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La resonancia magnética se sustenta en un principio físico profundamente arraigado en la estructura cuántica de la materia: la existencia de momento magnético intrínseco en ciertos núcleos atómicos. En el organismo humano, el núcleo más abundante con propiedades magnéticas detectables es el del hidrógeno, constituido por un único protón. Dado que el cuerpo está compuesto en gran proporción por agua y compuestos orgánicos ricos en hidrógeno, la densidad de estos núcleos convierte al hidrógeno en el elemento ideal para generar señal en resonancia magnética.
Cada núcleo de hidrógeno posee una propiedad denominada espín nuclear, que le confiere un momento magnético. En ausencia de un campo magnético externo, los momentos magnéticos nucleares están orientados de manera aleatoria y su energía potencial es homogénea. Sin embargo, cuando el individuo es introducido en el interior del potente imán de un escáner de resonancia magnética, se aplica un campo magnético estático de gran intensidad que obliga a los momentos magnéticos a alinearse preferentemente en dos orientaciones energéticamente distintas: paralela o antiparalela al campo aplicado. Esta diferencia de orientación genera una separación de niveles de energía; la alineación paralela corresponde a un estado de menor energía potencial, mientras que la antiparalela implica un estado de mayor energía potencial. La ligera predominancia estadística de núcleos en el estado de menor energía origina una magnetización neta medible.
La energía potencial almacenada en los átomos de hidrógeno del organismo se manifiesta precisamente en esta diferencia energética inducida por el campo magnético externo. Cuando se aplican pulsos de radiofrecuencia cuidadosamente calibrados, cuya frecuencia coincide con la frecuencia de precesión de los protones en ese campo específico, se produce un fenómeno de resonancia: los núcleos absorben energía y cambian transitoriamente su estado de alineación. Este proceso altera la magnetización neta del tejido.
Al cesar el pulso de radiofrecuencia, los núcleos regresan progresivamente a su estado de equilibrio energético inicial, liberando la energía absorbida en forma de señales electromagnéticas detectables por antenas receptoras. Este retorno al equilibrio se describe mediante constantes de tiempo características, que dependen del entorno molecular y tisular en el que se encuentren los protones. Las variaciones en la composición bioquímica, en la densidad molecular y en la interacción entre moléculas determinan diferencias en los tiempos de relajación, lo cual confiere a cada tejido una firma electromagnética particular.
Para transformar estas señales en imágenes anatómicas precisas, el sistema incorpora gradientes de campo magnético superpuestos al campo principal. Estos gradientes modifican ligeramente la intensidad del campo en distintas regiones del espacio, de modo que la frecuencia de resonancia de los protones varía según su localización. Así se codifica la información espacial, permitiendo distinguir la procedencia tridimensional de cada señal.
La combinación de pulsos de radiofrecuencia, variaciones temporales controladas y gradientes espaciales posibilita seleccionar planos específicos del cuerpo humano, ya sean sagitales, coronales o axiales. Mediante algoritmos matemáticos avanzados, como transformaciones de dominio frecuencial, los datos recogidos en el dominio de la señal se reconstruyen en representaciones bidimensionales o tridimensionales. El resultado final depende tanto de la densidad de protones como de sus propiedades de relajación longitudinal y transversal, que varían entre sustancia gris, sustancia blanca, líquido cefalorraquídeo, músculo, tendón o tejido adiposo. Esta capacidad de diferenciar tejidos blandos con gran contraste deriva directamente de las diferencias microscópicas en la interacción molecular del hidrógeno en cada entorno biológico.
Consideraciones estructurales, económicas y de disponibilidad
Los equipos de resonancia magnética requieren infraestructuras complejas para su funcionamiento. El imán principal, habitualmente de tipo superconductor, debe mantenerse a temperaturas extremadamente bajas mediante sistemas criogénicos que emplean helio líquido. Esto exige un diseño arquitectónico específico que garantice aislamiento magnético, ventilación adecuada y medidas de seguridad estructural. Además, la instalación debe contemplar blindaje para evitar interferencias electromagnéticas externas y proteger el entorno de los efectos del campo magnético.
El coste de adquisición de estos sistemas es considerablemente superior al de otras modalidades de imagen, como la tomografía computarizada. A ello se suman gastos de mantenimiento elevados, derivados tanto de la tecnología criogénica como de la calibración periódica de los gradientes y sistemas electrónicos de alta precisión. Por estas razones, la disponibilidad de resonancia magnética es menor en comparación con la tomografía computarizada, que presenta una infraestructura menos exigente.
Ventajas clínicas: ausencia de radiación ionizante y superior contraste tisular
A diferencia de la tomografía computarizada, la resonancia magnética no emplea radiación ionizante. La tomografía computarizada utiliza rayos X, que poseen energía suficiente para ionizar átomos y potencialmente inducir daño molecular acumulativo. La resonancia magnética, en cambio, utiliza campos magnéticos y ondas de radiofrecuencia, cuya energía es insuficiente para producir ionización. Esta característica la convierte en una modalidad especialmente valiosa en pacientes que requieren estudios repetidos, como niños o personas con enfermedades crónicas.
Otra ventaja fundamental radica en la extraordinaria capacidad de contraste entre tejidos blandos. Mientras que la tomografía computarizada diferencia estructuras principalmente según su densidad electrónica y su capacidad de atenuar rayos X, la resonancia magnética explota diferencias bioquímicas y dinámicas moleculares. Esto permite una visualización detallada de estructuras como el encéfalo, la médula espinal, los músculos, los tendones y los ligamentos, cuya diferenciación sería limitada mediante técnicas basadas exclusivamente en densidad radiológica. Por ello, la resonancia magnética ocupa un lugar central en la imagen neurológica y musculoesquelética.
Seguridad y riesgos asociados a los campos magnéticos y a la radiofrecuencia
El uso de campos magnéticos extremadamente intensos conlleva riesgos específicos. Cualquier objeto ferromagnético presente en el entorno puede experimentar fuerzas de atracción súbitas y violentas hacia el imán, fenómeno conocido como efecto proyectil. Elementos metálicos como bombonas de oxígeno, camillas no compatibles o instrumentos quirúrgicos pueden convertirse en objetos de alta velocidad si ingresan inadvertidamente en la sala de exploración.
Asimismo, los dispositivos implantables en el cuerpo humano, como marcapasos cardiacos o ciertos implantes cocleares, pueden verse afectados por el campo magnético. El imán puede alterar su funcionamiento, generar desplazamientos mecánicos o inducir corrientes eléctricas no deseadas. Por ello, la evaluación previa de compatibilidad es un requisito indispensable antes de cualquier exploración.
Las ondas de radiofrecuencia utilizadas para excitar los protones también pueden producir efectos térmicos, ya que parte de la energía electromagnética se transforma en calor en los tejidos. Aunque los sistemas modernos monitorizan cuidadosamente la tasa de absorción específica para mantenerla dentro de límites seguros, existe la posibilidad de incremento de temperatura en determinadas circunstancias.
Algunos estudios requieren la administración de agentes de contraste paramagnéticos, generalmente basados en complejos de gadolinio. Si bien mejoran la caracterización de lesiones al modificar localmente los tiempos de relajación, pueden asociarse a efectos adversos, especialmente en pacientes con insuficiencia renal avanzada. Por ello, la indicación debe evaluarse cuidadosamente.
Fuente y lecturas recomendadas:
- Herring, W. (2024). Radiología básica: Aspectos fundamentales (5.ª ed.). Elsevier España.
- Bushong, S. C. (2022). Manual de radiología para técnicos: Física, biología y protección radiológica (12.ª ed.). Elsevier.
- Formación en Radiología (FORA), Del Cura Rodríguez, J. L., Aquerreta Beola, J. D., Sendra Portero, F., & Carreira Villamor, J. (2021). Radiología básica: Método programado para el aprendizaje. Editorial Médica Panamericana.
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