06-04 Codificación espacial

Hasta ahora nos hemos centrado en los métodos con los que podemos excitar la región de interés. Con el fin de obtener una imagen de esta región que define la distribución espacial y otras características, es necesario introducir los di­fe­ren­tes métodos de codificación espacial. Estos métodos se pueden dividir en dos grupos: codificación de frecuencia y codificación de fase.

06-04-01 Codificación de frecuencia

La codificación de frecuencia es conceptualmente el más simple de los dos mé­to­dos de codificación. Si se coloca una muestra en un campo homogéneo, no hay información relativa a la localización espacial en la señal de resonancia mag­né­ti­ca, ya que todas las regiones de la muestra tienen la misma frecuencia de Lar­mor. Sin embargo, cuando se impone un gradiente, la señal de resonancia mag­né­ti­ca contiene información acerca de la ubicación espacial de los espines re­so­nan­tes. Si se aplican gradientes en las tres dimensiones, podemos diferenciar tejidos distintos en el cuerpo y localizarlos espacialmente.

Consideremos dos muestras de agua, situadas en ambas direcciones x e y. Cuando aplicamos sólo un gradiente en la dirección X no se obtiene información suficiente como para deducir su posición en el espacio. Sin embargo, si se apli­can tres veces los gradientes en las direcciones x e y tenemos suficiente in­for­ma­ción para poder estimar su posición (Figura 06-12).

Figura 06-12: Mediante el uso de gradientes de campo en x e y, se pueden estimar las posiciones de dos muestras de agua situadas a lo largo de los ejes x e y.

La proyección obtenida mediante el uso de un gradiente se puede interpretar como un mapa de sombras resultante de aplicar un haz de luz de forma per­pen­di­cu­lar al gradiente. Cada proyección muestra así la posición del objeto a lo largo de un eje particular. Para calcular tanto la forma como la posición de uno o más objetos, es necesario medir un conjunto de proyecciones para ángulos entre 0° y 180° con pasos de 1° o 2° entre proyecciones. No es necesario cubrir los 360° ya que se duplicarían las proyecciones obtenidas a través de 180°.

Estas proyecciones se pueden procesar matemáticamente para producir una imagen del objeto, siendo un enfoque conceptualmente similar al utilizado en rayos X y TC. De hecho fue el método utilizado para la primera demostración de imagen por RM [⇒ Lauterbur]. El método se conoce generalmente como re­con­struc­ción por proyección (projection reconstruction) o retroproyección (back­pro­jec­tion) (Figura 06-13).

Figura 06-13: Método de retroproyección: tres pro­yec­ci­ones de una muestra permiten localizar objetos y crear una imagen en bruto. Pro­yec­ci­ones adicionales permiten una de­fi­ni­ción más exacta de la forma de los ob­je­tos.

Actualmente la reconstrucción por proyección se utiliza muy poco en imagen por RM clínica, principalmente debido a que es muy sensible a los efectos de in­ho­mo­ge­nei­dad en el campo magnético principal. Sin embargo, las recientes me­jo­ras en la tecnología de imanes han reducido el nivel de estas imperfecciones, lo que ha llevado a un renovado interés por esta técnica. Una de las principales apli­ca­ci­ones potenciales es la formación de imágenes de difusión, donde los er­ro­res producidos por el movimiento degradan seriamente las imágenes ad­qui­ri­das utilizando otros métodos de reconstrucción [⇒ Jung].

06-04-02 Codificación de fase

En la codificación de frecuencia, el sistema se excita cuando ningún gradiente está presente y la señal se registra a continuación en presencia de un gradiente. La codificación de fase de la señal se lleva a cabo antes de que la señal se re­gis­tre, pero de nuevo en presencia de un gradiente.

Inmediatamente después de la excitación, los espines precesan en fase. Si esperamos, los procesos T2 y las inhomogeneidades de campo comenzarán a actuar sobre la muestra, produciendo un desfase progresivo. Sin embargo, si se activa un gradiente, se añadirá una fuente adicional de desfase, cuyo efecto dependerá de la ubicación del espín individual y la intensidad del gradiente.

La fase de los espines contiene información espacial. La codificación de fase compara la fase con una señal de RM de la misma frecuencia. La información se puede recuperar mediante el uso adecuado de la transformada de Fourier.

El efecto de aplicar gradientes diferentes a muestras en posiciones distintas se ilustra en la Figura 06-14.

Figura 06-14: El ángulo de fase inducido por un gra­di­en­te depende tanto de la amplitud como de la duración del gradiente. Cuando se utiliza una duración constante para el gradiente, podemos controlar el ángulo de fase me­di­an­te la variación de la amplitud (A-D) y la polaridad del gradiente (+A, -A).

Para obtener una resolución de n píxeles en la dirección del eje y, tenemos que repetir el proceso n veces. El gradiente de fase se incrementa pro­gre­si­va­men­te en cada repetición. Estos cambios se pueden conseguir me­di­an­te la mo­di­fi­ca­ción de la duración o la amplitud del gradiente de fase. El cambio en la du­ra­ción fue lo primero que se sugirió [⇒ Kumar], pero tiene el inconveniente de pro­por­ci­onar ponderaciones T2 (o T2*) distintas en cada repetición. Por ello, es pre­fe­ri­ble utilizar el método de variación de la amplitud del gradiente de fase [⇒ Edelstein].

Las codificaciones de frecuencia y de fase están relacionadas muy estre­cha­men­te. La principal diferencia entre los dos métodos es que la codificación de fase se completa antes de empezar a medir la señal, mientras que la codificación de frecuencia se aplica durante el proceso de medición. En la codificación de frecuencia, podemos utilizar la evolución de la señal con el tiempo para obtener el número deseado de puntos, mientras que en la dirección de codificación de fase no se tiene esta opción, siendo necesario repetir la adquisición del eco.