Transferencia de magnetización

La transferencia de magnetización (MT), en RMN y MRI , se refiere a la transferencia de polarización de espín nuclear y/o coherencia de espín de una población de núcleos a otra población de núcleos, y a las técnicas que hacen uso de estos fenómenos. ^[1] Existe cierta ambigüedad con respecto a la definición precisa de transferencia de magnetización, sin embargo, la definición general dada anteriormente abarca todas las nociones más específicas. Los núcleos activos de RMN, aquellos con espín distinto de cero, pueden acoplarse energéticamente entre sí bajo ciertas condiciones. Los mecanismos de acoplamiento de energía de espín nuclear se han caracterizado ampliamente y se describen en los siguientes artículos: Acoplamiento de momento angular , Interacción magnética dipolo-dipolo , Acoplamiento J , Acoplamiento dipolar residual , Efecto Overhauser nuclear , Relajación espín-espín y Transferencia de saturación de espín . Alternativamente, algunos núcleos en un sistema químico son lábiles e intercambian entre entornos no equivalentes. Un ejemplo más específico de este caso se presenta en la sección Transferencia de magnetización por intercambio químico .

En cualquier caso, las técnicas de transferencia de magnetización investigan la relación dinámica entre dos o más poblaciones de núcleos distinguibles, en la medida en que el intercambio de energía entre las poblaciones puede inducirse y medirse en un experimento de RMN idealizado.

En la resonancia magnética nuclear ( RMN) de muestras macromoleculares, como soluciones proteínicas, están presentes al menos dos tipos de moléculas de agua: libre (en masa) y ligada (hidratación). Las moléculas de agua en masa tienen muchos grados mecánicos de libertad y, por lo tanto, el movimiento de dichas moléculas exhibe un comportamiento promediado estadísticamente. Debido a esta uniformidad, la mayoría de los protones de agua libre tienen frecuencias de resonancia muy cercanas a la frecuencia de Larmor promedio de todos esos protones. En un espectro de RMN adquirido correctamente, esto se ve como una línea de Lorentz angosta (a 4,8 ppm, 20 C). Las moléculas de agua en masa también están relativamente lejos de las macromoléculas que perturban el campo magnético, de modo que los protones de agua libre experimentan un campo magnético más homogéneo, lo que resulta en un desfase de magnetización transversal más lento y un T ₂ ^* más largo . Por el contrario, las moléculas de agua de hidratación están limitadas mecánicamente por interacciones extensas con las macromoléculas locales y, por lo tanto, las inhomogeneidades del campo magnético no se promedian, lo que conduce a líneas de resonancia más amplias. Esto da como resultado una desfase más rápida de la magnetización que produce la señal de RMN y valores _de T2 mucho más cortos (<200 μs). Debido a que los valores _de T2 son tan cortos, la señal de RMN de los protones del agua ligada no se observa normalmente en la RMN.

Sin embargo, el uso de un pulso de saturación fuera de resonancia para irradiar protones en la población ligada (hidratación) puede tener un efecto detectable en la señal de RMN del grupo de protones móviles (libres). Cuando una población de espines está saturada, de modo que la magnitud del vector de magnetización macroscópica se acerca a cero, no hay polarización de espín restante con la que producir una señal de RMN. La relajación longitudinal se refiere al retorno de la polarización de espín longitudinal, que ocurre a una velocidad descrita por T1. Si bien el número de moléculas de agua de hidratación puede ser insuficiente para producir una señal observable, el intercambio de moléculas de agua entre la población de hidratación y la población en masa permite la caracterización de la población de hidratación y la medición de la velocidad a la que las moléculas se intercambian entre los sitios en masa y unidos. Dichos experimentos a menudo se denominan transferencia de saturación o transferencia de saturación de intercambio químico (CEST) , porque se observa que la señal del agua en masa disminuye cuando la población de hidratación está saturada. Si se consideran estas técnicas desde la perspectiva opuesta, es decir, que la magnetización (es decir, la polarización del espín) se transfiere del agua en masa a la población hidratada con espín saturado, se pueden unificar conceptualmente los métodos de intercambio químico con otras técnicas que transfieren la magnetización entre poblaciones de núcleos. Dado que el grado de decaimiento de la señal depende de la tasa de intercambio entre el agua libre y la hidratada, se puede utilizar MT para proporcionar un método de contraste alternativo además de las diferencias de T ₁ , T ₂ y densidad de protones.

Se cree que MT es un indicador no específico de la integridad estructural del tejido que se está estudiando.

La relación de transferencia de magnetización (MTR), una extensión de la MT, se ha utilizado en neurorradiología para resaltar anomalías en las estructuras cerebrales. (La MTR es ( M _o - M _t )/ M _o .)

Se puede representar gráficamente una modulación sistemática del desplazamiento preciso de la frecuencia del pulso de saturación en relación con la señal de agua libre para formar un "espectro Z". Esta técnica se conoce a menudo como "espectroscopia Z".

• Imágenes por resonancia magnética
• Espectroscopia de resonancia magnética

• El papel de las técnicas de resonancia magnética no convencionales en los trastornos desmielinizantes
• Hallazgos de resonancia magnética en esclerosis lateral amiotrófica mediante una secuencia de transferencia de magnetización por eco de espín
• Wolff SD y Balaban RS. Contraste de transferencia de magnetización (MTC) y relajación de protones en el agua tisular in vivo. Resonancia magnética en medicina. 1989;10(1):135-144.
• Mehta RC, Pike GB, Enzmann DR. Imágenes por resonancia magnética mediante transferencia de magnetización: una revisión clínica. Temas de imágenes por resonancia magnética. 1996;8(4):214-30.
• Tanabe JL, Ezekiel F, Jagust WJ, et al. Relación de transferencia de magnetización de las hiperintensidades de la sustancia blanca en la demencia vascular isquémica subcortical. AJNR Am J Neuroradiol. 1999;20(5):839–844.
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