Señal de resonancia

Qué es la señal de resonancia

El nombre combina señal (del latín signalis, derivado de signum) con resonancia (del latín resonare, "sonar de nuevo"). En física, resonar describe la absorción selectiva de energía cuando la frecuencia de un estímulo coincide con la frecuencia propia de un sistema, y es exactamente lo que ocurre aquí: los núcleos de hidrógeno absorben energía de radiofrecuencia solo cuando esta llega a su frecuencia característica, la frecuencia de Larmor.

Detrás de esa absorción está la resonancia magnética nuclear, un fenómeno que Felix Bloch, en Stanford, y Edward Purcell, en Harvard, detectaron de forma independiente en 1946. Ambos usaron métodos distintos (Bloch trabajó con agua, Purcell con parafina sólida) y compartieron el premio Nobel de Física en 1952. La técnica tardaría casi tres décadas más en convertirse en una herramienta de diagnóstico por imagen.

Cómo se genera y se detecta

Dentro del imán del equipo, los núcleos de hidrógeno del cuerpo se alinean con el campo magnético principal y precesan (giran como una peonza) a la frecuencia de Larmor. Un pulso de radiofrecuencia, aplicado exactamente a esa frecuencia, inclina el vector de magnetización hacia el plano transversal. Al apagarse el pulso, ese vector inclinado sigue girando y, según la ley de inducción de Faraday, genera una corriente oscilante detectable por una bobina receptora colocada junto al paciente.

Esa corriente decae con rapidez, en milisegundos, a medida que los núcleos pierden la coherencia de fase entre sí y vuelven a su estado de equilibrio. La curva de ese decaimiento se llama caída de inducción libre, y su forma depende de dos constantes de tiempo propias de cada tejido, T1 y T2, que son las que finalmente determinan el contraste de la imagen.

Qué no es la señal de resonancia

Conviene no confundirla con los parámetros que el técnico ajusta para capturarla. El tiempo de eco y el tiempo de inversión son intervalos de la secuencia de pulsos, decisiones que se toman antes de la adquisición para ponderar la imagen en T1, en T2 o en densidad protónica. La excitación protónica, por su parte, es el paso previo que lleva a los núcleos al estado de mayor energía. La señal es lo que resulta de todo ese proceso, no ninguno de sus pasos por separado.

Tampoco debe confundirse con la intensidad de señal, el valor de brillo que un píxel concreto muestra ya en la imagen reconstruida. Esta última es una medida derivada, de utilidad diagnóstica directa, mientras que la señal de resonancia es el dato físico bruto del que parte todo el proceso.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre "resonancia" en este contexto?

Del latín resonare, "sonar de nuevo". En física describe la absorción de energía cuando la frecuencia de un estímulo coincide con la frecuencia propia de un sistema, y es justo lo que hacen los núcleos de hidrógeno al recibir el pulso de radiofrecuencia adecuado.

¿Quién descubrió el fenómeno en el que se basa?

Felix Bloch y Edward Purcell, de forma independiente y con experimentos distintos, en 1946. Compartieron el premio Nobel de Física en 1952 por ese hallazgo, aunque la aplicación médica del fenómeno llegaría casi treinta años después.

¿Es lo mismo la señal de resonancia que la imagen de resonancia magnética?

No. La señal es la corriente eléctrica bruta que capta la antena receptora. La imagen es el resultado de aplicar gradientes de campo magnético y un procesado matemático (la transformada de Fourier) a miles de esas señales, recogidas con distinta codificación espacial.

¿Por qué la señal decae tan rápido?

Porque los núcleos, una vez excitados, pierden enseguida la coherencia de fase entre sí por pequeñas diferencias locales de campo magnético y por interacciones entre espines vecinos. Ese decaimiento, lejos de ser un problema, es la fuente del contraste entre tejidos.

¿Todos los tejidos generan la misma señal?

No. Depende de la cantidad de núcleos de hidrógeno por unidad de volumen y de sus tiempos de relajación T1 y T2, que varían según el tejido. El agua libre, la grasa y la sustancia blanca cerebral, por ejemplo, se comportan de forma muy distinta ante el mismo pulso de radiofrecuencia.

Referencias

1. Wikipedia. Física de la imagen por resonancia magnética.
2. Wikipedia. Espectroscopía de resonancia magnética nuclear.
3. SciELO México. Breve historia de la resonancia magnética nuclear.
4. El Portal de e-Learning en Resonancia Magnética. Capítulo dos: resonancia magnética nuclear.