ara recapitular, el tiempo de relajación T1 es el tiempo requerido para que el sistema se recupere al 63% de su valor de equilibrio después de que haya sido expuesto a un pulso de 90°. Para medir este tiempo se pueden emplear varias secuencias de pulsos de radio-frecuencia.
Esta es la secuencia más simple en resonancia magnética. También se conoce como secuencia de recuperación de saturación (en inglés saturation recovery, SR), aunque en realidad esta última difiere de la secuencia de saturación parcial (PS) por requerir mayores tiempos de repetición.
Si, en un tiempo cero, la magnetización de equilibrio (M₀) es expuesta a un pulso de 90° esta se inclinará hacia abajo en el plano x'-y'. Después de un tiempo de retardo, llamado tiempo de repetición (TR), el sistema de espines se expone a un segundo pulso de 90° que de nuevo baja la magnetización a una posición en el plano x'-y' de manera que el FID puede ser medido (Figura 04-07).
Figura 04-07:
Diagrama de una secuencia de pulsos de saturación parcial, con pulsos de 90°. El tiempo entre los pulsos de denomina tiempo de repetición, TR. Cuando TR no es lo suficientemente largo para que los espines regresen totalmente a un equilibrio (i.e., TR ≤ 5×T1), la intensidad de la señal FID será menor que la intensidad de señal máxima posible.
Si TR es igual o mayor que 5 × T1 la magnetización en el plano x'-y' es igual a M₀. Sin embargo, si TR es comparable a T1 tendrá lugar una relajación incompleta dando lugar a una magnetización observable que será menor que M₀ (Figura 04-08).
Figura 04-08:
Secuencia de saturación parcial: La magnetización M₀ es inclinada por un pulso de 90°.
Durante el tiempo de repetición, TR, el sistema se relajará y la magnetización comenzará su retorno al estado de equilibrio. Para supervisar la dimensión de la magnetización, el sistema es expuesto a un segundo pulso de 90°.
La dependencia del tiempo de Mz (la magnetización z que es igual a la intensidad de la señal) en TR, Mz(TR), se puede estudiar mediante la introducción de un rango de tiempos de repetición TR adecuados. En el caso más simple, el retorno al equilibrio viene definido por una función monoexponencial:
Por lo tanto, es comprensible que si el sistema está siendo re-excitado con un tiempo de repetición TR menor a 5 × T1, la magnetización registrada es menor que el valor máximo M₀. Cuánto menos dependerá de la relación de TR sobre T1.
Este efecto puede ser utilizado ventajosamente cuando existen diferentes sustancias con diferentes valores de T1 en una muestra. Es posible reducir parte de la señal proveniente de la muestra, por ejemplo para suprimir la señal que surge del tejido graso. Además las diferentes muestras responden de manera muy diferente a un tren de pulsos de 90° equidistantes (Figuras 04-09 y 04-10). Esta es la base del comportamiento de contraste influenciado por TR en la IRM.
Figura 04-09:
Tres muestras diferentes: (1) sangre, (2) músculo y (3)) grasa, de las que se supone cuentan con igual cantidad de hidrógeno pero tiempos de relajación decrecientes, son expuestas a un tren de pulsos con diferentes tiempos de repetición, TR. Obsérvese que la muestra de sangre presenta el comportamiento de saturación más pronunciado porque posee el T1 más largo.
Figura 04-10:
La intensidad de señal relativa (SI) en un experimento de saturación parcial. TR es el tiempo de repetición entre dos pulsos de 90°. Se muestran dos tejidos diferentes con tiempos de relajación T1 de 500 y 1500 ms, respectivamente. La señal se recupera a un 63% después de un período de T1.
La saturación parcial tal como la describimos sólo se utiliza de forma modificada en la práctica clínica, en concreto en las secuencias de eco de gradiente. Se trata de una secuencia de imágenes FLASH que será discutida posteriormente.
Si un espín en equilibrio es sometido a un pulso de 180°, la magnetización total M₀ se invierte con respecto a la dirección del campo exterior y pasa a situarse en posición antiparalela al campo magnético principal. Tras esta inversión la magnetización comienza a recuperarse hacia su estado de equilibrio. La velocidad de recuperación vendrá determinada por T1.
Si después de un cierto tiempo de retardo, conocido como tiempo de inversión (TI), se expone el sistema a un pulso de 90° la magnetización Mz(TI) será observable en el plano x'-y' como un FID.
Mediante la aplicación de una serie de distintos tiempos de retardo la dependencia de la magnetización en función del tiempo y por tanto la señal del tiempo de inversión, pueden ser estudiadas en detalle. De nuevo, después de un tiempo de retardo de aproximadamente 5×T1 la magnetización volverá al equilibrio.
Esta secuencia de pulsos de 180°-90° se llama secuencia de inversión-recuperación, IR (en inglés inversion recovery sequence) (Figuras 04-11 y 04-12).
Figura 04-11:
Diagrama de una secuencia de pulsos de inversión-recuperación.
Izquierda: El pulso de inversión de 180° invierte la magnetización. Durante el tiempo de inversión (TI), la magnetización se recupera a una velocidad determinada por el T1 de la muestra. En un punto determinado durante la recuperación, se aplica un pulso de 90° y se mide la señal resultante.
Derecha: El tiempo entre el pulso de 180° y el subsecuente pulso de 180° se llama tiempo de repetición, TR.
Figura 04-12:
Secuencia de inversión-recuperación: La magnetización se invierte ras un pulso de 180°.
Durante un tiempo de retardo TI el sistema se relajará y la magnetización iniciará su regreso al estado de equilibrio. Para supervisar el tamaño de la magnetización, el sistema se expone a un pulso de 90° que inclina la magnetización hacia el plano x'-y' convirtiéndola en una señal.
En el caso más simple, el retorno al equilibrio viene definido por una función monoexponencial:
La evolución de la intensidad de la señal a lo largo de este proceso se representa en la Figura 04-13. Cuando TR no es lo suficientemente largo para que los espines regresen totalmente a un equilibrio (i.e., TR < 5×T1), la intensidad de la señal (SI) será menor que la intensidad de señal máxima posible.
Figura 04-13:
SI relativa en función de TI, el tiempo entre un pulso de 180° y uno de 90° en un experimento de inversión-recuperación. Obsérvese que Mz = 0 para TI = 0.69×T1 (en este ejemplo, dos tejidos con T1 = 500, ρ = 72% y 1500 ms, ρ = 100%, respectivamente; TR = 2000 ms).
La SI relativa medida en un experimento de IR es una función de TI, el tiempo entre un pulso de 180° y uno de 90°. Al igual que en el caso de la secuencia de pulso de saturación parcial, la intensidad de la señal dependerá también del tiempo de repetición TR. En el caso de la secuencia IR el TR corresponde al tiempo entre los pulsos de 180°.
Es recomendable elegir un TR de al menos 3×T1 del tejido de interés para permitir la recuperación de la relajación longitudinal de dicho tejido entre los pulsos evitando así una reducción en la intensidad de la señal.
En química analítica, la inversión-recuperación se aplica como una secuencia de pulsos de 180°-90°. La amplitud inicial de la FID es proporcional al valor de la magnetización neta en el momento de la medición.
En IRM clínica la secuencia se ajusta comúnmente a las necesidades para la creación de una imagen y, por ejemplo, se combina con una secuencia de pulsos de eco de espín.
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Capítulo 4 — Página 3 |
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