06-03 Excitación selectiva del espín

Con la aplicación de gradientes, podemos localizar los núcleos de la muestra, pe­ro también hemos añadido un problema. Si se activa un gradiente después del pulso de RF, el mero acto de activar el gradiente reduce significativamente la mag­ni­tud de la señal de resonancia magnética de la muestra (Figura 06-07).

Figura 06-07: Desfase producido por la aplicación de un gradiente: (a) La señal está alineada inicialmente con el eje Y' y decae con una tasa determinada por T2. (b) Si se activa un gradiente de cam­po magnético se observa una ace­le­ra­ción en el desfase entre espines. (c) A me­di­da que aumenta el tiempo disminuye la señal. Las flechas sólidas representan la señal neta. Las flechas punteadas en (b) y (c) re­pre­sen­tan la señal que se mediría sin aplicar el gradiente.

Idealmente, la señal permanecerá alineada a lo largo del eje Y' y decaerá a una tasa determinada por T2. Sin embargo, incluso pequeñas imperfecciones en el campo magnético causan un desfase en la magnetización. Este desfase de los espines se ve amplificado por los gradientes de campo que queremos utilizar para localizarlos. Por lo tanto, cuando hayamos conseguido un gradiente su­fi­ci­en­te­mente estable que permita medir y localizar la señal, ésta será muy baja o incluso nula.

Para evitar este problema, hay que reconstruir la señal en presencia del gra­di­en­te de campo magnético. Esto se puede lograr usando una secuencia de pulsos eco de espín o eco de gradiente, restaurando así la señal original en presencia del gradiente, lo que permite su detección y codificación espacial.

06-03-01 Obtención de la imagen por eco de espín

Un eco de espín se forma mediante la aplicación de un pulso de 180° un tiempo τ después de un pulso de 90°. Tras el pulso de 90°, los vectores de magnetización disminuyen debido a las variaciones en la frecuencia de resonancia causadas por inhomogeneidades de campo (ΔB₀).

Aplicando el pulso de 180° se invierte el desfase, de modo que un tiempo τ de­spués del pulso de 180° estos efectos se anulan y se forma un eco. Sólo el de­cre­ci­mi­en­to de T2 reduce la intensidad del eco.

El refase completo sólo se produce en el centro del eco de espín. Al au­men­tar la distancia desde el centro, los efectos de las inhomogeneidades de campo au­men­tan. La secuencia eco de espín también corrige los efectos de des­pla­za­mi­en­to químico en el centro del eco, de forma que las señales del agua y de la grasa es­ta­rán en fase. En una adquisición basada en eco de espín que no sea de ima­gen los efectos de desfase en las dos mitades de la secuencia antes y después del pulso de 180° son iguales.

En adquisición de imágenes, se pueden controlar la duración y la amplitud de los gradientes de campo, de forma que las áreas de los gradientes sean iguales (Figura 06-08).

Figura 06-08: Diagrama de eco de espín con gradientes compensados durante la secuencia. El área del pulso de gradiente aplicado entre los pulsos de RF de 90° y 180° es igual al área del gradiente aplicado después del pulso de 180°. Dado que el pulso de 180° induce un proceso de refase, los efectos de los dos gradientes se cancelan en el centro del eco de espín. De este modo, el eco de espín se forma en presencia de un gradiente.

06-03-02 Obtención de la imagen por eco de gradiente

Para generar un eco no es necesario utilizar un pulso de 180°, sino que también podemos utilizar los gradientes de campo. Esto permite obtener ecos de gra­di­en­te, que hoy en día se utilizan ampliamente en secuencias rápidas.

Tras un pulso de RF, la señal decae por la acción combinada del efecto T2 y de las inhomogeneidades locales de campo. Esta combinación de efectos se de­scri­be por T2*. Al alterar la polaridad del gradiente se cambia la dirección de la pre­ce­sión inducida, los espines empiezan a refasarse, y tras un tiempo de eco TE forman un eco de gradiente (Figuras 06-09, 06-10 y 06-11). Para crear este eco, las áreas de los gradientes deben ser iguales [⇒ Hutchison].

Un eco de gradiente (EG) se corresponde con una versión retardada y re­for­ma­da de la FID. Esto es necesario debido a la conmutación del gradiente. A di­fe­ren­cia de los ecos de espín, con los ecos de gradiente no se anulan los efectos de las inhomogeneidades de campo. La señal decae más rápidamente, por lo que los EG requieren un tiempo de eco relativamente corto.

Figura 06-09: Formación de un eco de gradiente uti­li­zan­do el ejemplo de los corredores (ver Figura 04-18). Todos los participantes empiezan jun­tos; comienzan a separarse unos de ot­ros, acelerados por el gradiente. Al invertir la pendiente, se les llama: se dan la vuelta en su posición actual y vuelven corriendo a la línea de salida. Al contrario que en el eco de espín, regresan a lo largo de su pro­pia pista para formar un eco de gra­di­en­te.

Figura 06-10: Formación de un eco de gradiente. En vez del pulso de 180°, un pulso de gradiente (-G) se utiliza seguido por un segundo pul­so de gradiente con polaridad opuesta (+G). Para los ecos de espín, la caída de la señal está determinada por T2, ya que los efectos de las inhomogeneidades de cam­po locales se anulan. Con ecos de gra­di­en­te la de­cre­ci­mi­en­to de la señal está determinado por T2*, que siempre es me­nor que T2.

Figura 06-11: Formación de un eco de gradiente en au­sen­cia de inhomogeneidades locales de campo. En sentido antihorario a partir de (a): Inmediatamente después del pulso de RF la magnetización transversal es ele­va­da; los espines están en fase; (b): los espines comienzan a desfasarse; la aplicación de un gradiente de campo ace­le­ra este proceso; la magnetización ne­ta se desvanece; (c): el gradiente se cambia a la po­la­ri­za­ción opuesta y los espines empiezan a re­fa­sar­se, hasta (d) que se forma un eco de gradiente.