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Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Dedicamos este post a la RMN, la cual es la base física de la fMRI y otras técnicas modernas destinadas al análisis del interior de la materia. Tiene especial importancia para este blog porque la fMRI está más indicada que otras técnicas actuales para el estudio del cerebro. Sus aplicaciones, por otra parte, están yendo más allá de las tradicionales en medicina y se están extendiendo por muchos otros terrenos. El fenómeno físico que es en realidad la RMN es bastante difícil de entender y de explicar para los no expertos. A pesar de ello intentamos aquí unas explicaciones básicas.
(Se utiliza como imagen una representación del cerebro de una persona obtenida con fMRI)

La fMRI (Fuctional magnetic resonance imaging, o Imagen por resonancia magnética funcional, en español) es una técnica, o un proceso, muy utilizado en la actualidad en medicina y en investigaciones diversas sobre el cerebro, como hemos dicho en el post anterior.

Desde un punto de vista práctico consiste en utilizar una máquina formada por un gran cilindro rodeado de un poderoso electroimán (un selenoide) en el que entra el enfermo a estudiar recostado en una camilla. Existen, como es lógico, equipos muy diferentes unos de otros, no sólo porque hay diversos fabricantes, sino porque se construyen totalmente cerrados, abiertos en los costados y con algunas otras características. No todos, por otra parte, hacen exactamente lo mismo, sobre todo en cuanto a la calidad y precisión de las imágenes obtenidas. Dichas imágenes son preparadas por un equipo informático auxiliar normalmente situado en una habitación adyacente a la del escáner (1).

Los médicos y los investigadores que utilizan estos equipos se concentran en su manejo y en la interpretación de las imágenes obtenidas, las cuales, especialmente en lo que hace referencia a la fMRI, son imágenes muy nítidas y significativas, de los órganos, de los tejidos blandos, huesos, y prácticamente de todas las estructuras internas del cuerpo. Los resultados son mucho mejores que los obtenidos con Rayos X o Tomografía Axial Computarizada (TAC), técnicas a las que haremos referencia más adelante.

Como nos indican manuales diversos de medicina, y se puede ver en la Red (2), la fMRI es muy utilizada hoy en el estudio del cerebro con objetivos tales como:

• Examinar la anatomía del cerebro
• Determinar exactamente la parte del cerebro que está controlando funciones esenciales como el pensamiento, el habla, el movimiento y las sensaciones, proceso que se denomina mapeo cerebral.
• Evaluar los efectos de un derrame cerebral, trauma o enfermedad degenerativa (como el Alzheimer) sobre el funcionamiento del cerebro.
• Controlar el crecimiento y funcionamiento de los tumores cerebrales.
• Guiar la planificación de una cirugía, terapia de radiación, u otros tratamientos quirúrgicos para el cerebro.

Sobre todas esas cuestiones, los médicos y otros expertos hacen su trabajo y obtienen resultados útiles aunque no conozcan con precisión el funcionamiento de los equipos utilizados y la tecnología involucrada. Como ocurre en muchos otros casos con aparatos, o máquinas, tecnológicamente muy avanzados, es más fácil su utilización que la compresión profunda de su funcionamiento.

Digo esto porque la base de la fMRI está en la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), un fenómeno físico basado en las propiedades mecánicas, eléctricas y cuánticas de los núcleos atómicos, difícil de entender de por sí y mucho más de explicar en un blog como el presente.

Para comprender bien este fenómeno habría que saber bastante Física, en concreto, electricidad, magnetismo, electromagnetismo, teoría atómica y teoría cuántica. Los conceptos a manejar en estas materias, por otra parte, son complejos, ya que los fenómenos físicos, como conoce bien el que haya estudiado estas cuestiones, no son obvios ni necesariamente lógicos. Habría que entender y recordar las impresionantes obras llevadas a cabo por Michael Faraday, James Maxwell, Rudolf Hertz, Max Planck, Niels Bohr, y el mismo Einstein entre otros, en relación con los campos electromagnéticos, las ondas del mismo nombre, el átomo y sus componentes y las leyes cuánticas del mundo subatómico. Así como la labor de los científicos e inventores que han descubierto la Resonancia Magnética y sus usos diversos desde finales de los años 60 del siglo pasado.

Intentaremos algunas explicaciones tales como que, como se dice en fuentes diversas (3), una determinada actividad cerebral lleva consigo una vasodilatación, lo cual trae consigo una entrada de oxígeno a los vasos sanguíneos y una disminución de la desoxihemoglobina — la molécula resultante de la hemoglobina que ha cedido su oxigeno a los tejidos– la cual se comporta como un imán microscópico.

Esa sería una explicación fisiológica pero que apunta ya a los fenómenos electromagnéticos de las células y moléculas, que son la base de la RMN, y los que verdaderamente nos interesan en este blog.

Un electrón al girar alrededor del núcleo del átomo de un elemento químico, por ejemplo, el Hidrógeno, forma algo similar a una corriente eléctrica. Si el radio de su órbita es r el movimiento del electrón tiene un momento angular orbital denominado L que actúa en una dirección y un momento magnético denominado Mu que actúa en la dirección opuesta. Siendo ambos perpendiculares al plano de la órbita. Lo mismo ocurre con un protón, con la particularidad de que los momentos actúan a la inversa.

Todos los núcleos que poseen un número impar de protones o neutrones tienen un momento magnético y un momento angular intrínsecos.

Dichos momentos, denominados momentos magnéticos nucleares, es decir, los momentos producidos en el eje del núcleo de un átomo, realizan un movimiento de “precesión” cuando se colocan en un campo magnético externo. Tal movimiento no es otra cosa que el movimiento de cabeceo que se produce en un objeto que gira sobre sí mismo, por ejemplo el que se produce en una peonza o el de oscilación del eje de la Tierra.

La frecuencia a la que se produce dicho cabeceo se conoce como “frecuencia de precesión de Larmor” y tiene la característica de ser proporcional a la intensidad del campo magnético y de mayor o menor valor según el ángulo de incidencia.

La RMN alinea los núcleos atómicos mediante un campo magnético poderoso y constante y a continuación los perturba con un campo magnético alternativo ortogonal al primero. El resultado de esta perturbación es una especie de resonancia o de igualación de las frecuencias de precesión en distintos átomos y moléculas que puede ser detectada con equipos electrónicos adecuados y transformada en imágenes mediante un software muy específico y avanzado.
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(1) Escáner es, como se sabe, un término genérico traducción de la palabra inglesa “scanner” que literalmente hacer referencia a pasar algo ante una lectora de imágenes para leer o descifrar su contenido. Hay escáneres de ordenador que introducen el contenido de una página de papel, libros, etc…; escáneres de lectura de código de barras; escáneres de identificación biométrica (iris, retina, huellas dactilares); y escáneres más complejos utilizados en medicina y que pueden ser de por lo menos tres tipos: Resonancia Magnética Nuclear (RMN), Tomografía Axial Computarizada (TAC) y Tomografía por Emisión de Positrones (TEP). Recientemente se están utilizando también escáneres corporales, que se utilizan en los aeropuertos, y desde hace tiempo se utilizan escáneres de radiofrecuencias.
(2) Ver http://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=fmribrain
(3) http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_por_resonancia_magn%C3%A9tica_funcional

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Doctor Ingeniero del ICAI y Catedrático de Economía Aplicada, Adolfo Castilla es también Licenciado en Económicas por la Universidad Autónoma de Madrid, Licenciado en Informática por la Universidad Politécnica de Madrid, MBA por Wharton School, Master en Ingeniería de Sistemas e Investigación Operativa por Moore School (Universidad de Pennsylvania). En la actualidad es asimismo Presidente de AESPLAN, Presidente del Capítulo Español de la World Future Society, Miembro del Alto Consejo Consultivo del Instituto de la Ingeniería de España, Profesor de Dirección Estratégica de la Empresa en CEPADE y en la Universidad Antonio de Nebrija.
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