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Por qué los condensadores no magnéticos son importantes en las imágenes médicas

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La calidad de una imagen de resonancia magnética depende de la homogeneidad, o uniformidad, del campo magnético. La elección del material de los componentes es primordial; incluso el más mínimo rastro de magnetismo dentro de un escáner de resonancia magnética puede interrumpir el campo y dañar la calidad de una imagen de resonancia magnética.

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El equipo de imágenes por resonancia magnética (MRI) utiliza un fuerte campo magnético y ondas de radio generadas por computadora para producir imágenes de corte transversal de los tejidos blandos como los músculos y la grasa.

Estas imágenes permiten a los clínicos investigar y diagnosticar sin necesidad de procedimientos más invasivos. Sin embargo, una imagen de baja calidad puede conducir a diagnósticos erróneos y, en consecuencia, a selecciones de tratamiento equivocadas. Dicho esto, las aplicaciones de la resonancia magnética tienen necesidades muy específicas hasta el nivel de los componentes.

Fundamentos de la resonancia magnética

Cuando se piensa en los principios de trabajo detrás de la resonancia magnética, es importante recordar lo básico: Las máquinas de resonancia magnética a las que estamos acostumbrados se basan en el principio de la resonancia magnética nuclear (RMN). El nombre del fenómeno proporciona la pista, tiene que ver con los núcleos y los imanes.

La fuerza magnética se mide en Tesla (T); por extensión, Tesla indica la fuerza del campo magnético de la resonancia magnética. La resonancia magnética de 1,5T es uno de los escáneres de resonancia magnética más comunes hoy en día, pero las máquinas de 3T y 7T pueden producir imágenes de mayor resolución. Este nivel de detalle es útil para diagnosticar casos más singulares. Sin embargo, una vez que los escáneres de resonancia magnética alcanzan los 7T y más, el magnetismo es lo suficientemente fuerte como para causar complicaciones a los individuos con dispositivos implantables como los marcapasos.

Las moléculas que componen el cuerpo humano contienen hidrógeno. El núcleo de un átomo de hidrógeno, un solo protón, se comporta como un imán con un polo norte y sur. Cuando se aplica un campo magnético, sus giros (el giro es una propiedad de las partículas subatómicas) se organizan uniformemente. Cuando un paciente se coloca dentro del tubo del escáner de resonancia magnética, los giros de los protones de las moléculas de su cuerpo se alinean, mirando en la misma dirección como una banda de marcha practicando en un campo de fútbol.

Cuando se aplica una corta señal de RF generada por computadora a una porción del campo uniforme, esos protones reciben un "empujón" y se rompen en formación. Imagina un escenario en el que una pelota de fútbol extraviada se dirige a la banda de música. Después de la interrupción, los protones (los músicos en nuestra analogía) vuelven a su estado de alineación. En el proceso de realineación, se emite energía. Esa energía puede medirse y utilizarse para distinguir entre los diferentes tipos de moléculas y sus ubicaciones. Una comprensión profunda de la resonancia magnética requiere una inmersión más profunda en la mecánica cuántica, pero empezar a entender el proceso hace que el resultado sea mucho más sorprendente.

El truco

Una máquina de resonancia magnética está diseñada para ayudarnos a identificar los tipos de moléculas y sus ubicaciones basándose en la medición del comportamiento de sus núcleos de hidrógeno. Sin embargo, la calidad de una imagen de resonancia magnética depende de la homogeneidad, o uniformidad, del campo magnético. Si hay alguna variación, es más difícil detectar el impacto de una interrupción de la señal de RF. Incluso con la más mínima variación, esos protones no están alineados de la misma manera que los otros y no responderán de la misma manera a los estímulos.

Estas diferencias confunden los algoritmos de detección. Sería como si algunos de los músicos de nuestra banda de marcha ya estuvieran fuera de ritmo cuando el balón golpeó. Viendo todo esto, ¿cómo sabríamos dónde ocurrió la perturbación causada por la bola extraviada? En la práctica, el ruido excesivo de la señal, o la variación aleatoria de la intensidad de la señal, produce imágenes granulares. Es mucho más difícil para un profesional de la salud confiar en ellos para obtener información precisa.

Es importante que los fabricantes de dispositivos médicos busquen metales de alta pureza que no exhiban magnetismo medible, porque los componentes magnéticos dentro del túnel del escáner de resonancia magnética pueden alterar la homogeneidad del campo. Hasta el más mínimo rastro de magnetismo podría afectar la calidad de la imagen de la resonancia magnética.

Los componentes de hardware, incluyendo los condensadores fijos, condensadores trimmer, inductores, conectores y más, deben ser no magnéticos. Tomemos los condensadores, por ejemplo: Muchos condensadores están diseñados con un acabado de barrera de níquel para mantener la soldabilidad. Debido a las propiedades magnéticas del níquel, estos condensadores no son aceptables para aplicaciones médicas como la resonancia magnética. El latón comercial, un material de uso común, tampoco es aceptable para estas aplicaciones. Las bobinas también requieren inserciones, alfileres y otras formas especiales sin magnetismo medible.

Este nivel de cuidado en el nivel de componente previene la distorsión y minimiza la necesidad de corrección de la imagen.

Los pacientes, los cuidadores y los profesionales de la salud confían en la tecnología de imágenes por resonancia magnética. Mientras que los componentes como los condensadores se consideran típicamente como simples o sin complicaciones, las aplicaciones críticas para la vida requieren una atención especializada en cada aspecto del diseño.