Metamateriales magnéticos de anillos resonantes para aplicaciones en imagen médica por resonancia magnética

Abstract

La presente memoria recoge los resultados de una investigación multidisciplinar que combina la reciente disciplina de los metamateriales electromagnéticos con la técnica de obtención de imágenes médicas mediante resonancia magnética. La resonancia magnética (RM) [1] es una de las principales técnicas de obtención de imágenes médicas junto con la tomografía axial computerizada (TAC), la ecografía por ultrasonidos y la tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés Positron Emission Tomography). De entre todas estas técnicas, la RM y el TAC son las que ofrecen mejor resolución de imagen, pero mientras que el TAC hace uso de Rayos X, en la RM se emplean radiaciones no ionizantes, lo que hace que la RM carezca de los riesgos asociados a exposiciones prolongadas que sí presenta el TAC. No obstante, frente al TAC, la principal desventaja de la RM es que requiere un intervalo de tiempo mayor para adquirir las imágenes, lo que puede resultar incómodo para el paciente además de hacer muy difícil la obtención de imágenes en tiempo real que muestren, por ejemplo, la actividad cardíaca de forma instantánea. La RM se basa en la aplicación de campos magnéticos estáticos muy intensos (desde 0.2 a 7 Teslas) y la detección de ondas electromagnéticas muy débiles en el rango de la radiofrecuencia (RF). Los avances actuales en cuanto a resolución y rapidez de adquisición de la imagen se basan en el empleo de campos magnéticos cada vez más intensos. Así, los equipos de RM comercializados abarcan desde 0.2 a 3 Teslas, y aún cuando existen prototipos que alcanzan los 7 Teslas, cuyo desarrollo se haya impulsado principalmente por investigaciones en neurociencia, las actuales condiciones regulatorias referidas a la exposición a campos electromagnéticos no facilitan la comercialización de estos prototipos. La alternativa al empleo de campos magnéticos más intensos es la optimización en la detección de la RF, que de manera convencional se realiza mediante bobinas detectoras. En relación con esto último resulta de interés la reciente disciplina de los metamateriales electromagnéticos surgida en el campo del Electromagnetismo aplicado durante la pasada década. Los metamateriales son estructuras periódicas artificiales fabricadas a partir de elementos conductores y aislantes convencionales.