Durante las observaciones de resonancia magnética nuclear , la relajación de la red de espín es el mecanismo por el cual el componente longitudinal del vector de momento magnético nuclear total (paralelo al campo magnético constante) se relaja exponencialmente desde un estado de no equilibrio de mayor energía hasta el equilibrio termodinámico con su entorno. (la "celosía"). Se caracteriza por el tiempo de relajación de la red de espín , una constante de tiempo conocida como T 1 .
Hay un parámetro diferente, T 2 , el tiempo de relajación espín-espín , que se refiere a la relajación exponencial de la componente transversal del vector de magnetización nuclear ( perpendicular al campo magnético externo). La medición de la variación de T 1 y T 2 en diferentes materiales es la base de algunas técnicas de resonancia magnética . [1]
T 1 caracteriza la velocidad a la que la componente longitudinal M z del vector de magnetización se recupera exponencialmente hacia su equilibrio termodinámico, según la ecuación
Por tanto, es el tiempo que tarda la magnetización longitudinal en recuperar aproximadamente el 63% [1-(1/ e )] de su valor inicial después de ser invertida en el plano transversal magnético mediante un pulso de radiofrecuencia de 90°.
Los núcleos están contenidos dentro de una estructura molecular y están en constante movimiento vibratorio y rotacional, creando un campo magnético complejo. El campo magnético causado por el movimiento térmico de los núcleos dentro de la red se llama campo de red. El campo reticular de un núcleo en un estado de menor energía puede interactuar con núcleos en un estado de mayor energía, haciendo que la energía del estado de mayor energía se distribuya entre los dos núcleos. Por lo tanto, la energía obtenida por los núcleos del pulso de RF se disipa en forma de aumento de vibración y rotación dentro de la red, lo que puede aumentar ligeramente la temperatura de la muestra. El nombre relajación de la red de espín se refiere al proceso en el que los espines devuelven la energía que obtuvieron del pulso de RF a la red circundante, restaurando así su estado de equilibrio. El mismo proceso ocurre después de que la energía de espín ha sido alterada por un cambio del campo magnético estático circundante (por ejemplo, prepolarización o inserción en un campo magnético alto) o si el estado de desequilibrio se ha logrado por otros medios (por ejemplo, hiperpolarización por acción óptica). bombeo). [ cita necesaria ]
El tiempo de relajación, T 1 (la vida media de los núcleos en el estado de mayor energía) depende de la relación giromagnética del núcleo y de la movilidad de la red. A medida que aumenta la movilidad, aumentan las frecuencias de vibración y rotación, lo que hace más probable que un componente del campo reticular pueda estimular la transición de estados de alta a baja energía. Sin embargo, en movilidades extremadamente altas, la probabilidad disminuye a medida que las frecuencias de vibración y rotación ya no corresponden a la brecha de energía entre estados.
Diferentes tejidos tienen diferentes valores de T 1 . Por ejemplo, los fluidos tienen T 1 s largos (1500-2000 ms) y los tejidos a base de agua están en el rango de 400-1200 ms, mientras que los tejidos a base de grasa están en el rango más corto de 100-150 ms. La presencia de iones o partículas fuertemente magnéticos (p. ej., ferromagnéticos o paramagnéticos ) también alteran fuertemente los valores de T1 y se utilizan ampliamente como agentes de contraste para resonancia magnética .
La resonancia magnética utiliza la resonancia de los protones para generar imágenes. Los protones se excitan mediante un pulso de radiofrecuencia a una frecuencia apropiada ( frecuencia de Larmor ) y luego el exceso de energía se libera en forma de una minúscula cantidad de calor al entorno a medida que los espines regresan a su equilibrio térmico. La magnetización del conjunto de protones vuelve a su valor de equilibrio con una curva exponencial caracterizada por una constante de tiempo T 1 (ver Relajación (RMN) ). [ cita necesaria ]
Las imágenes ponderadas T 1 se pueden obtener estableciendo un tiempo de repetición (TR) corto, como < 750 ms, y un tiempo de eco (TE), como < 40 ms, en secuencias de eco de espín convencionales , mientras que en secuencias de eco de gradiente se pueden obtener utilizando ángulos de inversión. de más de 50 o mientras se ajustan los valores de TE a menos de 15 ms.
T 1 es significativamente diferente entre la materia gris y la materia blanca y se utiliza cuando se realizan escáneres cerebrales. Existe un fuerte contraste T1 entre estructuras anatómicas fluidas y más sólidas, lo que hace que el contraste T1 sea adecuado para la evaluación morfológica de la anatomía normal o patológica, por ejemplo, para aplicaciones musculoesqueléticas.
La relajación de la red de espín en el marco giratorio es el mecanismo por el cual M xy , el componente transversal del vector de magnetización, decae exponencialmente hacia su valor de equilibrio cero, bajo la influencia de un campo de radiofrecuencia (RF) en resonancia magnética nuclear (RMN). ) y resonancia magnética (MRI). Se caracteriza por la constante de tiempo de relajación de la red de espín en el marco giratorio, T 1ρ . Se denomina así en contraste con T1 , el tiempo de relajación de la red de espín . [2]
La resonancia magnética T 1ρ es una alternativa a la resonancia magnética T 1 y T 2 convencional mediante el uso de una radiofrecuencia de baja potencia y larga duración denominada pulso de bloqueo de giro (SL) aplicada a la magnetización en el plano transversal. La magnetización está efectivamente bloqueada por giro alrededor de un campo B 1 efectivo creado por la suma vectorial del B 1 aplicado y cualquier componente no resonante. La magnetización bloqueada por espín se relajará con una constante de tiempo T 1ρ , que es el tiempo que tarda la señal de resonancia magnética en alcanzar el 37% (1/e) de su valor inicial, . De ahí la relación: , donde t SL es la duración del campo de RF.
T 1ρ se puede cuantificar (relaxometría) ajustando la curva a la expresión de señal anterior en función de la duración del pulso de bloqueo de giro mientras se fija la amplitud del pulso de bloqueo de giro ( γB 1 ~0,1-pocos kHz). Los mapas de relajación cuantitativos de resonancia magnética T 1ρ reflejan la composición bioquímica de los tejidos. [3]
La resonancia magnética T 1ρ se ha utilizado para obtener imágenes de tejidos como el cartílago, [4] [5] los discos intervertebrales, [6] el cerebro, [7] [8] y el corazón, [9] así como ciertos tipos de cánceres. [10] [11]
![{\displaystyle M_{z}(t)=M_{z,\mathrm {eq} }-\left[M_{z,\mathrm {eq} }-M_{z}(0)\right]e^{- t/T_{1}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4ba10738ff741671113cdaaa4f4342bab95cf76f)
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