miércoles, 29 de abril de 2015

T15_CL18 (29Abr)

Hay dos formas mediante las cuales podemos obtener radionucleidos y ellas son las centrales nucleares y los aceleradores de partículas.

REACTORES NUCLEARES

En las centrales nucleares se obtiene energía mediante reacciones de fisión del elemento U235 produciéndose aleatoriamente una serie de productos. Es con estos productos con los que podemos obtener los radionucleidos. En este caso se pueden obtener de dos formas:

  • Determinados productos de la fisión son directamente radionucleidos. Por ejemplo como se muestra en la siguiente imagen 131I y 137Cs.

  • Además de determinados isótopos, las reacciones de fisión producen neutrones. Estos electrones se utilizan para bombardear detereminado isotopo y obtener el radionuecleido correspondiente. Por ejemplo, si bombardeamos con neutrones al 31F obtendremos el isotopo radiactivo 32F.



ACELERADOR DE PARTICULAS: CICLOTRON
El ciclotrón es un acelerador de partículas cíclico, es decir, las partículas cargadas realizan una trayectoria circular por acción de un campo magnético. El objetivo de este instrumento es obtener protones con una energía tal que sea capaz de arrancar un protón a un determinado isótopo para obtener un radionúclido. El proceso es el siguiente:

  1. Se introduce una molécula de hidrógeno, H2. Mediante campo eléctrico se le hace desprenderse de un protón quedando la partícula cargada negativamente, H-. La partícula con carga negativa parece ser que facilita el proceso de aceleración.
  2. La partícula cargada negativamente se acelera mediante campo electromagnético generando una trayectoria circular. Al pasar por el punto de partida se le induce un cambio en el campo eléctrico el cual da un impulso a la partícula aumentando su velocidad y por tanto el radio del circulo que describe.
  3. Una vez la partícula ha adquirido la energía suficiente, se le hace pasar por una lámina de grafito para desprenderle los electrones y quedarnos únicamente con el protón.
  4. Este protón choca contra un determinado elemento haciendo que éste desprenda un neutrón y obteniendo el radionucleido correspondiente.

El proceso que realiza el acelerador de partículas explicado anteriormente, queda muy bien ilustrado con el siguiente video.

viernes, 24 de abril de 2015

T13_CL17 (24Abr)

1.- La clase se divide en dos grupos, y a cada uno se le asigna uno de los dos temas anteriores (A ó B)

 Nuestro grupo está formado por Amaia, Santi y yo mismo. Hemos seleccionado el tema A.

2.- Durante una hora (un poco más quizá) el grupo se documenta y selecciona las ideas principales de la cuestión. Redacta unas notas al respecto (en el blog, claro), y prepara una exposición oral de entre 5 y 7 minutos.

 ¿Calidades de imágen que se obtienen? 

La calidad de imagen de una resonancia magnética básicamente depende de cuatro factores principales:
  • Tiempo de adquisición de imágenes. 
  • Relación señal-ruido.
  • Contraste
  • Resolución espacial.


La obtención de una imagen óptima es el resultado de priorizar uno de los cuatro indicadores en función de la región explorada y de la lesión que se desee estudiar. Es decir, un imagen diagnóstica y de calidad es la que con un determinado contraste obtiene un equilibrio entre la relación señal ruido y la resolución espacial, en un tiempo de adquisición aceptable, evitando el mayor número de artefactos.
Es importante recordar que cualquier cambio efectuado en los parámetros afecta principalmente a uno de los criterios de calidad de imagen señalados e influye siempre sobre los demás de diversos modos.
Como factores críticos entonces tendríamos como ejemplos los siguientes casos:
-          El tiempo de adquisición: Si aumenta, la probabilidad de que el paciente se mueva también es mayor. Por ello hay que minimizarla mediante diferentes opciones:
o   Reduciendo el TR
o   Empleando un campo de visión reducido
o   Reduciendo el número de adquisiciones
-          Señal/ruido: Representa la relación entre la amplitud de la señal recibida por la antena y la media de la amplitud del ruido que a su vez es recogido por la misma. La S/R es proporcional al volumen del vóxel. El volumen del vóxel se puede modificar variando el grosor de corte o el área del píxel. 
A mayor TR (tiempo de recuperación de la magnetización), mejor es la recuperación de la magnetización, y, en consecuencia, se aumenta la señal. 
La densidad de protones del área del estudio también determina la relación señal/ruido: Un tejido con gran cantidad de protones proporcionará más eñal que un tejido con escaso número de protones.
-          Contraste: una imagen presenta contraste si en ella se demuestran áreas de alta u baja intensidad de señal.  Si el TR es largo, el vector de magnetización se recupera completamente antes del siguiente pulso y por lo tanto está disponible en toda su magnitud para ser desplazado al plano transverso y habrá un vector de gran tamaño en ese plano, con lo que se mejorará el contraste.





¿Resoluciones espacial y temporal?
Los factores más importantes a considerar cuando se evalúa la utilidad, de una técnica son tres: la resolución temporal, la resolución espacial y el grado de invasividad (término que se refiere a la invasión del organismo: desde la simple inyección hasta la cirugía mayor).
 
La resolución temporal se refiere a la capacidad para detectar fenómenos dinámicos que cambian en el tiempo: desde la milésima de segundo hasta las horas o los días

La resolución espacial se relaciona con la sensibilidad de la técnica para detectar dimensiones pequeñas, desde la milésima de milímetro (la micra =µmm) hasta los centímetros.

También es importante destacar que la resolución espacial y temporal son dos requerimientos opuestos.

Finalmente, el grado de invasividad nos indica la necesidad o no de inyectar alguna sustancia al organismo, practicar incisiones, hacer cortes o producir lesiones.

La RMN
  • tiene una gran resolución resolución espacial de 0,1 a 5 mm
  • una buena resolución temporal (del orden de décimas de segundo si se utiliza la técnica del «echo-planar»).

La técnica funcional del RMN 
tiene varias limitaciones, nos puede medir el consumo de oxigeno del cerebro con una resolución de un voxel (aproximadamente un cubo de 2mm de lado). No mide la actividad neuronal, esta se infiere a partir del consumo de oxígeno. La resolución espacial es muy alta (aunque en un voxel caben cientos de miles de neuronas). Un problema (entre otros) es que la resolución temporal es muy baja (1s frente a las neuronas que disparan en la frontera de 1ms).




¿Principales utilidades clínicas del RMN? 
El uso principal es la MRI (Imágenes por Resonancia Magnética) que sirve para obtener información sobre la estructura y composición del cuerpo a analizar. Esta información es procesada por ordenadores y transformada en imágenes del interior de lo que se ha analizado.

Se usa en medicina para observar alteraciones en los tejidos y detectar el cáncer y otras patologías, así como para analizar la estructura de materiales tanto orgánicos como inorgánicos.

No debemos confundirla con la espectroscopia de resonancia magnética nuclear que es una técnica usada en química que utiliza los mismos principios. 

Dado que ondas de radio y electromagnéticas tiene especial afinidad por los átomos de hidrógeno que se encuentran en gran concentración de los órganos y tejidosblandos, esta es una prueba especialmente útil para valorar cerebro, pulmones, hígado, corazón, órganos reproductores, grandes huesos... permitiendo el estudio y seguimiento de múltiples afecciones (inflamaciones, infecciones, lesiones tumorales) con una gran sensibilidad diagnóstica. 

Existen más usos como el estudio de la actividad metabólica de las bacterias para medir la actividad antimicrobiana de diversos antibióticos. 

medir la actividad antimicrobiana de diversos antibióticos. - See more at: http://mascienciapf.blogspot.com.es/2013/09/susceptibilidad-antimicrobiana-por-rmn.html#sthash.lg1L8m4Y.dpuf
medir la actividad antimicrobiana de diversos antibióticos. - See more at: http://mascienciapf.blogspot.com.es/2013/09/susceptibilidad-antimicrobiana-por-rmn.html#sthash.lg1L8m4Y.dpuf

Sus aplicaciones más frecuentes se encuentran ligadas al campo de la medicina, la bioquímica y la química orgánica. Aunque también podemos ver aplicaciones en los campos de: 
Bruker Avance 300

  • Análisis Estructural y Estereoquímicopara la caracterización de compuestos químicos con núcleos activos. Empleando técnicas de RMN podemos analizar muestras sin destruirlas. Por ejemplo se estudian ácidos nucleicos y proteínas.

  • Computación cuántica: uno de los sistemas candidatos a ser hardware de los futuros ordenadores
    cuánticos está basado en los espines nucleares de una solución, observados en un aparato de RMN.

  • Identificación y cuantificación de compuestos orgánicos, organometálicos, etc.

  • Control de impurezas.

  • Estudios de sistemas dinámicos y parámetros físicos moleculares.

  • Control de calidad en alimentos.

  • Adquisición de datos en la industria petrolera para la exploración y recuperación de petróleo y gas natural.

  • Estudio de propiedades de materiales orgánicos e inorgánicos, así como la composición química y presencia de grupos funcionales.

  • Cálculo de distnaica entre ciertos átomos en una moécula con estructura tridimensiona.
Utilización de contrastes
Algunos exámenes requieren de un tinte especial (medio de contraste). La mayoría de las veces, el tinte se administra a través de una vena (IV) en la mano o el antebrazo antes del examen. Este medio de contraste que resalta los órganos estudiados y facilita la interpretación de las imágenes. El contraste más utilizado se llama gadolinio y, al contrario que el contraste usado para hacer un TAC, no está compuesto por yodo, por lo que es poco probable que cause efectos secundarios o alergia. Este medio de contraste se administra por vía intravenosa.

Espirales
Se pueden colocar pequeños dispositivos, llamados espirales, alrededor de la cabeza, el brazo o la pierna u otras áreas que se vayan a estudiar. Estos ayudan a enviar y recibir las ondas de radio y mejoran la calidad de las imágenes.

3.- A las 8:45 comienzan las exposiciones. Cada grupo expone a los demás el resultado de su trabajo.

miércoles, 22 de abril de 2015

T12_CL16 (22Abr)

¿Por qué no se pueden variar libremente T1 y T2? ¿Qué restricción hay entre ellas?
No es posible. Restricciones entre T1 y T2 serían que siempre debe ser mayor o igual que T2. En la realidad es así, T1 siempre tarda más que la trasversal T2.

¿Cómo se consigue un "eco" de la señal? ¿Qué utilidad tiene?
Hay que “volcarlo” usaremos uno de los pulsos que permite el simulador, el de 180. También vemos que en recuperaciones muy pequeñas, los pulsos no nos permiten observar de forma clara todo el ciclo, es decir, la recuperación es mas rapida que el pulso y lo vence.

¿Hay situaciones preprogramadas para ver gradientes? ¿Cuáles son?

Sí, hay una escena programada que se llama Gradient, en la que vemos perfectamente la evolución y que introduce el eje espacial

T11_C15 (17Abr)

¿Qué magnitudes de la señal de radiofrecuencia aplicada determinarán el ángulo de desplazamiento de la magnetización?

Las magnitudes de las que dependerá serán la intensidad y el tiempo (que es la longitud de la barra roja que aparece y el tiempo que dura esta en pantalla).

T10_C15 (17Abr)

Suponiendo que el simulador este nos funciones (lo que requiere tener Java instalado y el sitio autorizado) se trata de buscar a ojo las frecuencias de resonancia (Freq.) para distintos valores del campo externo (B0).
Vamos probando con diferentes frecuencias
Fijamos B0=40mT
Fijamos B1=4.0mT
Variamos Freq
Freq=0.20Hz (No eq.)
Freq=0.25Hz (No eq.)
Freq=0.30Hz (No eq.)
Freq=0.35Hz (No eq.)
Freq=0.40Hz (No eq.)
Freq=0.425Hz (Es el que consideramos como valor de equilibrio)
Freq=0.45Hz (No eq.)

 ¿Influye la intensidad del campo B1?
Vamos variando la intensidad, reduciendo desde B1=4.0 mT hasta B1=2.0mT
Comprobamos que influye en la intensidad de la oscilación, pero no altera la frecuencia de oscilación.
Tarda un rato en alcanzar el equilibrio pero lo hace para el mismo valor de de Freq.

¿Qué relación hay entre Freq. y B0 (lineal, inversa, cuadrática, ...)?

Vemos que es una relación lineal. No es del todo precisa por el “ojímetro” de la toma de datos.

B0
Freq
40
0,475
35
0,425
30
0,4
25
0,375
20
0,35
15
0,325




¿Cuadra eso con lo que habíamos visto en “teoría” (transp 18 del pwp de aquí)?
Sí, es lo que debe ocurrir, debe ser lineal y creciente.

Si ahora se quita el campo B1 y se sustituye por la bobina (coil) ¿qué ocurre en ella?
La bobina va variando de color, esto nos indica que recoge el campo generado anteriormente en el dipolo por el campo B1, induciendo un pulso de corriente.

Si no nos funcionara el Java nos "inventamos los datos" por "ingeniería inversa" (ya lo hablaríamos en clase)

Así pues, aplicando una señal electromagnética resonante perturbamos la magnetización. La magnetización perturbada se desplaza de su posición de equilibrio precesando (a la frecuencia propia, claro). La cantidad de ese desplazamiento se mide mediante el ángulo alzanzado desde la posición de equilibrio.