Infographic-presentation-2.pdf

RESONANCIA MAGNETICA MARIA DEL REFUGIO LISBET BARTOLANO PAULINA DE LA CRUZ PAULINA FLORES NAYELI DOMINGUEZ

04/06/2018

INTRODUCCIÓN RESONANCIA MAGNÉTICA

Uno de los métodos más comunes para obtener información de nuestro cuerpo, ya sea con propósitos de investigación o bien para estudios de salud GORTER E ISIDOR RABI (1937) propusieron pasar un haz a través del campo magnético estático dando como fruto la publicación de un nuevo método para medir el momento nuclear, FÉLIX BLOCH Y EDWARD M. PUECELL (1945)

obtuvieron una señal de RM del protón en materia condensada.

ANTECEDENTES

ANTECEDENTES E. L. HAHN (1949)

Sugiere producir una excitación corta mediante un pulso de radiofrecuencia induciendo una señal FID HS GUTOWSKY Y CJ HO-FFMAN

Describen un fenómeno muy importante, el acoplamiento spinspin. Un fenómeno importante para la RM

ANTECEDENTES

HANS CHRISTIAN OERSTEAD (1820)

Realizó un experimento para demostrar la relación entre las propiedades eléctricas y magnéticas ANDRÉ MARIÉ AMPERE Describió matemáticamente este fenómeno con su ley.

MICHAEL FARADAY Inducción electromagnética junto con: Heinrich Lenz y Joseph Henry.

CHARLES COULUMB Estudió las fuerzas electrostáticas.

TESLA, HERTZ Y MAXWELL Estudiaron las ondas electromagnéticas.

EDWIN H. HALL Experimentos campo eléctrico.

WOLFGANF PAULI (1920) propuso el cuarto número cuántico, el spin del electrón; importante para la comprensión del fenómeno de resonancia

ANTECEDENTES ERA MÉDICA ERIC ODEBLAD Y GUNNAR LINDSTROM (1955)

 Obtuvieron espectros del protón de eritrocitos, músculo  e hígado de ratas y fluidos humanos.  MALLARD Y PD. COOK (1963 Y 1971) Mostraron diferencias de espectros de resonancia de los electrones entre tumores de hígado y riñón y al tratar de obtener señales de un ratón vivo fallaron.

MALLARD (1971 Y 1974)

 Exploro las diferencias de las imágenes entre tejidos cancerosos y normales encontrando resultados confusos, explicando que las diferencias se debían a la presencia del agua en estos tejidos  

Obtuvo la primera imagen de un ratón completo.

ANTECEDENTES ERA MÉDICA PAUL LAUTERBUR (1973)

 Mostró que agregando campos magnéticos adicionales al campo magnético principal y obteniendo proyecciones de la distribución de la señal de dos tubos de prueba conteniendo agua normal dentro de un contenedor de agua deutorada se podía reconstruir una imagen por medio de retroproyección filtrada; similar a la tomografía computada (Zeugmatografía.)

MANSFILD Y MAUDSLEY (1977)

 Publicaron la primera imagen seccional de una región de la anatomía humana: un dedo. Durante ese mismo año se obtuvieron imágenes de la muñeca, del tórax y de la cabeza. 1981

Se instaló el primer prototipo de imagen por RM en el hospital de HammerSmith de Londres.

LEY DE GAUSS DEL MAGNETISMO LEY DE GAUSS

Esta ley relaciona un campo eléctrico con la distribución de carga que lo produce. LEY DE FARADAY

Describe la creación de un campo eléctrico por un fujo magnético cambiante. Una consecuencia de la ley de Faraday es la corriente inducida en una espira conductora colocada en un campo magnético variable en el tiempo. 

Generación Campo Magnético

El número de líneas de campo magnético que entra a un volumen cerrado debe ser igual al número que sale de dicho volumen, esto implica que las líneas de campo magnético no pueden comenzar o terminar en cualquier punto LEY DE AMPÉRE-MAXWELL

 Establece una relación para un campo magnético inmóvil y una corriente eléctrica que no varia en el tiempo.

PRINCIPIOS FÍSICOS

ECUACIONES DE MAXWELL LEY DE GAUSS LEY DE GAUSS DEL MAGNETISMO LEY DE FUERZA DE LORENZ LEY DE FARADAY

LEY DE AMPÉRE-MAXWELL

PRINCIPIOS FÍSICOS

GENERACIÓN CAMPO MAGNÉTICO

LEY DE AMPÉRE La integral de linea de B ·ds alrededor de cualquier trayectoria cerrada es igual a µo I donde I es la corriente total estable que pasa a través de culquier superfcie limitada por la trayectoria cerrada.

TESLA Unidad de medida de la densidad de Flujo magnético, del SI. Se define como la inducción de un campo magnético que ejerce una fuerza de 1N (newton) sobre una carga de 1 C (coulomb) que se mueve a velocidad de 1 m/s dentro del campo y perpendicularmente a las líneas de inducción magnética.

MATERIALES SUPERCONDUCTORES

,Un superconductor es más que un conductor perfecto (resistividad=0); se trata también de un diamagnético perfecto (B = 0). Par de Cooper Bosones

PRINCIPIOS FÍSICOS

Obtención de imagen

RESONANCIA El fenómeno de resonancia requiere de tres cosas: De un sistema elástico que presente frecuencias naturales de vibración. De un fuerza externa de tipo periódico que actúe sobre el sistema elástico. De una coincidencia entre ambos tipos de frecuencia. Es fácil conseguir que un objeto vibre a sus frecuencias de resonancia, pero difícil de conseguir que vibre en otras frecuencias. Un columpio de niño de un parque es un ejemplo de péndulo, un sistema resonante con solo una frecuencia de resonancia.

PRINCIPIOS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS:  FÍSICOS Fueron predichas por las ecuaciones de Maxwell y cuentan con las siguientes propiedades: 

1. El campo eléctrico y el campo magnético satisfacen cada uno, una ecuación de onda.  2. Las ondas viajan a través de un vacío con la rapidez de la luz c, donde : 3. Numéricamente, la rapidez de las ondas electromagnéticas en un vacío es  4. Los campos eléctrico y magnético son mutuamente perpendiculares y a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.  5. Las magnitudes instantáneas de Ey B en una onda electromagnética se relacionan mediante la expresión: 6. Las ondas electromagnéticas portan energía.  7. Las ondas electromagnéticas portan cantidad de movimiento

ONDAS DE RADIO FRECUENCIA:  

PRINCIPIOS FÍSICOS

Las ondas de radio, cuyos intervalos de longitud de onda llegan más allá de 104 m a casi 0.1 m, son el resultado de cargas que se aceleran en alambres conductores. Estas ondas son generadas por dispositivos electrónicos. La velocidad con la que fluye y regresa la corriente desde es condensador a la bobina, se produce con una frecuencia propia, llamada frecuencia de resonancia, que depende de los valores del condensador (C) y la bobina (L), viene dada por la siguiente formula:

ÁTOMO DE HIDRÓGENO:   Las ideas básicas de la teoría de Bohr, según se aplican al átomo de hidrógeno, son las que siguen: 1. El electrón se mueve en órbitas circulares alrededor del protón bajo la influencia de fuerza eléctrica de atracción.  2. Sólo ciertas órbitas del electrón son estables. Cuando está en alguno de estos estados estacionarios el electrón no emite energía en forma de radiación. En consecuencia, la energía total del átomo permanece constante y puede utilizarse la mecánica clásica para describir el movimiento del electrón. 

PRINCIPIOS FÍSICOS

3. La radiación es emitida por el átomo cuando el electrón hace una transición de una órbita inicial más energética a una órbita de menor energía.  En particular, la frecuencia f del fotón emitida en la transición se relaciona con el cambio en la energía del átomo y no es igual a la frecuencia del movimiento orbital del electrón. La frecuencia de la radiación emitida se determina por la expresión de la conservación de energía 

ÁTOMO DE HIDRÓGENO:    4. El tamaño de la órbita permitida del electrón queda determinado por una condición impuesta sobre la cantidad de movimiento angular orbital del electrón: las órbitas permitidas son aquellas para las cuales la cantidad de movimiento angular orbital del electrón en relación con el núcleo se cuantiza y es igual a un múltiplo entero de 

 donde me es la masa del electrón, v la rapidez del electrón en su órbita y r es el radio orbital.

PRINCIPIOS FÍSICOS

 La energía total del átomo, la cual esta constituida por la energía cinética del electrón y la energía potencial de sistema es: 

El electrón es una partícula en movimiento circular uniforme, así que la fuerza eléctrica ejercida sobre el electrón debe ser igual al producto de la masa y su aceleración centrípeta, por lo tanto la energía cinética del electrón es: 

Y la energía total del átomo es igual a: 

La energía total del átomo es negativa porque en un sistema electrón y el protón están unidos.  . El resultado es en base en la suposición de que el electrón solo puede existir en ciertas órbitas permitidas determinadas con un numero entero.

PRINCIPIOS Funciones de onda para el hidrógeno: FÍSICOS

 La órbita con el radio más pequeño, llamado el radio de Bohr a0 corresponde a n = 1 y tiene el valor:

A partir de sustituciones de formulas se obtiene la ecuación general para el radio de cualquier órbita en el átomo de hidrógeno: 

 La teoria de Bohr predice el valor del radio de un átomo de hidrógeno con un orden correcto de magnitud, en términos de mediciones experimentales. La cuantización de los radios de la órbita conduce a la cuantización de la energía, se obtiene:

PRINCIPIOS Funciones de onda para el hidrógeno: FÍSICOS

PRINCIPIOS FÍSICOS PRINCIPIO DE EXCLUSIÓN DE PAULI:  No puede ver dos electrones en el mismo estado cuántico; debido a eso, dos electrones del mismo átomo no pueden tener el mismo conjunto de números cuánticos.

Cuando se examina la luz de una descarga de gas con un espectrómetro, es posible ver que está constituida por algunas líneas brillantes de color sobre un fondo por lo general oscuro. Este espectro de línea discreto difiere en gran medida del arco iris continuo de colores observado cuando se examina un sólido resplandeciente con el mismo instrumento.

Otra forma de la espectroscopia, muy útil para analizar sustancias, es la espectroscopia de absorción. Un espectro de absorción se obtiene al pasar una luz blanca de una fuente continua a través de un gas o una solución diluida del elemento que se está analizando. Un espectro de absorción está constituido por una serie de líneas oscuras sobrepuestas al espectro continuo de la fuente de luz. 

 Las longitudes de onda contenidas en un espectro de línea particular son características del elemento que emite la luz. El espectro de línea más simple, que se describe con detalle, es el del átomo de hidrógeno. 

Espectroscopia:

PRINCIPIOS FÍSICOS

En 1885 Johann Jacob Balmer (18251898), descubrió una ecuación empírica que predecía correctamente las longitudes de onda de cuatro líneas de emisión visibles del hidrógeno: Ha (rojo), Hb (azul-verde), Hg (azul-violeta) y Hd (violeta) mostraron estas y otras líneas (en la región ultravioleta) en el espectro de emisión del hidrógeno

Espectroscopia:

Las cuatro líneas visibles se presentan en las longitudes de onda de 656.3 nm, 486.1 nm, 434.1 nm y 410.2 nm. El conjunto completo de líneas se conoce como la serie de Balmer. Las longitudes de onda de estas líneas pueden describirse mediante la siguiente ecuación, 

PRINCIPIOS FÍSICOS

EL SPIN: 

PRINCIPIOS FÍSICOS

El momento angular es una magnitud física relacionada con la inercia e indica el tamaño, forma, masa y velocidad de rotación de un objeto. 

Se expresa con un vector (L) a lo largo del eje de rotación Los electrones, protones, neutrones y el núcleo atómico poseen una característica denominada spin o momento angular spin. Esta es una propiedad que hace posible la interacción de estas partículas con campos magnéticos.  El spin de los electrones, protones y neutrones se expresa por la letra S y vale siempre S = ½.  El spin del núcleo se expresa por la letra I y varía entre I = 0 e I = 8. El átomo de Hidrógeno (H) es el más usado en la resonancia y su valor S e I coinciden (S = I = ½).  Solo los elementos atómicos cuyos núcleos tengan un spin diferente a cero (I 6= 0) pueden prestarse al fenómeno de la resonancia cuando sobre ellos actúa un campo magnético externo.

¿QUÉ ES? MÉTODO DE DIAGNÓSTICO IMAGENOLÓGICO QUE GENERA IMÁGENES EN VIVO DE LA ANATOMÍA DEL CUERPO HUMANO CON ALTA RESOLUCIÓN CONTRASTANDO LOS TEJIDOS BLANDOS. TÉCNICA  BASADA EN LA PROPIEDAD DE LOS NÚCLEOS DE HIDRÓGENO PARA ABSORBER ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA CUANDO ESTÁN SOMETIDOS A UN CAMPO MAGNÉTICO INTENSO

ARQUITECTURA Y DISEÑO   IMÁN La intensidad (2-3 T) , la homogeneidad y la estabilidad del campo magnético que genera determinan la sensibilidad y resolución máximas del imán Superconductor -269°C    Consumo de criógenos  (Helio líquido y Nitrógeno) Pesa 4.000 kilos.

ARQUITECTURA Y DISEÑO GRADIENTES DE CAMPO Son electroimanes resistivos que se superponen al imán principal, creando un campo magnético variable. Su potencia oscila entre los 200 y 400 Gauss dependiendo de la corriente que circule por cada una de las bobinas. Permiten obtener imágenes anatómicas en el plano seleccionado.

  GENERADOR DE RADIOFRECUENCIA .Deben ser pulsos de muy corta duración aplicados a una frecuencia igual a la frecuencia de precesión  de los núcleos que se pretenden excitar y con una amplitud de pico a pico de varios cientos de voltios

ARQUITECTURA Y DISEÑO

  ANTENAS Y RECEPTORES

ARQUITECTURA Y DISEÑO

La forma y el tamaño de las antenas receptoras varían dependiendo la morfología y el tamaño de la zona anatómica que se quiere estudiar  pero su campo de recepción efectivo debe ser perpendicular al campo magnético principal (B0). 

  ANTENAS Y RECEPTORES

.

ARQUITECTURA Y DISEÑO

ARQUITECTURA Y DISEÑO  DISPOSITIVOS DE SINCRONIZACIÓN DEL MOVIMIENTO CARDIACO Y RESPIRATORIO

.

ARQUITECTURA Y DISEÑO SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

.

SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS

ARQUITECTURA Y DISEÑO

.