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Resonancia magnética nuclear

Para otros usos de este término, véase Resonancia magnética (desambiguación).

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 exploran este fenómeno para estudiar moléculas (espectroscopia de RMN), macromoléculas (RMN biomolecular), así como tejidos y organismos completos (imagen por resonancia magnética).

Imagen del cerebro humano obtenida por resonancia magnética
Imágenes de un corazón humano bombeando sangre en el interior del tórax a través de una RMN. Se muestra un solo plano transversal al eje principal del sujeto.

Todos los núcleos que poseen un número impar de protones + 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 protio (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, 15N, 17O, 19F, 23Na, 29Si, 31P, 35Cl, 113Cd, 195Pt) son también utilizados.

La RMN aprovecha que los núcleos atómicos (por ejemplo, dentro de una molécula) resuenan a una frecuencia directamente proporcional a la fuerza de un campo magnético ejercido, de acuerdo con la ecuación de la frecuencia de precesión de Larmor, para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnético alterno, de orientación ortogonal. 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 aunque para la imagen por resonancia magnética en medicina se utilizan campos magnéticos que permitan utilizar radiación no ionizante. 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 químico y el efecto Zeeman.

El fenómeno de la RMN también se utiliza en la RMN de campo bajo, la RMN de campo terrestre y algunos tipos de magnetómetros.

Índice

Descubrimiento

La resonancia magnética nuclear fue descrita y medida en rayos moleculares por Isidor Isaac Rabi en 1938.​ 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.

Purcell había trabajado en el desarrollo del radar y sus aplicaciones durante la Segunda Guerra Mundial en el Laboratorio de Radiación del Instituto Tecnológico de Massachusetts. Su trabajo 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 magnéticamente activos, 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. Diferentes núcleos atómicos dentro de una molécula resuenan a diferentes frecuencias de radio para la misma fuerza de campo magnético. La observación de tales frecuencias resonantes magnéticas de los núcleos presentes en una molécula permite al usuario entrenado descubrir información química, estructural, espacial y dinámica 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.

Espín nuclear

Los hadrones (más específicamente bariones) que componen al núcleo atómico (neutrones y protones), tienen la propiedad mecánico-cuántica intrínseca del espín. El espín de un núcleo está determinado por el número cuántico del espín I. Si el número combinado de protones y neutrones en un isótopo dado es par, entonces I = 0, i. e. no existe un espín general; así como los electrones se aparean en orbitales atómicos, de igual manera se asocian neutrones y protones en números pares (que también son partículas de espín ½) para dar un espín general = 0.

Un espín distinto a cero, I, está asociado a un momento magnético distinto a cero, μ:

μ = γ I {\displaystyle \ \mu =\gamma I}

en donde γ es la constante giromagnética. Esta constante indica la intensidad de la señal de cada isótopo usado en RMN. Salvo en la desintegración atómica, no se obtiene el núcleo separado de los electrones, los electrones que giran alrededor del núcleo se distinguen por los cuatro números cuánticos, la mecánica cuántica lo explica


Valores del momento angular del espín

El momento angular asociado al espín nuclear esta cuantizado. Esto significa que tanto la magnitud como la orientación del momento angular están cuantizadas (es decir, I solo puede tomar valores en un intervalo restringido). El número cuántico asociado se conoce como número cuántico magnético, m, y puede tomar valores enteros desde +I hasta -I. Por lo tanto, para cualquier núcleo, existe un total de 2I+1 estados de momento angular.

El componente z del vector de momento angular, Iz es por lo tanto:

I z = m {\displaystyle I_{z}=m\hbar }

en la que {\displaystyle \hbar } es la constante de Planck reducida.

El componente z del momento magnético es simplemente:

μ z = γ I z = m γ {\displaystyle \mu _{z}=\gamma I_{z}=m\gamma \hbar }

Comportamiento del espín en un campo magnético

Consideremos un núcleo que posee un espín de ½, como 1H, 13C o 19F. Este núcleo tiene dos estados posibles de espín: m = ½ o m = -½ ( también se les llama 'arriba' y 'abajo', o α y β, respectivamente). Las energías de estos dos estados son degeneradas —lo cual significa que son las mismas. Por lo tanto las poblaciones de estos dos estados (i.e. el número de átomos en los dos estados) serán aproximadamente iguales en condiciones de equilibrio térmico.

Sin embargo, al poner este núcleo bajo un campo magnético, la interacción entre el momento magnético nuclear y el campo magnético externo promoverá que los dos estados de espín dejen de tener la misma energía. La energía del momento magnético μ bajo la influencia del campo magnético B0 (campo magnético principal) está dado por el producto escalar negativo de los vectores:

E = B 0 μ = μ z B 0 {\displaystyle E=-{\mathbf {B} _{0}}\cdot {\mathbf {\mu } }=-\mu _{z}B_{0}}

En el que el campo magnético ha sido orientado a lo largo del eje +z (por convención).

Por lo tanto:

E = m γ B 0 {\displaystyle E=-m\hbar \gamma B_{0}}

Como resultado, los distintos estados nucleares del espín tienen diferentes energías en un campo magnético ≠ 0. En otras palabras, podemos decir que los dos estados del espín de un espín ½ han sido alineados ya sea a favor o en contra del campo magnético. Si γ es positiva (lo cual es cierto para la mayoría de los isótopos) entonces m = ½ está en el estado de baja energía.

La diferencia de energía entre los dos estados está dada por la ecuación:

Δ E = γ B 0 {\displaystyle \Delta E=\hbar \gamma B_{0}}

y esta diferencia se traduce en una pequeña mayoría de espines en el estado de baja energía.

La resonancia ocurre cuando esta diferencia energética es excitada por radiación electromagnética de la misma frecuencia. La energía de un fotón es E = h ν {\displaystyle E=h\nu } , donde ν {\displaystyle \nu } es su frecuencia. Por lo tanto la absorción ocurrirá cuando:

ν = Δ E 2 π = γ B 0 2 π {\displaystyle \nu ={\frac {\Delta E}{2\pi \hbar }}={\frac {\gamma B_{0}}{2\pi }}}

Estas frecuencias corresponden típicamente al intervalo de radiofrecuencias del espectro electromagnético.

Apantallamiento nuclear

Podría parecer, por lo dicho arriba, que todos los núcleos del mismo núclido (y por lo tanto la misma γ) resuenan a la misma frecuencia. Este no es el caso. La perturbación más importante en las frecuencias para aplicaciones en RMN es el efecto de 'apantallamiento' que ejercen los electrones circundantes. En general, este apantallamiento electrónico reduce el campo magnético del núcleo (lo cual determina la frecuencia de la RMN), debido a que se alinean en dirección contraria al Bo. Como resultado, la brecha energética se reduce y la frecuencia requerida para alcanzar resonancia también se reduce. Este desplazamiento de la frecuencia de RMN, influenciado fuertemente por los grupos químicos se conoce como desplazamiento químico, y explica por qué el RMN es una sonda directa de la estructura química. Si un núcleo está más apantallado, estará desplazado hacia 'campo alto' (menor desplazamiento químico) y si está más desapantallado, entonces estará desplazado hacia 'campo bajo' (mayor desplazamiento químico).

A menos que la simetría local sea particularmente alta, el efecto de apantallamiento depende de la orientación de la molécula con respecto al campo externo. En RMN de estado sólido, el 'giro al ángulo mágico' (magic angle spinning) es necesario para disipar esta dependencia orientacional. Esto no se requiere en RMN convencional puesto que el movimiento rápido y desordenado de moléculas en solución disipa el componente anisótropo del desplazamiento químico.

Digitalización mediante transformada de Fourier

La recuperación natural de la dirección y sentido de los espines una vez se deja de aplicar la radiofrecuencia, generará unas emisiones a consecuencia de la liberación energética, los cuales serán captados por la antena receptora del escáner. Estas emisiones han de ir en concordancia con la Dim-Fase, siendo la compilación de todas estas emisiones el principio de la resonancia magnética.

Una vez finalizada toda la extracción de datos se procederá al trato de las mismas en el dominio de la frecuencia mediante el empleo de la transformada de Fourier, la cual nos facilitará la reconstrucción de la imagen final por pantalla. La frecuencia de la variación de una señal en el espacio se denomina "K", es decir, los datos compilados en el dominio de las frecuencias espaciales se denomina espacio K.

La finalidad de la creación de este espacio es poder aplicar las leyes matemáticas de Fourier, lo que permite identificar el lugar de procedencia de las emisiones en un determinado momento y, por lo tanto, su lugar de procedencia.

La espectroscopia de RMN es una de las principales técnicas empleadas para obtener información física, química, electrónica y estructural sobre moléculas. Es una poderosa serie de metodologías que proveen información sobre la topología, dinámica y estructura tridimensional de moléculas en solución y en estado sólido. Asimismo, en los años 1998-2001 la resonancia magnética nuclear fue una de las técnicas más utilizadas para implementar algunos principios de las computadoras cuánticas.

La Espectroscopía por RM mide la actividad de los metabolitos durante el procesamiento cognitivo. Se puede hacer un seguimiento de los picos de NAA (N-Acetil Aspartato) en relación a la activación de un área del encéfalo durante la tarea demandada. Pese a que correlaciona indirectamente con estos procesos, se han hallado ciertos patrones metabólicos como el decremento en picos NAA en el Hipocampo, relacionado con un déficit de Memoria, y decremento en picos NAA en el Lóbulo Temporal, relacionado con la epilepsia.

La resonancia magnética hace uso de las propiedades de resonancia aplicando radiofrecuencias a los núcleos atómicos 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 la química orgánica. Es común denominar "resonancia magnética" al aparato que obtiene imágenes por resonancia magnética (IRM, o MRI por las siglas en inglés de Magnetic Resonance Imaging).[cita requerida]

Aplicación en medicina

Imagen del cerebro humano obtenida por resonancia magnética

La resonancia magnética es una técnica que sirve para diagnosticar enfermedades mediante la obtención de imágenes del cuerpo. A pesar de que no existe efecto nocivo sobre el paciente, no se recomienda la práctica en embarazadas, a excepciones de que su uso sea imprescindible.

La máquina que se utiliza en la resonancia magnética, debido a su dimensión y su tecnología, combina las ventajas de los equipos de alto campo magnético y los equipos abiertos. Así, se consigue una mayor definición y una mayor calidad en la imagen, y el paciente tiene una menor sensación de claustrofobia y además tiene una mayor comodidad. La duración de la prueba no depende de la gravedad de la afección, sino que depende de la región que se vaya a estudiar.[cita requerida]

Desarrollo de la exploración
Equipo de resonancia magnética

Antes de comenzar la resonancia, el personal sanitario determinará si puede o no realizarse mediante el relleno de un cuestionario. En una cabina se depositarán los objetos personales. El personal sanitario indicará la posición a colocar en la mesa. Alrededor de la zona del cuerpo a examinar se coloca unas antenas, un aparato cuya finalidad es mejorar la calidad de las imágenes. Finalmente la mesa se deslizará hacia el interior del imán y así comenzará la exploración.[cita requerida]

Desarrollo del examen

Durante la exploración el imán producirá unos ruidos con diferente intensidad, que incluso pueden llegar a ser desagradables, aunque antes de empezar el examen el personal sanitario puede aportar tapones o auriculares para reducir el ruido. Estos ruidos son producto de la obtención de las imágenes. Para obtener las imágenes con mayor calidad, es imprescindible mantenerse estático, realizando una tranquila respiración y siguiendo las indicaciones del personal sanitario. Dependiendo de la parte del cuerpo que se tenga que examinar, habrá que mantener la respiración unos segundos.[cita requerida]

El imán per se (léase el campo magnético propiamente dicho) no puede generar sonidos ya que el aparato auditivo humano es insensible a dicho fenómeno físico.

De existir ruidos, estos serán producto de vibraciones mecánicas de piezas o partes ferromagnéticas alcanzadas por el campo magnético mientras el mismo está variando (véase magnetostricción) para registrar la respuesta de los núcleos atómicos de los tejidos bajo estudio. Si no existiese tal variación (modulación) y los campos intervinientes fuesen estáticos no se podría registrar el comportamiento dinámico de los núcleos atómicos y en consecuencia los datos buscados no podrían obtenerse.

Efectos secundarios

En relación a su uso en medicina, a veces el estudio requiere la inyección de fármacos basados en un elemento químico conocido como gadolinio. La razón es que el gadolinio actúa como un medio de contraste que mejora la calidad de la imagen por resonancia magnética. El elemento químico es tratado previamente, ligándolo a quelantes, para permitir su eliminación por el organismo y para disminuir su alta toxicidad. El gadolinio es responsable de un grave enfermedad conocida como fibrosis sistémica nefrogénica, una patología que afecta principalmente a personas con insuficiencia renal, el motivo parece ser que la sustancia se acumula en grandes dosis en el organismo de estas personas. Recientemente se ha descubierto otro hecho preocupante, el gadolinio también se acumula en cantidades significativas en los diferentes tejidos de personas con función renal normal.[cita requerida]

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  • Blümich, Bernhard, "RMN portátil", Investigación y Ciencia, 390, marzo de 2009, pp. 82-87.

Tutorial

Animaciones y simulaciones

Software

  • - Computer Aided Resonance Assignment, libre, desarrollado por el grupo del Prof. Kurt Wüthrich
  • NMR software suite from community led Collaborative Computing Project for NMR.
  • Conformation-dependent coupling and NOE prediction for small molecules.
  • Soft para procesar RMN del para y espectros RMN. Interfaz DB disponible.
  • Soft predictivo RMN
  • Soft de simulación RMN
  • Soft libre para simular un espín acoplado a multiplets y a espectros DNMR
  • Soft para procesar RMN
  • - Un programa de procesador de datos RMN para Macintosh.

Video

  • video libre provisto por Vega Science Trust
  • video de Vega Science Trust (Wüthrich fue ganador del Premio Nobel de Química en 2002 "por su desarrollo de la espectrometría resonante magnética nuclear para determinar la estructura tridimensional de macromoléculas biológicas en solución").

Wiki

  • Proyecto abierto NMR, EPR, MRI web
  • (en inglés)
  • (en español)

Resonancia magnética nuclear
resonancia, magnética, nuclear, idioma, vigilar, editar, para, otros, usos, este, término, véase, resonancia, magnética, desambiguación, resonancia, magnética, nuclear, fenómeno, físico, basado, propiedades, mecánico, cuánticas, núcleos, atómicos, también, ref. Resonancia magnetica nuclear RMN Idioma Vigilar Editar Para otros usos de este termino vease Resonancia magnetica desambiguacion La resonancia magnetica nuclear RMN es un fenomeno fisico basado en las propiedades mecanico cuanticas de los nucleos atomicos RMN tambien se refiere a la familia de metodos cientificos que exploran este fenomeno para estudiar moleculas espectroscopia de RMN macromoleculas RMN biomolecular asi como tejidos y organismos completos imagen por resonancia magnetica Imagen del cerebro humano obtenida por resonancia magnetica Imagenes de un corazon humano bombeando sangre en el interior del torax a traves de una RMN Se muestra un solo plano transversal al eje principal del sujeto Todos los nucleos que poseen un numero impar de protones neutrones tienen un momento magnetico y un momento angular intrinseco en otras palabras tienen un espin gt 0 Los nucleos mas comunmente empleados en RMN son el protio 1H el isotopo mas sensible en RMN despues del inestable tritio 3H el 13C y el 15N aunque los isotopos de nucleos de muchos otros elementos 2H 10B 11B 15N 17O 19F 23Na 29Si 31P 35Cl 113Cd 195Pt son tambien utilizados La RMN aprovecha que los nucleos atomicos por ejemplo dentro de una molecula resuenan a una frecuencia directamente proporcional a la fuerza de un campo magnetico ejercido de acuerdo con la ecuacion de la frecuencia de precesion de Larmor para posteriormente perturbar este alineamiento con el uso de un campo magnetico alterno de orientacion ortogonal La literatura cientifica hasta el 2008 incluye espectros en un gran intervalo de campos magneticos desde 100 nT hasta 20 T Los campos magneticos mayores son a menudo preferidos puesto que correlacionan con un incremento en la sensibilidad de la senal aunque para la imagen por resonancia magnetica en medicina se utilizan campos magneticos que permitan utilizar radiacion no ionizante Existen muchos otros metodos para incrementar la senal observada El incremento del campo magnetico tambien se traduce en una mayor resolucion espectral cuyos detalles son descritos por el desplazamiento quimico y el efecto Zeeman El fenomeno de la RMN tambien se utiliza en la RMN de campo bajo la RMN de campo terrestre y algunos tipos de magnetometros Indice 1 Historia 1 1 Descubrimiento 2 Principio fisico 2 1 Espin nuclear 2 2 Valores del momento angular del espin 2 3 Comportamiento del espin en un campo magnetico 2 4 Apantallamiento nuclear 2 5 Digitalizacion mediante transformada de Fourier 3 Espectroscopia de RMN 4 Aplicaciones mas comunes 4 1 Aplicacion en medicina 5 Vease tambien 6 Referencias 7 Bibliografia 8 Enlaces externos 8 1 Tutorial 8 2 Animaciones y simulaciones 8 3 Software 8 4 Video 8 5 WikiHistoria EditarDescubrimiento Editar La resonancia magnetica nuclear fue descrita y medida en rayos moleculares por Isidor Isaac Rabi en 1938 1 Ocho anos despues en 1946 Felix Bloch y Edward Mills Purcell refinan la tecnica usada en liquidos y en solidos por lo que compartieron el Premio Nobel de Fisica en 1952 2 Purcell habia trabajado en el desarrollo del radar y sus aplicaciones durante la Segunda Guerra Mundial en el Laboratorio de Radiacion del Instituto Tecnologico de Massachusetts Su trabajo durante tal proyecto fue producir y detectar energia de radiofrecuencias y sobre absorciones de tales energias de RF por la materia precediendo a su codescubrimiento de la RMN Ellos se dieron cuenta de que los nucleos magneticamente activos como 1H protio y 31P podian absorber energia de RF cuando eran colocados en un campo magnetico de una potencia especifica y asi lograban identificar los nucleos Diferentes nucleos atomicos dentro de una molecula resuenan a diferentes frecuencias de radio para la misma fuerza de campo magnetico La observacion de tales frecuencias resonantes magneticas de los nucleos presentes en una molecula permite al usuario entrenado descubrir informacion quimica estructural espacial y dinamica acerca de las moleculas El desarrollo de la resonancia magnetica nuclear como tecnica de quimica analitica y de bioquimica fue paralela con el desarrollo de la tecnologia electromagnetica y su introduccion al uso civil Principio fisico EditarEspin nuclear Editar Los hadrones mas especificamente bariones que componen al nucleo atomico neutrones y protones tienen la propiedad mecanico cuantica intrinseca del espin El espin de un nucleo esta determinado por el numero cuantico del espin I Si el numero combinado de protones y neutrones en un isotopo dado es par entonces I 0 i e no existe un espin general asi como los electrones se aparean en orbitales atomicos de igual manera se asocian neutrones y protones en numeros pares que tambien son particulas de espin para dar un espin general 0 Un espin distinto a cero I esta asociado a un momento magnetico distinto a cero m m g I displaystyle mu gamma I en donde g es la constante giromagnetica Esta constante indica la intensidad de la senal de cada isotopo usado en RMN Salvo en la desintegracion atomica no se obtiene el nucleo separado de los electrones los electrones que giran alrededor del nucleo se distinguen por los cuatro numeros cuanticos la mecanica cuantica lo explica Valores del momento angular del espin Editar El momento angular asociado al espin nuclear esta cuantizado Esto significa que tanto la magnitud como la orientacion del momento angular estan cuantizadas es decir I solo puede tomar valores en un intervalo restringido El numero cuantico asociado se conoce como numero cuantico magnetico m y puede tomar valores enteros desde I hasta I Por lo tanto para cualquier nucleo existe un total de 2I 1 estados de momento angular El componente z del vector de momento angular Iz es por lo tanto I z m ℏ displaystyle I z m hbar en la que ℏ displaystyle hbar es la constante de Planck reducida El componente z del momento magnetico es simplemente m z g I z m g ℏ displaystyle mu z gamma I z m gamma hbar Comportamiento del espin en un campo magnetico Editar Consideremos un nucleo que posee un espin de como 1H 13C o 19F Este nucleo tiene dos estados posibles de espin m o m tambien se les llama arriba y abajo o a y b respectivamente Las energias de estos dos estados son degeneradas lo cual significa que son las mismas Por lo tanto las poblaciones de estos dos estados i e el numero de atomos en los dos estados seran aproximadamente iguales en condiciones de equilibrio termico Sin embargo al poner este nucleo bajo un campo magnetico la interaccion entre el momento magnetico nuclear y el campo magnetico externo promovera que los dos estados de espin dejen de tener la misma energia La energia del momento magnetico m bajo la influencia del campo magnetico B0 campo magnetico principal esta dado por el producto escalar negativo de los vectores E B 0 m m z B 0 displaystyle E mathbf B 0 cdot mathbf mu mu z B 0 En el que el campo magnetico ha sido orientado a lo largo del eje z por convencion Por lo tanto E m ℏ g B 0 displaystyle E m hbar gamma B 0 Como resultado los distintos estados nucleares del espin tienen diferentes energias en un campo magnetico 0 En otras palabras podemos decir que los dos estados del espin de un espin han sido alineados ya sea a favor o en contra del campo magnetico Si g es positiva lo cual es cierto para la mayoria de los isotopos entonces m esta en el estado de baja energia La diferencia de energia entre los dos estados esta dada por la ecuacion D E ℏ g B 0 displaystyle Delta E hbar gamma B 0 y esta diferencia se traduce en una pequena mayoria de espines en el estado de baja energia La resonancia ocurre cuando esta diferencia energetica es excitada por radiacion electromagnetica de la misma frecuencia La energia de un foton es E h n displaystyle E h nu donde n displaystyle nu es su frecuencia Por lo tanto la absorcion ocurrira cuando n D E 2 p ℏ g B 0 2 p displaystyle nu frac Delta E 2 pi hbar frac gamma B 0 2 pi Estas frecuencias corresponden tipicamente al intervalo de radiofrecuencias del espectro electromagnetico Apantallamiento nuclear Editar Podria parecer por lo dicho arriba que todos los nucleos del mismo nuclido y por lo tanto la misma g resuenan a la misma frecuencia Este no es el caso La perturbacion mas importante en las frecuencias para aplicaciones en RMN es el efecto de apantallamiento que ejercen los electrones circundantes En general este apantallamiento electronico reduce el campo magnetico del nucleo lo cual determina la frecuencia de la RMN debido a que se alinean en direccion contraria al Bo Como resultado la brecha energetica se reduce y la frecuencia requerida para alcanzar resonancia tambien se reduce Este desplazamiento de la frecuencia de RMN influenciado fuertemente por los grupos quimicos se conoce como desplazamiento quimico y explica por que el RMN es una sonda directa de la estructura quimica Si un nucleo esta mas apantallado estara desplazado hacia campo alto menor desplazamiento quimico y si esta mas desapantallado entonces estara desplazado hacia campo bajo mayor desplazamiento quimico 3 A menos que la simetria local sea particularmente alta el efecto de apantallamiento depende de la orientacion de la molecula con respecto al campo externo En RMN de estado solido el giro al angulo magico magic angle spinning es necesario para disipar esta dependencia orientacional Esto no se requiere en RMN convencional puesto que el movimiento rapido y desordenado de moleculas en solucion disipa el componente anisotropo del desplazamiento quimico Digitalizacion mediante transformada de Fourier Editar La recuperacion natural de la direccion y sentido de los espines una vez se deja de aplicar la radiofrecuencia generara unas emisiones a consecuencia de la liberacion energetica los cuales seran captados por la antena receptora del escaner Estas emisiones han de ir en concordancia con la Dim Fase siendo la compilacion de todas estas emisiones el principio de la resonancia magnetica Una vez finalizada toda la extraccion de datos se procedera al trato de las mismas en el dominio de la frecuencia mediante el empleo de la transformada de Fourier la cual nos facilitara la reconstruccion de la imagen final por pantalla La frecuencia de la variacion de una senal en el espacio se denomina K es decir los datos compilados en el dominio de las frecuencias espaciales se denomina espacio K La finalidad de la creacion de este espacio es poder aplicar las leyes matematicas de Fourier lo que permite identificar el lugar de procedencia de las emisiones en un determinado momento y por lo tanto su lugar de procedencia Espectroscopia de RMN EditarArticulo principal Espectroscopia de resonancia magnetica nuclear La espectroscopia de RMN es una de las principales tecnicas empleadas para obtener informacion fisica quimica electronica y estructural sobre moleculas Es una poderosa serie de metodologias que proveen informacion sobre la topologia dinamica y estructura tridimensional de moleculas en solucion y en estado solido Asimismo en los anos 1998 2001 la resonancia magnetica nuclear fue una de las tecnicas mas utilizadas para implementar algunos principios de las computadoras cuanticas 4 La Espectroscopia por RM mide la actividad de los metabolitos durante el procesamiento cognitivo Se puede hacer un seguimiento de los picos de NAA N Acetil Aspartato en relacion a la activacion de un area del encefalo durante la tarea demandada Pese a que correlaciona indirectamente con estos procesos se han hallado ciertos patrones metabolicos como el decremento en picos NAA en el Hipocampo relacionado con un deficit de Memoria y decremento en picos NAA en el Lobulo Temporal relacionado con la epilepsia Aplicaciones mas comunes EditarLa resonancia magnetica hace uso de las propiedades de resonancia aplicando radiofrecuencias a los nucleos atomicos o dipolos entre los campos alineados de la muestra y permite estudiar la informacion estructural o quimica de una muestra La RM se utiliza tambien en el campo de la investigacion de ordenadores cuanticos Sus aplicaciones mas frecuentes se encuentran ligadas al campo de la medicina la bioquimica y la quimica organica Es comun denominar resonancia magnetica al aparato que obtiene imagenes por resonancia magnetica IRM o MRI por las siglas en ingles de Magnetic Resonance Imaging cita requerida Aplicacion en medicina Editar Articulo principal Imagen por resonancia magnetica Imagen del cerebro humano obtenida por resonancia magnetica La resonancia magnetica es una tecnica que sirve para diagnosticar enfermedades mediante la obtencion de imagenes del cuerpo A pesar de que no existe efecto nocivo sobre el paciente no se recomienda la practica en embarazadas a excepciones de que su uso sea imprescindible La maquina que se utiliza en la resonancia magnetica debido a su dimension y su tecnologia combina las ventajas de los equipos de alto campo magnetico y los equipos abiertos Asi se consigue una mayor definicion y una mayor calidad en la imagen y el paciente tiene una menor sensacion de claustrofobia y ademas tiene una mayor comodidad La duracion de la prueba no depende de la gravedad de la afeccion sino que depende de la region que se vaya a estudiar cita requerida Desarrollo de la exploracion Equipo de resonancia magnetica Antes de comenzar la resonancia el personal sanitario determinara si puede o no realizarse mediante el relleno de un cuestionario En una cabina se depositaran los objetos personales El personal sanitario indicara la posicion a colocar en la mesa Alrededor de la zona del cuerpo a examinar se coloca unas antenas un aparato cuya finalidad es mejorar la calidad de las imagenes Finalmente la mesa se deslizara hacia el interior del iman y asi comenzara la exploracion cita requerida Desarrollo del examen Durante la exploracion el iman producira unos ruidos con diferente intensidad que incluso pueden llegar a ser desagradables aunque antes de empezar el examen el personal sanitario puede aportar tapones o auriculares para reducir el ruido Estos ruidos son producto de la obtencion de las imagenes Para obtener las imagenes con mayor calidad es imprescindible mantenerse estatico realizando una tranquila respiracion y siguiendo las indicaciones del personal sanitario Dependiendo de la parte del cuerpo que se tenga que examinar habra que mantener la respiracion unos segundos cita requerida El iman per se lease el campo magnetico propiamente dicho no puede generar sonidos ya que el aparato auditivo humano es insensible a dicho fenomeno fisico De existir ruidos estos seran producto de vibraciones mecanicas de piezas o partes ferromagneticas alcanzadas por el campo magnetico mientras el mismo esta variando vease magnetostriccion para registrar la respuesta de los nucleos atomicos de los tejidos bajo estudio Si no existiese tal variacion modulacion y los campos intervinientes fuesen estaticos no se podria registrar el comportamiento dinamico de los nucleos atomicos y en consecuencia los datos buscados no podrian obtenerse Efectos secundarios En relacion a su uso en medicina a veces el estudio requiere la inyeccion de farmacos basados en un elemento quimico conocido como gadolinio La razon es que el gadolinio actua como un medio de contraste que mejora la calidad de la imagen por resonancia magnetica El elemento quimico es tratado previamente ligandolo a quelantes para permitir su eliminacion por el organismo y para disminuir su alta toxicidad El gadolinio es responsable de un grave enfermedad conocida como fibrosis sistemica nefrogenica una patologia que afecta principalmente a personas con insuficiencia renal el motivo parece ser que la sustancia se acumula en grandes dosis en el organismo de estas personas Recientemente se ha descubierto otro hecho preocupante el gadolinio tambien se acumula en cantidades significativas en los diferentes tejidos de personas con funcion renal normal cita requerida Vease tambien EditarElectromagnetismo Imagen por resonancia magnetica Relajacion RMN Tomografia Tecnologia sanitaria Biorresonancia pseudociencia Resonancia de espin electronico Imagen por resonancia magnetica funcional Referencias Editar I I Rabi J R Zacharias S Millman P Kusch 1938 A New Method of Measuring Nuclear Magnetic Moment Physical Review 53 318 doi 10 1103 PhysRev 53 318 Filler Aaron 2009 The History Development and Impact of Computed Imaging in Neurological Diagnosis and Neurosurgery CT MRI and DTI Nature Precedings doi 10 1038 npre 2009 3267 5 Introduccion a la espectroscopia de RMN Archivado desde el original el 23 de abril de 2009 Consultado el 3 de mayo de 2009 Hay una revision de los logros de esos anos las dificultades fundamentales y algunas alternativas en Jones J A 2001 Quantum computing and nuclear magnetic resonance PhysChemComm en ingles 11 doi 10 1039 b103231n pp 1 8 Bibliografia EditarHornak Joseph P The Basics of NMR A Carrington A D McLachlan 1967 Introduction To Magnetic Resonance Londres Chapman and Hall ISBN G E Martin A S Zekter 1988 Two Dimensional NMR Methods for 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magnetica nuclearTutorial Editar NMR MRI tutorialAnimaciones y simulaciones Editar Animaciones Animacion de un espin RMN 1 2 precesion Simulaciones interactivas de los principios del RMNSoftware Editar CARA Computer Aided Resonance Assignment libre desarrollado por el grupo del Prof Kurt Wuthrich CCPN NMR software suite from community led Collaborative Computing Project for NMR Janocchio Conformation dependent coupling and NOE prediction for small molecules Soft para procesar RMN del ACD Labs para 1D y 2D espectros RMN Interfaz DB disponible Soft predictivo RMN ACD NMR Predictors Soft de simulacion RMN QSim Soft libre para simular un espin acoplado a multiplets y a espectros DNMR WINDNMR Pro Soft para procesar RMN NMRPipe RMN Un programa de procesador de datos RMN para Macintosh Video Editar introductcoo a RMN y MRI Richard Ernst NL Developer of Multdimensional NMR techniques video libre provisto por Vega Science Trust An Interview with Kurt Wuthrich video de Vega Science Trust Wuthrich fue ganador del Premio Nobel de Quimica en 2002 por su desarrollo de la espectrometria resonante magnetica nuclear para determinar la estructura tridimensional de macromoleculas biologicas en solucion Wiki Editar NMR Wiki Proyecto abierto NMR EPR MRI web e MRI curso interactivo de fisica RMI requiere Flash player Herramienta didactica para el estudio de los principios fisicos de la imagen por resonancia magnetica The Basics of MRI en ingles Resonancia Magnetica de Alto Campo Completamente Abierta en Madrid con explicaciones sobre los diferentes aparatos de RMN en espanol Datos Q209402 Multimedia Nuclear magnetic resonanceObtenido de https es wikipedia org w index php title Resonancia magnetica nuclear amp oldid 136660761, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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