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Capítulo 4

04-01
T1: el tiempo de relajación espín-red

04-02
T1 en la escala microscópica

04-03
T1 en la escala macroscópica

Saturación parcial
Inversión-recuperación
04-04
T2: el tiempo de relajación espín-espín

04-05
T2 en la escala macroscópica

Espín-eco
04-06
Medición de T1 y T2

Determinación in vitro
Determinación in vivo
Imágenes T1 (T2)
Imágenes ponderadas
Medidas en la práctica
"Biomarcadores"


04-02 T1 en la escala microscópica

Los tiempos de relajación de sustancias puras como el agua se pueden explicar fácilmente.

Un sistema vivo, sin embargo, contiene un gran número de componentes quí­mi­cos, todos los cuales contribuyen a la señal de resonancia magnética emitida. Estos componentes poseen diferentes tiempos de relajación. Así, el análisis de la señal de RMN observada en términos de los diferentes parámetros de los sub­sis­te­mas (diferentes tiempos de concentración y relajación) es compleja pero muy importante.

En aras de la simplicidad estudiaremos el T1 sólo en sistemas de dos com­po­nen­tes. Una simplificación similar es posible para T2. Por ejemplo, el T1 de los protones de tejidos musculares obtenido en un campo de 0,1 Tesla es de apro­xi­ma­da­men­te 300-400 ms pero más de tres cuartas partes de la señal de protón recibida proviene de protones de agua, que en el líquido puro muestran un T1 de varios segundos.

Utilizando un ejemplo de la rutina clínica, el líquido cefalorraquídeo (LCR) tiene tiempos de relajación similares al agua. Sin embargo en el edema cerebral, es decir, ante un contenido de agua patológicamente elevado en el tejido ce­re­bral, el tiempo de relajación T1 está más cerca del de un tumor cerebral que del LCR (Figura 04-03).

¿Cuál es la razón de esta discrepancia?

Esto se puede explicar mejor utilizando la tasa de relajación R1 (R1 = 1/T1). Diferentes componentes de R1 se pueden añadir unos a los otros para crear una nueva R1 (véase también el Capitulo 12).

El T1 de una muestra biológica es un parámetro que refleja las propiedades físico-químicas del entorno de los núcleos observados. Si el entorno no es el mis­mo a través de toda la muestra el T1 obtenido reflejará solamente el pro­me­dio de propiedades de la muestra. En la mayoría de los tejidos un componente, nor­mal­men­te agua, domina el comportamiento de relajación. En casos especiales donde dos componentes con valores de T1 significativamente diferentes están presentes en cantidades similares surge una situación compleja que dificulta la interpretación cuantitativa de la imagen.

Consideremos dos sistemas que contienen dos grupos de protones, uno con protones de movimiento rápido y otro con protones de movimiento más lento. Ambos poseerían diferentes tiempos de relajación T1 y por lo tanto diferentes tasas de relajación R1. Se les puede comparar con el ejemplo dado en la Figura 04-06, en el que hay dos recipientes, I y II, llenos de agua. Ambos tienen una salida pero la del recipiente II es mayor que la del I (Figura 04-06a). La tasa, R, en la que el agua abandona I y II puede ser expresada en mililitros por segundo y el tiempo necesario para vaciar los recipientes viene dado por V/R, donde V es el volumen del agua (asumiendo que la presión del agua es constante)..

Si construimos otro recipiente (recipiente III) de volumen V con dos salidas (Fi­gu­ra 04-06b), similares a las del recipiente I y recipiente II respectivamente, el agua abandonará este recipiente a una velocidad que corresponderá con el va­lor resultante de la suma de la velocidad de las dos salidas.


Figura 04-06:
El ejemplo de los recipientes explica el uso de tasas de relajación en lugar de tiempos de relajación en un sistema complejo.
(a) Dos recipientes I y II con salidas de dis­tin­tos tamaños;
(b) un recipiente con dos salidas de dis­tin­to tamaño.


Este ejemplo ilustra lo que sucede con el tiempo de relajación de un tejido com­pue­sto como el de nuestro ejemplo en la Figura 04-03: a pesar de tener dos componentes diferentes basta con medir un tiempo de relajación común del te­ji­do.

Si la tasa de intercambio entre los dos grupos de protones es muy lenta o au­sen­te es posible distinguir las dos contribuciones diferentes al comportamiento de relajación. Una razón física para que se de este comportamiento se puede en­con­trar, por ejemplo, en muestras que contienen grasa y tejido muscular: la gra­sa no puede intercambiar protones con el agua del tejido muscular. En el caso de intercambio de protones lentos el sistema mostrará un perfil de relajación ex­po­nen­cial doble. Otros sistemas biológicos pueden mostrar un comportamiento de relajación exponencial único como si el proceso de todo el tejido fuese de­ter­mi­na­do por un único tiempo de relajación.

Es posible diferenciar o aislar diferentes datos siempre que existan suficientes datos puntuales. Sin embargo, a menudo se subestima la precisión realmente ne­ce­sa­ria para realizar estas mediciones, especialmente en máquinas para ob­te­ner imágenes de cuerpo entero.

Relajación Cruzada (Cross Relaxation). Los compuestos sólidos como pro­teí­nas y membranas presentan una amplia gama de frecuencias de resonancia lo que permite el intercambio de energía entre las diferentes partes de la estruc­tu­ra. El proceso de intercambio de energía en sólidos se conoce como difusión de espines (spin-difusión). Por lo tanto, si una parte del sólido se relaja más rá­pi­da­men­te que el resto puede provocar un aumento de la velocidad de relajación de todo el sólido. Un proceso similar puede ocurrir cuando se produce interacción entre sólidos y moléculas de agua que se les han unido, cuando la presencia de los primeros (por ejemplo proteínas y membranas) en el tejido provoca una dis­mi­nu­ción del tiempo de relajación del agua. Este proceso se describe como ir­ra­dia­ción fuera de resonancia y se puede utilizar para mejorar el contraste (con­tras­te de transferencia de magnetización).

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