04-04 T2: el tiempo de relajación espín-espín
Después de que un sistema de espín haya sido excitado por un pulso de RF inicialmente se comporta como un sistema coherente, es decir, todos los componentes microscópicos de la magnetización macroscópica precesan en fase (todos juntos) alrededor de la dirección del campo externo. Sin embargo, con el tiempo, la señal observada comienza a disminuir y los espines comienzan a no precesar en fase (Figura 04-15).
Figura 04-15: La decrecimiento de la señal en el plano x'-y' es más rápida que la de la magnetización a en el eje z. La descomposición adicional de la magnetización neta en el plano x'-y' es debida a una pérdida de coherencia de fase entre los componentes microscópicos que se debe en parte a las pequeñas diferencias de las frecuencias de Larmor inducidas por pequeñas diferencias en los campos magnéticos estáticos en distintas localizaciones de la muestra. Este proceso se conoce como T2, relajación spin-spin o relajación transversal. |
T2 depende de varios parámetros:
frecuencia de resonancia (intensidad del campo), aunque para T2
es menos crucialque para T1;
temperatura;
movilidad observada de espíns (microviscosidad);
presencia de grandes moléculas, iones y moléculas paramagnéticos
o otras interferencias externas
En los fluidos móviles T2 es casi igual a T1 mientras que en sólidos o en sistemas lentos (sistemas de alta viscosidad) las componentes del campo estático inducidas por los núcleos vecinos entran en acción y T2 se hace significativamente más corto que T1. En compuestos sólidos T2 es generalmente tan corto que la señal se extingue en el primer milisegundo mientras que en los fluidos la señal de resonancia magnética puede durar varios segundos. En gran medida esta es la causa de la baja o ausencia de señal de estructuras sólidas como el hueso compacto o los tendones en las imágenes médicas obtenidas mediante RM.
Con una intensidad de campo en aumento T2 en principio aumenta de forma paralela a T1. A continuación, mientras T1 continua aumentando, T2 permanece constante (en meseta) pero también puede comenzar a disminuir. Esto podría ser debido a diferencias microscópicas de susceptibilidad microscópicas que pueden inducir un efecto T2*.
Así, si representamos gráficamente T1 y T2 con respecto a la movilidad microscópica del sistema de espín, obtendremos una curva T1 que pasa por un mínimo que corresponde a la frecuencia de Larmor y una curva de disminución constante en el caso de T2 (Figura 04-16).
Figura 04-16: |
El valor T1 de los tejidos es generalmente menor a 1 segundo. En el caso del agua pura el valor T2 es de aproximadamente 3 segundos y la relación T1/T2 es 1. Desde aquí la relación T1/T2 aumenta rápidamente entre los tejidos en rangos de 5 a 10 unidades. T1/T2 será de 5 en el caso del tejido muscular sometido a un campo de 0,1 T.
En la práctica se observa que la misma muestra puede mostrar dos momentos diferentes de relajación T2 aún siendo sometida a la misma intensidad de campo. Esto es debido a dos fenómenos que contribuyen a que los núcleos experimenten fenómenos de falta de homogeneidad local:
scampos magnéticos estáticos y oscilantes inducidos por proximidad
de momentos magnéticos vecinos (originados en otros núcleos o
electrones no apareados), y
imperfecciones del campo magnético estático principal B0 (inhomo-
geneidades de campo).
Esto conduce a una caída de la señal más rápida que T2. Se llama T2* (Figura 4-17).
Figura 04-17: |
Es importante entender que T2* no es una constante y no puede usarse con fines diagnósticos. Es un tiempo fluctuante (o un rango de tiempo) para la pérdida de coherencia de fase entre los espines orientados a un angelo del campo magnético. Sin embargo, estos inhomogemeidades pueden cambiar facilmente.
Pero para un experimento dado (un exámen individual) podemos calcular T2* de la misma forma que calculamos T1 de sistemas complejos mediante la adición de componentes de la relajación R1 (véase el ejemplo del contenedor, Figura 04-06).
La tasa de decrecimiento observada (R2* = 1/T2*) estará por tanto relacionada con la verdadera la tasa de relajación espín-espín (R2 = 1/T2) y con la inducida por inhomogeneidades del campo (R2inh o R2' = 1/T2inh), así:
R2* = R2 + R2inh
Para eliminar el efecto de las inhomogeneidades de campo, se puede utilizar un eco del espín, cuya amplitud dependerá del tiempo que ha transcurrido desde la excitación inicial (TE). Esta técnica se utiliza en una de las secuencias de pulso más utilizadas para la obtención de imágenes médicas, que ha sido la secuencia de pulsos estándar en RM y la base del diagnóstico clínico durante mucho tiempo, la secuencia de pulsos de eco de espín (espín-eco o SE). Incluso después de la introducción de secuencias de impulsos especializados para distintas preguntas diagnósticas, las secuencias SE siguen siendo de elección en caso de duda.