18-03-01 Campo magnético estático

En cada prueba de RM, el sujeto está sometido a un campo magnético estático. Las intensidades de campo para equipos clínicos varían entre 0.2 y 3.0 T, aun­que existen unidades experimentales que llegan hasta los 17.5 T. No se han ob­ser­va­do efectos permanentes dañinos asociados con campos magnéticos está­ti­cos sobre los seres humanos [⇒ Baker].

Sin embargo, no se han realizado estudios a largo plazo sobre personas que han estado expuestas durante mucho tiempo a campos magnéticos estáticos. Muchos resultados publicados son contradictorios y no se puede explicar por me­ca­nis­mos biofísicos o bioquímicos. En algunos casos, los efectos observados deben atribuirse a otras causas que no habían sido consideradas por los in­ves­ti­ga­do­res en la configuración del protocolo experimental. Algunas consideraciones críticas a estos estudios están reflejadas en numerosas revisiones [⇒ Budinger 1986, ⇒ Persson]. Sin embargo, los datos disponibles no son lo suficientemente amp­lios como para asegurar que la RM es absolutamente segura.

Budinger señala cinco efectos biofísicos mediante los cuales los campos mag­né­ti­cos está­ti­cos podrían influir en el proceso biológico o el comportamiento de un organismo [⇒ Budinger 1986]:

Cambios en las enzimas. Hasta 45 Tesla, no se han detectado efectos im­por­tan­tes sobre las enzimas.

Cambios de orientación de macromoléculas, células y componentes sub­ce­lu­la­res. El resultado de los experimentos sobre los efectos de orientación de ciertas estructuras de la retina en equipos de 1 Tesla, la alineación de las cé­lu­las falciformes en 0.35 T, y la orientación de algunas bacterias se podrían ex­pli­car por las fuerzas físicas que afectan al tejido nervioso.

Conductividad de los nervios. Ya en 1893, se obtuvieron los primeros re­sul­ta­dos de los experimentos sobre la posible influencia de los campos magnéticos estáticos sobre el tejido nervioso [⇒ D'Arsonval 1893]. Estos experimentos y otros que se realizaron posteriormente obtuvieron resultados negativos. Apa­ren­te­men­te no hay efectos sobre la conductividad de las fibras nerviosas hasta una intensidad de campo de 0.1 T ya sea alterando su resistencia eléctrica o su po­ten­cial de excitación [⇒ Abashin, ⇒ American College of Radiology]. Algunos ex­pe­ri­men­tos teóricos argumentan que se necesitan campos de 24 T para producir una reducción del 10% en la velocidad de conducción nerviosa [⇒ Liboff]. Un estudio preliminar ha indicado efectos neurológicos en sujetos expuestos a una ex­plo­ra­ción de cuerpo entero en un equipo de 4.0 T [⇒ Shellock 2004]. En cualquier caso, se necesitan estudios adicionales al respecto.

Magnetohidrodinámica. Se han realizado predicciones teóricas que afirman que en equipos de 10 T se produce un aumento de la presión arterial del 28%, causado por la interacción de los potenciales, corrientes eléctricas y diferencias de potencial inducidas dentro de un fluido, como por ejemplo la sangre, en la que se producen retrasos en el flujo. Esta disminución de la velocidad se compensa con una elevación en la presión. En 1.5 T, no hubo cambios significativos, y en equi­pos de 6.0 T se espera un cambio de presión del 10% [⇒ Budinger 1986, ⇒ Ten­for­de].

Alteraciones cardíacas. Se ha observado un incremento de la amplitud del ECG en ratas durante su exposición a campos magnéticos estáticos. El nivel mínimo en el que se ha observado este efecto es de 0.3 T, mientras que con 2.0 T, el incremento promedio es del 400%. Se ha visto que el aumento en la amp­li­tud de la onda T se produce instantáneamente y es reversible inmediatamente después de la exposición al campo magnético (Figura 18-09), no produciéndose ninguna anomalía en el ECG en el seguimiento posterior [⇒ Gaffey]. Los autores sugieren que el aumento de la amplitud de la señal en el segmento de la onda T puede ser producido por un potencial eléctrico sobreañadido al propio ECG. En intensidades de campo entre 7 y 10 T, no se han podido probar procesos de ar­rit­mia [⇒ Battocletti].

Figura 18-09:
El flujo sanguíneo puede comportarse como un conductor moviéndose en un campo magnético. El campo puede inducir una diferencia de potencial que será mayor durante la parte del ciclo car­di­a­co con la velocidad más alta de la sangre. Esto coincide con la de la onda T del ECG, que se realza y puede, potencialmente, simular una patología.

Según las agencias nacionales de radiación y salud, es poco probable que la fi­bri­la­ción cardíaca se produzca como resultado del potencial de flujo inducido en los principales vasos sanguíneos o cámaras cardíacas. No se han observado al­te­ra­cio­nes circulatorias que coincidan con cambios en el ECG. Por lo tanto, se cree que no existen riesgos biológicos asociados con estos cambios.

Además de las reflexiones de Budinger, existen otros puntos de interés:

Efectos genéticos. Han habido varios informes que afirman que los campos magnéticos estáticos pueden provocar mutaciones genéticas, cambios en la tasas de crecimiento y número de leucocitos y otros efectos; sin embargo, los re­sul­ta­dos no se han podido reproducir [⇒ Schwartz]. La inhibición de las tasas de cre­ci­mi­ento de la Escherichia coli inducida por la componente de baja frecuencia del campo magnético podría ser la causa. Sin embargo, algunos autores afirman que es poco probable que los efectos mutagénicos puedan ocasionarse por campos in­fe­ri­o­res a 1.0 T [⇒ Mansfield, Morris]. No se han publicado informes que mues­tren que las personas expuestas a campos magnéticos, incluido el personal de servicio, tengan mayor incidencia de alteraciones genéticas que la media de la población.

Creemos, sin embargo, que este campo necesita más estudios. Teniendo en cuenta que los equipos clínicos de RM funcionan a intensidades de campo de entre 0.2 y 3.0 T, hay que tener precaución y probar experimentos adicionales para intensidades de campo que superen los 2.0 T.

Debido a la presión de la opinión pública, el embarazo se considera a veces co­mo una contraindicación para la RM, aunque no hay ninguna prueba científica que muestre algún daño.

Paso de membranas y sedimentación de la sangre. Otros riesgos po­ten­cia­les de los campos estáticos incluyen, por ejemplo, el paso de membranas y la se­di­men­ta­ción sanguínea que se induce por el campo. Tal y como indicaron Mans­field y Morris, los gradientes del campo estático de 0.01 T/cm (100 G/cm) no ejercen ningún efecto sobre los procesos de paso de membranas. La influencia del campo magnético estático sobre los eritrocitos no es suficiente para provocar la sedimentación y por tanto la circulación de la sangre es normal [⇒ Mansfield, Morris].

18-03-02 Campo magnético variable

Para una correcta localización espacial de los núcleos, se necesita variar el cam­po magnético.

Un efecto conocido derivado de la variación de los campos magnéticos son los magnetofosfenos, que se observaron por primera vez hace 110 años [⇒ D'Arsonval 1896]. Los fosfenos son estimulaciones del nervio óptico o la retina, que producen una sensación de iluminación en los ojos y que en principio, no causan ningún daño en el ojo o el propio nervio. Estos fenómenos se atribuyen a las variaciones espaciales del campo magnético, y son difíciles de reproducir en sistemas clí­ni­cos, pudiendo manifestarse en campos variables entre 2 y 5 T/s.

Los campos magnéticos variables se utilizan también para estimular la con­so­li­da­ción ósea en procesos de pseudoartrosis, aunque no existe un conocimiento profundo sobre cómo funciona este proceso [⇒ Basset]. Las secuencias eco pla­na­res rápidas y los gradientes de altas prestaciones crean campos magnéticos que varían muy rápido en el espacio y pueden llegar a estimular el tejido nervioso y los músculos.

Los umbrales medios para diferentes estimulaciones son 3600 T/s para el co­ra­zón, 900 T/s para el sistema respiratorio, y 60 T/s para los nervios periféricos. Existen diferentes directrices publicadas por los Estados Unidos que limitan las tasas de variación del campo magnético a un factor tres veces por debajo del um­bral medio de estimulación de nervios periféricos.

18-03-03 Radiofrecuencia

Los pulsos de radiofrecuencia se utilizan en el proceso de adquisición de la ima­gen de RM, para la excitación de los núcleos. Los campos de RF pueden in­ter­ac­tuar tanto con los tejidos biológicos como con cuerpos extraños, tales como los po­si­bles implantes metálicos que pueda llevar el paciente. El efecto principal de este tipo de interacción es el calor. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor será la cantidad de calor generado. Cuanto más iónico sea el entorno bioquímico del te­ji­do, más energía se depositará en forma de calor [⇒ Led; ⇒ Radiological Protection Board 1992].

Este está muy bien descrito para modelos homogéneos, pero la estructura com­ple­ja de los tejidos humanos hace que los cálculos teóricos detallados sean muy difíciles, si no imposibles. RF power deposition and thus heating are increased by changing MR parameters such as decreasing the RF repetition time, adjusting flip angles, and changing matrix size [⇒ Bottomley, ⇒ Mollerus].

En varios experimentos in vitro e in vivo, no se han visto aumentos alarmantes de temperatura [⇒ Budinger 1986, ⇒ Liboff]. Incluso en campos magnéticos altos, la temperatura local no aumentó por encima de 1 °C. El aumento más alto de la tem­pe­ra­tu­ra de la piel alcanzó 2.1 °C [⇒ Shellock 1994], sin embargo, en animales gestantes en 3 Tesla 2.5 ° C [⇒ Cannie].

Las corrientes de Foucault ("eddy currents") pueden calentar los implantes y causar por tanto un incremento local de calor en la región en cuestión. El peor caso fue reproducido en un experimento in vitro con una lámina larga y fina de aluminio (aislada térmicamente) que se colocó en un campo de 1.5 T y que des­pués de 15 minutos de exposición mostró un aumento de temperatura de sólo 0.08 °C.

En el tejido expuesto a la RM, podrían generarse puntos calientes. En la ac­tu­a­li­dad, parece poco probable que estos puntos existan, pero para evitar o al me­nos minimizar los efectos de dichas complicaciones teóricas, la frecuencia y la potencia de la RF debe mantenerse en el nivel más bajo posible.

La tasa de absorción específica (specific absorption rate, SAR) ayuda a estimar los efectos de la RF en cuanto al calor absorbido. Este parámetro au­men­ta con la intensidad de campo, la energía de RF, el tipo de bobina y el ta­ma­ño del cuerpo. En campos magnéticos altos y ultra-altos, algunas secuencias de pulso pueden generar un SAR superior al recomendado por las agencias. Some researchers point out that SAR might be a poor indicator of magnetic resonance-related implant heating [⇒ Nitz]. However, SAR is regulated and MR operators are required to follow these regulations.

The RF energy during an MR examination must be adjusted to avoid pro­duc­ing a core temperature rise in excess of 1°C and localized heating greater than 38° C in the head, 39° C in the trunk, and 40° C in the extremities [⇒ NEMA].

De acuerdo con los criterios específicos de la FDA [⇒ U.S. Department of Health], los límites del SAR no deben ser superiores a:

 4 W/kg de media en todo el cuerpo durante un período de 15 minutos;
  3 W/kg de media en cabeza de durante un período de 10 minutos; o
 8 W/kg en cualquier porción tisular de las extremidades durante un período de 5 minutos.

Algunos países europeos han propuesto restricciones en cuanto al SAR, aun­que no se ha encontrado ningún denominador común.

Después de muchos años de deliberaciones, la Comisión Europea también ha publicado algunos guías que siguen las de la International Commission on Non Ionizing Radiation Protection [⇒ European Commission, ⇒ ICNIRP].