Antenas en la resonancia magnética nuclear

AUTORES

1. Ignacio Castell-Ruiz Martínez. Técnico Superior en Imagen para el Diagnóstico y Medicina nuclear. Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza).
2. Victoria Bartol García. Técnico Superior en Imagen para el Diagnóstico y Medicina nuclear. Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza).
3. Patricia Collantes Bueno. Técnico Superior en Imagen para el Diagnóstico y Medicina nuclear. Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza).
4. Javier Pacios López. Enfermero. Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza).
5. Marta Gálvez López. Enfermera. Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza).
6. Cristina González González. Técnico Superior en Imagen para el Diagnóstico y Medicina nuclear. Hospital Universitario Miguel Servet (Zaragoza).

RESUMEN

La resonancia magnética nuclear (RMN) es una técnica de obtención de imágenes fundamental que utiliza campos magnéticos y ondas de radiofrecuencia (RF) para generar imágenes detalladas del interior del cuerpo¹. Las antenas, también conocidas como bobinas, son fundamentales en este proceso, ya que emiten y reciben las ondas de RF necesarias para la formación de imágenes. Las antenas se clasifican según su funcionamiento (transmisión-recepción o solo recepción), forma (envolventes o de superficie), y número de ejes de captación (lineales o circularmente polarizadas). Su diseño es crucial para maximizar la recepción de señales y minimizar el ruido^1,2,3,4.

PALABRAS CLAVE

Bobina, radiofrecuencia, resonancia magnética nuclear (RMN).

ABSTRACT

Magnetic resonance imaging (MRI) is a fundamental imaging technique that uses magnetic fields and radio frequency (RF) waves to generate detailed images of the inside of the body. Antennas, also known as coils, are critical in this process, as they emit and receive the RF waves needed for imaging. Antennas are classified according to their operation (transmit-receive or receive-only), shape (envelope or surface), and number of pickup axes (linear or circularly polarized). Its design is crucial to maximize signal reception and minimize noise.

KEY WORDS

Coil, radiofrequency, magnetic resonance imaging (NMR).

DESARROLLO DEL TEMA

La resonancia magnética (RM) es una técnica de imagenología médica no invasiva que utiliza campos magnéticos externos y ondas de radiofrecuencia (RF) para generar imágenes detalladas del interior del cuerpo. Un componente crucial en la RM son las antenas, también conocidas como bobinas, que juegan un papel vital en la calidad de las imágenes obtenidas¹.

Los fundamentos de la RM se basan en la propiedad de los protones en el cuerpo humano, principalmente los del agua, de precesionar cuando se encuentran en un campo magnético externo. Cuando estos protones son estimulados por ondas de RF emiten señales (energía liberada) que pueden ser captadas y convertidas en imágenes. Las antenas de RM son responsables de emitir estas ondas de RF y recibir las señales de regreso, permitiendo así la formación de imágenes precisas y detalladas¹.

Las antenas de radiofrecuencia son componentes clave del subsistema de radiofrecuencia y se consideran esenciales en los sistemas de resonancia magnética utilizados en la imagenología médica. Su función principal es generar pulsos de radiofrecuencia que crean campos magnéticos en áreas específicas del cuerpo del paciente, permitiendo así la captación de señales⁴.

Estas antenas cumplen dos roles fundamentales: excitar los espines nucleares dentro del cuerpo humano y detectar la señal resultante de esa excitación. Durante el proceso de excitación, la antena actúa como un transductor que convierte la energía de radiofrecuencia en un campo magnético rotatorio transversal, lo que permite la creación de imágenes. Esta operación es altamente eficiente, ya que maximiza el campo magnético en la muestra con un uso mínimo de energía de radiofrecuencia^2,3,4.

En el proceso de recepción, la antena convierte la magnetización nuclear generada por la precesión de los espines en una señal eléctrica, que luego se procesa. Las antenas que pueden tanto transmitir como recibir señales se conocen como antenas transceptoras. A diferencia de los gradientes de campo y el imán principal, las antenas de radiofrecuencia generan y detectan campos que varían en el tiempo. Generalmente, ambos procesos se llevan a cabo utilizando una antena que rodea al paciente y que está sintonizada a la frecuencia del sistema de resonancia^2,3,4.

Las antenas se clasifican según su funcionamiento, forma y ejes de captación^1,2,3,4.

• Según su funcionamiento:
• Transmisión-recepción: son capaces tanto de emitir pulsos de RF como de recoger la señal.
• Recepción: sólo captan la señal que emite la muestra.
• Según su forma:
• Envolventes o de volumen: suelen tener una forma cilíndrica y se emplean tanto para transmitir como para recibir señales. Facilitan la generación de un campo magnético uniforme, lo que permite obtener imágenes homogéneas de amplias regiones. Su desventaja principal es que tienen una relación señal-ruido baja, lo que puede resultar en una calidad de imagen inferior en comparación con las antenas de superficie. Sin embargo, estas últimas no ofrecen una buena uniformidad de campo. Las antenas cilíndricas son especialmente útiles para capturar imágenes de la rodilla, muñeca y del cerebro^3,4.
• Superficie: fueron empleadas inicialmente en espectroscopía de RM en vivo, donde las respuestas localizadas permiten obtener espectros de un órgano o tejido específico. Las imágenes generadas por estas antenas no son uniformes, ya que la intensidad se distribuye de manera desigual. Los tejidos más cercanos a la antena producen píxeles con mayor intensidad, lo que hace que se vean más brillantes en la imagen; en cambio, a medida que los tejidos se alejan de la antena, la intensidad de los píxeles disminuye rápidamente. A pesar de esta limitación, es posible obtener imágenes de alta calidad si la región de interés está cerca de la antena. Para garantizar que nuestras imágenes sean adecuadas para el diagnóstico clínico, es esencial seleccionar cuidadosamente la forma (geometría) y las características eléctricas que determinan la sensibilidad espacial de la antena. Las antenas de superficie también se han utilizado en arreglos en fase. El objetivo es cubrir un área más amplia, manteniendo la buena señal que generan individualmente las antenas de superficie. Este tipo de arreglo ofrece la ventaja de reducir los tiempos de adquisición, mejorando al mismo tiempo la calidad de la imagen en áreas mayores a las que cubre una sola antena superficial, como son los estudios de columna vertebral completa^3,4.
• Según número de ejes de captación:
• • Lineales: antenas sólo de recepción que poseen un solo eje de captación, por lo que captan la señal en una sola dirección.
  • Circularmente polarizadas o cuadratura: antenas sólo de recepción que captan señal en dos direcciones. El uso de estas antenas mejora la relación señal-ruido.

El diseño de las antenas de RM es crucial para su funcionamiento eficaz. Actualmente el diseño de las antenas es complejo, ya que tienen muchos mecanismos individuales y necesitan estar integrados correctamente², ser lo suficientemente grandes como para cubrir el área de interés, pero también deben estar diseñadas para maximizar la recepción de señales y minimizar el ruido. Los materiales utilizados, como los conductores de alta conductividad, también juegan un papel importante. La función principal de las antenas de RM es emitir pulsos de radiofrecuencia para excitar los protones de la zona de estudio y detectar las señales resultantes para procesarlas por el ordenador central y generar las imágenes correspondientes³. La optimización de estas antenas implica mejorar la relación señal-ruido y garantizar una homogeneidad adecuada en la señal recibida.

CONCLUSIÓN

Las antenas de RM son componentes fundamentales en la obtención de imágenes de alta calidad en estudios médicos y científicos. Estas antenas, también conocidas como bobinas, desempeñan un papel crucial en la captación de señales emitidas por los tejidos del cuerpo durante el proceso de resonancia. Dependiendo de la zona anatómica que se desee estudiar, se seleccionará una antena específica que se adapte mejor a esa área. Siempre se opta por utilizar la antena más pequeña posible, ya que su tamaño reducido permite enfocar un campo de visión más limitado, lo que resulta en una mayor resolución espacial². Esta mayor resolución es esencial para obtener imágenes detalladas y precisas, facilitando así el diagnóstico y el seguimiento de diversas condiciones médicas. Además, el uso adecuado de estas antenas puede mejorar la relación señal-ruido, lo que contribuye a la claridad y nitidez de las imágenes obtenidas.

BIBLIOGRAFÍA

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2. Alcañas Martínez Ú. Resonancia magnética Protocolos. Madrid: Ú. Alcañas; 2013. p. 1-14.
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4. Rodríguez-González AO, Amador-Baheza R, Rojas-Jasso R, Barrios-Álvarez FA. Antenas superficiales para imágenes por resonancia magnética. Revista Médica del IMSS. 2005 [acceso 19 de agosto de 2024]; 43 (6): 495-501. Disponible en: https://www.medigraphic.com/pdfs/imss/im-2005/im056f.pdf.