RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

Historia

Descubrimiento
Raymond Damadian Vahan, un americano-armenio médico e inventor de la primera RM (resonancia magnética) de la máquina de exploración - una de las herramientas de diagnóstico más útiles de nuestro tiempo. [1] Su investigación en sodio y potasio en las células vivas lo llevó a sus primeros experimentos con resonancia magnética nuclear (RMN), que le llevó a proponer el primer escáner de cuerpo MR en 1969. Damadian descubrió que los tumores y el tejido normal se pueden distinguir en vivo por resonancia magnética nuclear (RMN) a causa de sus tiempos de relajación. Damadian fue el primero en realizar una exploración completa del cuerpo de un ser humano en 1977 para diagnosticar el cáncer. Damadian inventó un aparato y método para el uso de RMN con seguridad y precisión para explorar el cuerpo humano, un método ahora conocido como la resonancia magnética (MRI)[2].

La resonancia magnética nuclear fue descrita y medida en rayos moleculares por Isidor Rabi en 1938.1 Ocho años después, en 1946, Félix Bloch y Edward Mills Purcell refinan la técnica usada en líquidos y en sólidos, por lo que compartieron el Premio Nobel de física en 1952.2

Purcell había trabajado en el desarrollo del radar y sus aplicaciones durante la segunda guerra mundial en el Lab de Radiación del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Su obra durante tal proyecto fue producir y detectar energía de radiofrecuencias, y sobre absorciones de tales energías de RF por la materia, precediendo a su codescubrimiento de la RMN.

Ellos se dieron cuenta de que los núcleos magnéticos, como 1H (protio) y 31P, podían absorber energía de RF cuando eran colocados en un campo magnético de una potencia específica y así lograban identificar los núcleos. Cuando esa absorción ocurre, los núcleos se describen como estando en resonancia. Diferentes núcleos atómicos dentro de una molécula resuenan a diferentes frecuencias de radio para la misma fuerza de campo magnética. La observación de tales frecuencias resonantes magnéticas de los núcleos presentes en una molécula permite al usuario entrenado descubrir información esencial, química y estructural acerca de las moléculas.

El desarrollo de la resonancia magnética nuclear como técnica de química analítica y de bioquímica fue paralela con el desarrollo de la tecnología electromagnética y su introducción al uso civil.

LA RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR(RMN) 

Es un fenómeno físico basado en las propiedades mecánico-cuánticas de los núcleos atómicos. RMN también se refiere a la familia de métodos científicos que explotan este fenómeno para estudiar moléculas (espectroscopia de RMN),macromoléculas (RMN biomolecular), así como tejidos y organismos completos (imagen por resonancia magnética).

Imágenes de un corazón
humano bombeando

Todos los núcleos que poseen un número impar de protones o neutrones tienen un momento magnético y un momento angular intrínseco, en otras palabras, tienen un espín > 0. Los núcleos más comúnmente empleados en RMN son el protón (1H, el isótopo más sensible en RMN después del inestable tritio, 3H), el 13C y el 15N, aunque los isótopos de núcleos de muchos otros elementos (2H,10B, 11B, 14N, 17O, 19F, 23Na, 29Si, 31P, 35Cl, 113Cd, 195Pt) son también utilizados.

Las frecuencias a las cuales resuena un átomo (i. e. dentro de una molécula) son directamente proporcionales a la fuerza del campo magnético ejercido, de acuerdo con la ecuación de la frecuencia de precesión de Larmor. La literatura científica hasta el 2008 incluye espectros en un gran intervalo de campos magnéticos, desde 100 nT hasta 20 T). Los campos magnéticos mayores son a menudo preferidos puesto que correlacionan con un incremento en la sensibilidad de la señal. Existen muchos otros métodos para incrementar la señal observada. El incremento del campo magnético también se traduce en una mayor resolución espectral, cuyos detalles son descritos por el desplazamiento químicoy el efecto Zeeman.

La RMN estudia los núcleos atómicos al alinearlos a un campo magnético constante para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnético alterno, de orientación ortogonal. La resultante de esta perturbación es el fenómeno que explotan las distintas técnicas de RMN. El fenómeno de la RMN también se utiliza en la RMN de campo bajo, la RMN de campo terrestre y algunos tipos de magnetómetros.

Aplicaciones más comunes
La resonancia magnética hace uso de las propiedades de resonancia aplicando radiofrecuencias a los átomos o dipolos entre los campos alineados de la muestra, y permite estudiar la información estructural o química de una muestra. La RM se utiliza también en el campo de la investigación de ordenadores cuánticos. Sus aplicaciones más frecuentes se encuentran ligadas al campo de la medicina, la bioquímica y laquímica orgánica. Es común denominar "resonancia magnética" al aparato que obtiene imágenes por resonancia magnética (MRI, por las siglas en inglés de "Magnetic Resonance Imaging").

RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR