Propiedades magnéticas

2 . PROPIEDADES MAGNÉTICAS (R: 03-2) 2. 1

2.1. EL CAMPO MAGNÉTICO

Las cargas eléctricas en movimiento (por ejemplo una corriente eléctrica) implican la

aparición en el espacio que las rodean una serie de propiedades bien conocidas (por ejemplo:

orientación de las limaduras de hierro). Estas nuevas propiedades originadas por las cargas eléctricas

en movimiento las denominamos campo magnético. El campo magnético lo representaremos por B

y es una magnitud vectorial, es decir, en un punto del espacio donde existe campo magnético es

necesario definir aparte del valor del campo, la dirección y el sentido. (Fig 2.1)

Fig 2.1.

Campo magnético creado

por un conductor en forma

de helicoide (solenoide) por

el que circula una corriente

continua I .

Dentro del helicoide, en la

zona central, el campo

magnético B tiene que ser

lo más uniforme posible.

El valor de B se expresa en unidades de inducción magnética

El valor de B (intensidad o módulo del campo magnético) se expresa en unidades de

inducción magnética. Las unidades utilizadas en RM son: El Tesla (T) y el Gauss.

1 T = 10.000 Gauss

Como idea comparativa, el valor del campo magnético terrestre se sitúa alrededor de los 0.5

Gauss (variando según factores geográficos y temporales).

Actualmente se encuentran comercializados para IRM, desde aparatos RM de 0,02 T hasta

aparatos RM de 3 T. Están en ensayo clínico imanes de 4 T, 7 T y de 8 T

B

I

2

PROPIEDADES MAGNÉTICAS

DE LA MATERIA

2 . 2 2. PROPIEDADES MAGNÉTICAS. (R: 03-2)

El campo magnético se expande alrededor del imán. Las superficies de igual valor del campo

magnético adoptan formas muy variadas alrededor del imán, dependiendo del diseño y de factores

externos, en especial los materiales metálicos del entorno. La expansión del campo magnético fuera

del cilindro de exploración puede implicar serios problemas en la ubicación de los aparatos de RM.

Para minimizar estos efectos fuera de la zona de exploración se suelen utilizar los llamados

apantallamientos magnéticos. Pueden ser de dos tipos los apantallamientos pasivos mediante

materiales metálicos fijos y los apantallamientos activos mediante corrientes que crean pequeños

campos magnéticos correctores. Tiene especial importancia la línea de los 5 gauss (0,5 mT) que se

considera el límite para el acceso de portadores de marcapasos y la línea de los 0,1 mT como

excluyente de determinados aparatos electrónicos.

Una de las condiciones que hay que considerar al valorar el campo magnético es su

homogeneidad y estabilidad. Estos conceptos hacen referencia a las variaciones relativas del

campo magnético en el espacio y en el tiempo y se expresan en partes por millón (ppm) dentro de un

volumen de superficie esférica de un diámetro adecuado (Diameter of Spherical Volume: DSV).Si

queremos que el campo magnético sea homogéneo (tenga un valor vectorial constante) sobre un

determinado espacio debemos diseñar la forma del conductor. El diseño más utilizado es el de un

conductor en forma de helicoide (solenoide) que logra en su interior, alrededor de su punto central

medio (isocentro), un campo magnético muy homogéneo. El paciente será introducido dentro del

helicoide. En la actualidad existen diseños muy variados (solenoidales, donuts, en columnas, en C).

Los diseños abiertos tienen importancia no tan solo por disminuir la claustrofobia, si no también por

sus posibilidades en intervencionismo, aunque el valor del campo magnético en diseños abiertos está

limitado.

Para mejorar la homogeniedad del campo magnético se realizan las maniobras de shiming.

El shiming puede ser pasivo mediante piezas metálicas que quedan fijas durante la implantación del

imán y activo, mediante la creación de campos magnéticos adicionales compensatorios haciendo

pasar corrientes continuas adecuadas por bobinados que se colocan dentro del imán. Al colocarse el

paciente para su exploración se producen pequeñas heterogeneidades locales que se compensan

mediante el shiming activo. En muchas secuencias utilizadas en RM se precisa de una gran

uniformidad con lo que el shiming activo es de uso habitual.

Aunque la mayoría de los aparatos RM utilizan corriente eléctrica continua par generar el

campo magnético (electroimanes), existen también imanes permanentes. Los imanes permanentes

construidos con sustancias ferromagnéticas que presentan una imantación permanente. Los

electroimanes pueden ser según el tipo del conductor resistivos o siuperconductivos. Los

superconductivos son los que pueden alcanzar mayor campo magnético se basan en la propiedad

que poseen ciertas aleaciones metálicas que al ser enfriadas a temperaturas cercanas al cero

absoluto (- 273 º C = 0º K ) pierden su resistencia eléctrica. La aleación mas usada es la de Titanio-

Niobio (TiNb) en forma de hilos dentro de una matriz de Cu que se enrolla en forma de bobinados y

se sumergen en una cámara cilíndrica llena de Helio líquido. Precisan por tanto de rellenado de He.

2.2. LOS GRADIENTES MAGNÉTICOS

Aparte del valor del campo magnético, los gradientes magnéticos son uno de los

componentes del aparato de resonancia que hay que prestar especial atención ya que han

jugado un papel decisivo en la evolución de la tecnología RM.

Los gradientes magnéticos son variaciones del campo magnético medidas a lo largo de una

dirección.

2 . PROPIEDADES MAGNÉTICAS (R: 03-2) 2. 3

El gradiente se expresa por la magnitud vectorial G. En un punto, el valor o la amplitud del

gradiente es la variación de la magnitud por unidad de longitud en aquel punto. La dirección es la

orientación de la línea sobre la que se mide la variación y el sentido se adopta positivo hacia el

sentido en el cual crece la magnitud y negativo en sentido contrario.

A lo largo de todo el proceso de obtención de la imagen, es preciso crear gradientes

magnéticos sobre direcciones predeterminadas. Como norma general, los gradientes magnéticos

utilizados en IRM deben ser lineales es decir la variación del valor del campo magnético en la

dirección del gradiente debe de ser lo mas uniforme posible. Ello se logra mediante un par de

bobinas recorridas por corrientes continuas en sentido contrario (Fig 2.2) El resultado de aplicar este

par de bobinas (bobinas de gradiente) es la creación a lo largo del eje, de una variación uniforme

del campo magnético, es decir, de un gradiente magnético lineal.

El valor del gradiente se expresa midiendo la variación del campo magnético por unidad de

longitud en la dirección determinada. Es decir por la pendiente de la gráfica de la variación de B con

la longitud. (Representación espacial del gradiente). El valor máximo de esta pendiente, (Amplitud

máxima del gradiente) indicará el valor máximo que puede alcanzar un gradiente (Gmáx) y se

expresa en militesla/metro (mT/m) o en Gauss/cm.

Fig 2.2.

Creación de un gradiente magnético lineal a lo largo del eje del imán.

Las dos bobinas B1 y B2 recorridas por corrientes en sentidos contrarios, crean sobre el eje del imán una

variación uniforme del campo magnético B a lo largo de la dirección del eje z

El valor de Gmáx interviene entre otros factores en la resolución espacial máxima y es

fundamental para fijar el grosor mínimo del corte y el mínimo FOV.

Cuando queremos valorar las posibilidades de un tomógrafo RM hay que valorar las

prestaciones de su sistema de gradientes.

A lo largo de una exploración RM, los gradientes magnéticos actúan durante breves instantes

(del orden de los microsegundos) en momentos estratégicos. Por esto es frecuente hablar de pulsos

de gradiente. Por tanto la manera usual de representarlos en un diagrama RM es indicando sobre un

eje de tiempos cuando entran en juego. Es decir representar el valor de la variación de G con el

tiempo. (Representación temporal de los gradientes) (Fig 2.3.)

z z

a b c

B

Ba

Bb

Bc

Ba Bb Bc

B1 Bo B2

z

2 . 4 2. PROPIEDADES MAGNÉTICAS. (R: 03-2)

Fig 2.3.

Representación temporal de la acción de los

gradientes.

En el tiempo t1 se activa, se mantiene

constante durante el intervalo Δ t y se cierra

en el tiempo t 2. El valor + Gz indica creciente

en un sentido mientas que los valores de

gradiente negativos indicarían valores

crecientes de campo magnético en sentido

contrario al anterior.

Aunque en la representación temporal de la Fig. 2.3. tanto la entrada como la salida de los

gradientes se hace de una forma instantánea, esto no ocurre así, sino que se requiere un cierto

tiempo desde que se ponen en marcha los gradientes hasta que alcanzan el valor de trabajo. Por lo

tanto en una representación temporal la forma de los gradientes es trapezoidal (Fig. 2.4.) El tiempo

desde que se activan los gradientes hasta que alcanzan el valor máximo constante de trabajo

(plateau) se conoce como

...