¿Por qué tenemos que usar diferentes bobinas de gradiente de gradiente y codificación de fase en MRI, si los protones realmente tienen diferentes frecuencias? ¿Qué hace el pulso de radiofrecuencia en MRI?

La pregunta aún es confusa (al menos para mí). ¿Estás preguntando cómo es posible obtener una imagen si los protones ya están procesando en diferentes frecuencias debido a las diferencias en el desplazamiento químico?

Tanto la RMN como la IRM utilizan transformadas de Fourier para la codificación de frecuencia, lo que significa que las diferencias en la frecuencia en los datos brutos se leen como diferencias de intensidad después de la transformada de Fourier. En RMN, las diferencias en frecuencia corresponden a átomos con diferentes entornos químicos y, por lo tanto, a frecuencias ligeramente diferentes (diferentes cambios químicos). El resultado final después de la transformada de Fourier es un espectro con picos que corresponden a cada cambio químico diferente.

En MRI, el objetivo es formar una imagen de un objeto. Para hacer eso, necesitas hacer que la transformada de Fourier varíe según las dimensiones del objeto. Esto se puede hacer haciendo que la frecuencia de la señal cambie a medida que se mueve por el objeto o realizando el cambio de fase. La fase de la señal es independiente de la frecuencia; las diferencias en el desplazamiento químico no tienen efecto en la fase de la señal. Puedes ver eso en la última imagen de Naren Reddy que muestra los pequeños desplazamientos causados ​​por la diferencia en el desplazamiento químico entre el agua y la grasa. El desplazamiento está en la dirección horizontal porque la fase no se ve afectada por cambios de frecuencia.

En la otra dirección, se usa un gradiente para causar variación de frecuencia en toda la muestra. Sin la bobina de degradado no hay manera de medir la variación espacial de la señal en toda la muestra y, por lo tanto, no se puede generar ninguna imagen. Por eso las bobinas de gradiente son esenciales en la RM pero no en la RMN (son útiles pero no estrictamente necesarias). ¿Por qué las diferencias de cambio químico no ensucian la imagen en esta dirección? Los cambios de frecuencia causados ​​por la bobina de gradiente son mucho más grandes que las diferencias de frecuencia debido a las diferencias de desplazamiento químico. Por ejemplo, el cambio de frecuencia debido al gradiente puede ser 32000 Hz sobre 256 píxeles o 125 Hz / píxel. La diferencia entre agua y grasa es de 3.5 ppm o 224 Hz en un escáner de IR de 1.5 T. Esto se traduce en un desplazamiento de 1.8 píxeles entre agua y grasa, la señal de grasa forma una imagen separada (donde está presente) desplazó 2 píxeles en una dirección, creando un tipo de efecto borroso debido a la superposición de las dos imágenes. Eso es menos del 1% del tamaño total de la imagen, generalmente no es gran cosa.

fuente Artefacto de desplazamiento químico

Entiendo tu confusión Permítanme intentar explicar lo que sé paso a paso (me estoy saltando muchas ideas complejas para mayor claridad y brevedad)

1) Al aplicar el campo B0, una pequeña porción (típicamente 7 de 10 ^ 6) de protones se alinean a lo largo de la dirección B0. El movimiento de estos protones alrededor del campo B0 se llama precesión y es análogo al movimiento de una parte superior de la gravedad terrestre. La frecuencia de esta precesión (frecuencia de movimiento alrededor del campo B0) está relacionada por la fuerza del campo B0 con una constante, única para un átomo dado, llamada frecuencia de Larmor [math] \ gamma [/ math].

2) Supongamos por ahora que todos los protones son homogéneos, por lo tanto, todos ellos precesan a la misma frecuencia uniformemente. Cuando activa y desactiva el campo de RF (suponiendo que este campo inclina 90 grados a todos los protones), puede leer una disminución en la señal de estos protones que tienen un pico único en el espectro de frecuencias. Para obtener información espacial, aplicamos un campo variable a través de la dirección y (WLOG), y seguimos eso con un degradado que no se superpone en la dirección x simultáneamente leyendo los datos. Por lo tanto, usando el campo Y puede establecer la fase de los átomos y usar la frecuencia de x-field. Y se llaman codificaciones de fase y direcciones de codificación de frecuencia, respectivamente. Esta ponderación debido a la ubicación espacial nos permite obtener información espacial.

3) Como ha dicho, ciertos protones (debido a la protección) tienen frecuencias ligeramente diferentes, lo que los hace precesar a frecuencias ligeramente diferentes a lo largo del campo B0. Tomemos el ejemplo de la grasa y el agua libre, tienen diferentes frecuencias de precesión bajo el mismo campo. Como he explicado antes, la frecuencia y la fase de precesión se utilizan para codificar la ubicación espacial, el efecto de la compensación en la frecuencia debida a la grasa sería similar: un cambio en la ubicación espacial. Esta idea también se usa para suprimir selectivamente la señal de grasa o agua.

Nota: Esta es una visión muy simplista de MR, y está destinada a explicar la idea. La RM es más complicada que esto y requiere un estudio más intenso.

¿Qué hace realmente la radiofrecuencia en RMN y RMN?
En RMN, las frecuencias de los protones se ven afectadas por el imán, lo que les hace precesar alrededor de su campo magnético, por lo que ahora todos los protones tendrán diferentes frecuencias de acuerdo con su entorno, incluidos los efectos de blindaje y desprotección. A medida que leo, los pulsos de radiofrecuencia solo cambian la resonancia de los protones e inducen su cambio de ángulo ω (180∘) para producir señales que pueden medirse.
Pero si esto es cierto, ¿por qué tenemos que usar diferentes bobinas de gradiente y bobinas de gradiente de codificación de fase en MRI, si los protones realmente tienen diferentes frecuencias?