weighted--Rel T1-weighted --Relajaci ajación ón T1 ha tenido tenido el mayor mayor impacto impacto T2-weighted--Rel T2-weighted --Relajaci ajacion on T2 ha tenido tenido el mayor mayor impacto impacto Proton density weighted--Densidad weighted--Densidad Protónica ha tenido el mayor impacto • La importanci importanciaa de la RM es la posibil posibilidad idad de cambiar cambiar el contraste, contr aste, cambi cambiando ando el factor factor de de impacto impacto 44 / GE / Secu Se cuen enci cias as de Pul Pulso so El contraste es afectado por El tipo de pulso de RF El co control de del tiempo del pulso de de RF RF • • Secuencias de pulso y parámetros controladores de tiempo determ determinan inan como, T1, T2 o DP impacta impactan n en el el con ontr tras aste te 45 / GE / Controlando efecto T1 z xy Un puls pulso o de 90° muev muevee el vector vector neto 90° Cuando Cuan do la velocidad velocidad de de repetición repetición del puls pulso o de 90° es mas corta corta que el tiemp tiempo o de de recup recuperaci eración ón T1 ocur ocurre re una una satur saturació ación n Diferentes Difere ntes tejidos, tejidos, con diferentes diferentes tiempos tiempos T1, tienen diferente diferentess niveles de saturación • • • 46 / GE / Cont Co ntro rola land ndo o efect efecto o T2 Slow Fast Slow Fast T2 y T2* causan al núcleo del vector neto un defasaje porque algunos núcleos precesan mas rápidos y otros mas lentos Un pulso de 180° revierte la magnetización permitiendo permitiendo al núcleo re-enfasarse y producir una señal de eco • • 47 / GE / Contraste Para crear una una imágen imágen potenc potenciada iada en en T1 Opti Op timi miza zarr el efe efect cto o de sat satur urac ació ión n us usan ando do TR cor corto to No permite al tejido recuperarse Dism Di smin inui uirr el de defa fasa saje je ut util iliz izan ando do TE co cort rto o No per permi mite te que que ocu ocurr rraa el ti tiem empo po T2 T2 • • • • Para crear una una imágen imágen potenc potenciada iada en en T2 Dism Di smin inui uirr el efe efect cto o de sat satur urac ació ión n us usan ando do TR lar largo go Permite al tejido recuperarse Opti Op timi miza zarr el de defa fasa saje je ut util iliz izan ando do TE la larg rgo o Perm Pe rmit itee que que oc ocur urra ra el ti tiem empo po T2 • • • • Para crear una una imágen potenci potenciada ada en Densidad Densidad Protónica Protónica Dism Di smin inui uirr el efe efect cto o de sat satur urac ació ión n us usan ando do TR lar largo go Permite al tejido recuperarse Dism Di smin inui uirr el de defa fasa saje je ut util iliz izan ando do TE co cort rto o No per permi mite te que que ocu ocurr rraa el ti tiem empo po T2 T2 • • • • 48 / GE / Contraste 49 / GE / Codificación Espacial La señ señal al de de RM deb debee se serr co codi difi fica cada da esp espac acia ialm lmen ente te Codificación Espacial envuelve: Selección de corte Codificación de fase Codificación de frecuencia • • • 50 / GE / Selección de Corte El pr prim imer er pa paso so es la ex exit itac ació ión n de dell cor corte te---el el ob obje jeti tivo vo es só sólo lo ex exci cita tarr lo loss núcleo núc leoss que que están están dent dentro ro del cor corte te de de inter interés és Un gra gradie diente nte magn magnéti ético co de camp campo o es ence encend ndido ido - + 51 / GE / Selección de Corte Los núcleos precesan a diferentes frecuencias en relación a su posición con respecto al gradiente La RF es transmitida a una frecuencia que combina con co n la de dell nú núcl cleo eo de dent ntro ro de dell corte de interés. Sólo éstos núcleos serán excitados - + 52 / GE / Selección de Corte Los grad gradiente ientess pueden pueden altera alterarr el campo campo magn magnético ético prin principal cipal a lo largo lar go de de los los eje ejess X, Y y Z El gradiente Z determina la sele se lecc cció ión n de dell co cort rtee en AX AXIA IAL L Y El gradiente X determina la sele se lecc cció ión n de dell co cort rtee en en SAG SAGIT ITAL AL El gradiente Y determina la sele se lecc cció ión n de dell co cort rtee en en COR CORON ONAL AL X Z 53 / GE / Codificación de Fase El próxi próximo mo paso es la codif codificaci icación ón de Fase Fase del corte excita excitado do - + En la codi codificaci ficación ón de Fase un grad gradiente iente es encendi encendido do y luego luego apaga apagado do 54 / GE / Codificación de Fase Mientr Mien tras as que que lo loss gr grad adie ient ntee están están ence encend ndid idos os lo loss nú núcl cleo eoss prece precesa san n a diferentes frecuencias Donde el grad Don adiien ente te es es mass fu ma fuer erte te el núc úcle leo o precesa mas rápido Donde el grad Don adiien ente te es es mas deb ebil il el núcl cleo eo precesa mas lento - + 55 / GE / Codificación de Fase Cuando el gra Cuando gradie diente nte es es apagad apagado, o, el núc núcleo leo reto retorna rna a la la misma misma frecu frecuenc encia ia de precesión, pero su fase fase ha sido movida en relación a la posición del gradiente 56 / GE / Codificación de Frecuencia En la codificación codificación de frecuen frecuencia, cia, un grad gradiente iente es encendid encendido o y se mantiene en esa condición, mientras la señal es recojida. + - Dondee el gr Dond grad adie ient ntee es es mas mas fuer fu erte te el nú núcl cleo eo pr prec eces esaa mas rápido Dondee el gr Dond grad adie ient ntee es es mas mas débi dé bill el nú núcl cleo eo pr prec eces esaa mas lento 57 / GE / Codificación de Frecuencia Durante la reco Durante recolecció lección n los núcle núcleos os estan estan precesa precesando ndo a diferent diferentes es frecuencia frecu enciass en relación relación a la posición posición de los grad gradientes ientes.. + - 58 / GE / Codificación Espacial El proceso completo es repetido una vez por cada valor de codificación de fase +128 -128 59 / GE / Espacio K El res resul ulta tado do de de la cod codif ific icac ació ión n espa espaci cial al es es el ll llen enad ado o de dell Es Espa paci cio oK Cadaa linea Cad linea del esp espaci acio o K repre represen senta ta una una únic únicaa combinación de Fase Y Frecuencia 60 / GE / Espacio K El espaci espacio o K guarda guarda tod todos os los dat datos os que que son usad usados os en la la reconstrucción de la imagen Las linea lineass central centrales es del espac espacio io K tien tienen en alto alto impac impacto to en en el contraste de la imagen 61 / GE / Gracias 62 / GE /