F@TC 029 – Ce este RMN-ul ( rezonanța magnetică nucleară)

Ce este RMN-ul? De la ce vine termenul de rezonanță magnetică nucleară? Se foloseșțe RMN-ul numai în medicină? Cum ne ajută la imagistica problemelor de sănătate?

Despre rezonanta magnetică nucleară ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

RMN-ul, rezonanța magnetică nucleară, se bazează pe faptul că nucleonii, particulele constituente ale nucleului atomic, protoni și neutroni, au moment magnetic de spin. Nucleonii pot fi considerați mici magneți pentru faptul că sunt constituiți din subparticule, quarci, care au sarcină electrică și care se rotesc în interiorul acestora.

Dacă un atom are un număr par de nucleoni, atunci nucleul nu are un moment magnetic rezultant. Acest lucru se petrece pentru faptul că, atunci când avem un număr par de nucleoni, atunci acesția se grupează doi câte doi iar momentele lor magnetice se anulează.

Dar dacă există un număr impar de nucleoni, protoni și/sau neutroni, atunci nucleul va avea un moment magnetic de spin.

Dacă punem acei atomi în interiorul unui câmp magnetic continuu, vom observa faptul că atomii vor avrea o mișcare de rotație în jurul liniilor de câmp magnetic. Acea mișcare se numește precesie.

Precesia aceasta se petrece cu o anumită frecvență numită frecvența Larmor, numită astfel după matematicianul și fizicianul Joseph Larmor (1857 – 1942), cel care a descris, pentru prima dată, distribuția liniilor spectrale într-un câmp magnetic a oscilației electronilor.

La interacțiunea dintre nucleu și câmpul magnetic apare o energie potențială de interacțiune (definită de formula ћ * ωL):
ћ * ωL = γ * μN * B

ћ – constanta lui Planck redusă ( h/2π )
ωL – pulsație Larmor
γ – factor geomagnetic nuclear
μN – momentul magnetic al nucleului
B – inducția câmpului magnetic extern

ωL = 2 * π * νL

νL – frecvența Larmor
νL = γ * μN * B / h

Pentru B de 2-4 Tesla frecvența Larmor ( νL ) este de ordinul zecilor sau sutelor de MHz (vezi tabelul PDF din secțiunea “Surse”).

Știind despre existența frecevenței Larmor, dacă înlocuim câmpul magnetic continuu cu unul alternativ ce are aceeași frecvență ca frecevența Larmor, vom vedea că au loc fenomene de absorbție de energie de la câmpul magnetic către nucleele atomice. Acea absorbiție de energie poate fi pusă în evidentă de aparatura electronică a scannerului RMN.

În acest fel se folosesc spectrometrele RMN care ajută la imagistica interiorului corpului uman. Țesuturile bolnave vor avea un conținut diferit de atomi cu nucleoni în număr impar lucru ce ajută la detectarea problemelor de sănătate.

Elementele chimice care sunt vizate în analizele cu scannerul RMN sunt: 1H, 2H, 3He, 7Li, 13C, 14N, 15N, 17O, 23Na, 31P, 129Xe.

Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.
Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes
SONY DSC
—–
Referințe:

– RMN: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_resonance_imaging
– Joseph Larmor: https://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Larmor
– imagine proton ca un magnet: https://mrimaster.com/physics%20intro.html
– lista frecvențelor Larmor: http://kodu.ut.ee/~laurit/AK2/NMR_tables_Bruker2012.pdf
– ce elemente chimice se folosesc la RMN: http://bio.groups.et.byu.net/LarmourFreqCal.phtml
– spectroscopia RMN: http://radiopaedia.org/articles/mr-spectroscopy-1
– spin magnetic în nucleoni: http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Spectroscopy/Magnetic_Resonance_Spectroscopies/Nuclear_Magnetic_Resonance/NMR%3A_Theory
– diagramă scanner RMN: http://astarmathsandphysics.com/ib-physics-notes/117-biomedical-physics/1247-nuclear-magnetic-resonance-imagiing.html
– fizica RMN: https://en.wikipedia.org/wiki/Physics_of_magnetic_resonance_imaging
– momente magnetice ale nucleonilor: http://phys.org/news/2015-02-magnetic-moments-nuclear.html
– precesia nucleonilor: http://www.rise.duke.edu/apep/pages/page.html?001009

No comments yet... Be the first to leave a reply!

Leave a Reply