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1 Proyecto Final Integrador U niv Uni ersidad N. ivversidad acional dde Nacional eG eneral SSan General an Mart n Mart n Carrera: tecnicatura universitaria en diagn stico por im genes Materia: proyecto final integrador Coordinadora: Lic. P rez Amalia Tutor: Dr. Rom n Ricardo Alumna: Ayala Sandra 1. Proyecto Final Integrador O BJET. OBJEETIVOS. TIVOS. El trabajo de investigaci n se centra en el estudio de los protones en el cerebro humano que es el rgano m s estudiado en el rea cl nica. Se pretende proporcionar los conocimientos necesarios sobre: corrimiento qu mico de los distintos metabolitos presentes en las c lulas; la instrumentaci n utilizada junto con las distintas t cnicas m s comunes implementadas en los equipos de resonancia magn tica, y los principales factores a tener en cuenta para lograr un espectro de buena calidad.

2 Se indica hacia qu campos m dicos se extiende la t cnica espectrosc pica de los protones y c mo poder distinguir casos de pacientes que poseen ciertas patolog as dependiendo del grado de concentraci n de metabolitos observados durante el an lisis espectral. En cuanto a la espectroscopia de f sforo (ERM-P31), se especifica b sicamente la funcionalidad de la t cnica, las principales regiones de examinaci n y los metabolitos m s importantes del f sforo. 2. Proyecto Final Integrador IINTRODUC. NTRODUCC. CII N. N. Tras el descubrimiento del fen meno f sico de la resonancia magn tica por el grupo Bloch y Purcell, numerosos equipos de investigaci n trabajaron en el estudio de las variaciones de la frecuencia de resonancia en funci n del tipo de n cleo observado (Hidr geno-1, f sforo- 31, carbono-13, sodio-23, etc.)

3 Y considerando un tipo de n cleo en funci n de la mol cula en la que est integrado, todo ello fue el inicio de la espectroscopia por resonancia magn tica nuclear; es decir, la espectroscopia por resonancia magn tica (ERM) es el estudio del desplazamiento qu mico de los n cleos. B sicamente imanes m s potentes y con una estabilidad mayor, cada vez m s fue posible estudiar mol culas de mayor peso molecular. La espectroscopia por resonancia magn tica (ERM, en ingl s MRS) que analiza protones en el cerebro humano fue demostrada inicialmente en la d cada de los ochenta. En los ltimos a os, esta t cnica ha ganado en forma paulatina, la aceptaci n como m todo diagn stico en diversas enfermedades neurol gicas. La ERM utiliza los principios de la espectroscopia, la cual se desarroll inicialmente para el an lisis de muestras qu micas puras, generando posteriormente informaci n en relaci n con los diferentes constituyentes qu micos del cuerpo humano.

4 La espectroscopia prot nica por resonancia magn tica (o ERM-H1) tiene tres ventajas fundamentales e importantes: - La abundancia de los protones en forma 100% natural evita la necesidad de utilizar sustancias radiactivas para su realizaci n. - Puede utilizarse en la mayor a de las m quinas de resonancia magn tica utilizadas para la evaluaci n cl nica de pacientes y;. - Es altamente sensible debido al gran rango giromagn tico de los protones naturales. En el cerebro existen grandes cantidades de grasa y agua: por el contrario, muchos de los qu micos de inter s biol gico se encuentran en concentraciones muy peque as para ser determinadas in vivo. La habilidad de registrar se ales de qu micos de inter s biol gico en peque as reas cerebrales es por lo anterior, muy limitada.

5 La espectroscopia adem s de realizar el an lisis de protones de un tejido puede tambi n estudiar el metabolismo tisular determinando ATP, fosfocreatina y fosfatos inorg nicos, mediante la utilizaci n de f sforo-31. No obstante, la mayor a de los estudios de ERM se han basado en el estudio de protones. 3. Proyecto Final Integrador La aplicaci n de la ERM-H1, se caracteriza porque todas las resonancias aparecen en un estrecho intervalo de desplazamiento qu mico, unos 10 ppm, que se traduce en la existencia de solapamientos entre resonancias de diferentes compuestos y adem s normalmente un compuesto, tiene m s de una resonancia que puede estar desdobladas (dobletes) o multiplicadas (multipletes), debido a interferencias energ ticas (acoplamiento) entre protones vecinos dentro de una misma mol cula.

6 4. Proyecto Final Integrador AASPECTOS. SPECTOS BBIOFISICOS. IOFISICOS. Frecuencia de resonancia: Como la MRI, la MRS se basa en la propiedad que presentan ciertos n cleos at micos de absorber selectivamente energ a de radiofrecuencia cuando se colocan bajo un campo magn tico. Este exceso energ tico es liberado por los n cleos mediante un proceso de relajaci n nuclear. Las frecuencias de las radio-ondas en los procesos tanto de absorci n como de relajaci n es directamente proporcional al valor del campo magn tico que percibe el n cleo. Si el entorno electr nico var a, la frecuencia de relajaci n variar tambi n, entonces el n cleo emitir frecuencias distintas seg n los radicales de los que forme parte. Existen m s de cien n cleos at micos que presentan el fen meno de resonancia magn tica nuclear, sin embargo, el n mero de ellos que presentan o pueden presentar un mayor inter s cl nico es m s reducido y junto a algunas de sus propiedades se presentan en la tabla siguiente (A).

7 La informaci n que se obtiene de cada uno de ellos es diferente y, por ello, cuando se habla de un estudio por espectroscopia o de un espectro de RM es recomendable a adir el n cleo que se ha observado. La tabla muestra como la frecuencia de resonancia de un n cleo var a en funci n del campo magn tico aplicado, se utilizan n cleos cuya abundancia natural var a desde el 100% hasta otros que se presentan en la naturaleza en un porcentaje inferior al 0,1. Los n cleos considerados tienen una sensibilidad inferior a la del hidr geno-1, lo que, desde un punto de vista t cnico, complica la detecci n de sus se ales. En la pr ctica, el n cleo de hidr geno-1 (prot n) es el m s utilizado en el campo de las neurociencias. TABLA (A): PROPIEDADES DE LOS N CLEOS DE MAYOR INTERES EN ERM IN VIVO.

8 N. N cclleeoo N cleo ppiinn SSSpin rreeccuueenncciiaa FFFrecuencia ee FFFrecuencia ddde rreeccuueenncciiaa ee FFFrecuencia ddde ee A. rreeccuueenncciiaa ddde Abbuunnddaanncciiaa Abundancia eennssiibbiilliiddaadd SSSensibilidad eessoonnaanncciiaa rrresonancia es rrre esson cciiaa naannncia oona cciiaa eessoonnaannncia rrresona N. Naattuurraall (((%). Natural %%)) bbssoolluuttaa aaabsoluta mmhhzz)). (((mhz) (((m m hhzz)). mhz) (((m m hhzz)). mhz). 1,5 T 2T 4,7 T. H -1. H-1 63,83 85,10 200,00 99,98 1,00000. C - 13. C-13 16,05 21,40 50,29 1,11 0,00018. N - 14. N-14 1 4,61 6,14 14,45 99,63 0,00100. N - 15. N-15 6,47 8,62 20,27 0,37 0,00390. O - 17. O-17 5/2 8,65 11,53 27,11 0,04 0,00001. FF-19. - 19 60,05 80,07 188,15 100,00 0,83000. N a- 23. Na-23 3/2 16,88 22,51 52,90 100,00 0,09300.

9 PP-31. - 31 1/2 25,84 34,45 80,96 100,00 0,06600. 5. Proyecto Final Integrador Desplazamiento qqu mico Desplazamiento u mico: Los hidr genos de una mol cula resuenan a desplazamientos qu micos distintos en funci n de la densidad electr nica que les circunda. Dado que los electrones en las mol culas modifican el campo magn tico percibido por los n cleos, cada n cleo de hidr geno tendr . una frecuencia de resonancia ligeramente diferente. En otras palabras, los electrones en movimiento crean un peque o campo magn tico que se opone al campo externo. Los electrones apantallan a los n cleos y stos sienten o perciben un campo ligeramente menor que el real (Bo). Una mayor densidad electr nica circundante a un hidr geno hace que ste aparezca en un espectro rmn a desplazamientos qu micos peque os (apantallamiento).

10 Una densidad electr nica peque a alrededor de un hidr geno hace que ste aparezca a desplazamientos qu micos m s alto (desapantallamiento). El campo magn tico real que sufre cada hidr geno est modulado por la densidad electr nica circundante. El lugar que ocupan los hidr genos en una mol cula (topicidad) hace que puedan aparecer al mismo o diferente desplazamiento qu mico. El desplazamiento qu mico identifica el radical en el que se encuentra el n cleo independientemente del valor del campo magn tico. La escala de desplazamiento qu mico permite establecer una relaci n entre posici n y radical que permite la identificaci n de los diferentes compuestos presentes en la muestra analizada independientemente del campo magn tico en que se ha obtenido el espectro. Los espectr metros utilizan ondas de radio para producir las se ales.