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Indaial – 2020 Ressonância Magnética Prof. Daniel Ricardo Lerch Machado 1a Edição Copyright © UNIASSELVI 2020 Elaboração: Prof. Daniel Ricardo Lerch Machado Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: M149r Machado, Daniel Ricardo Lerch Ressonância magnética. / Daniel Ricardo Lerch Machado. – Indaial: UNIASSELVI, 2020. 271 p.; il. ISBN 978-65-5663-312-1 ISBN Digital 978-65-5663-313-8 1. Ressonância magnética. - Brasil. II. Centro Universitário Leonardo da Vinci. CDD 616.07543 apResentação Caro acadêmico de Radiologia! Este livro didático foi desenvolvido para facilitar seu pleno entendimento dos conteúdos relacionado ao uso da ressonância magnética no diagnóstico por imagem. A ressonância magnética representa um grande avanço da radiologia dentro diagnóstico por imagem, destacando-se na avaliação dos tecidos moles dos pacientes. Um método de exame que permite mais assertividade no diagnóstico de patologias específicas, sendo um recurso importante para área da neurologia, medicina interna e musculoesqueléticas, tanto no contexto clínico quanto cirúrgico. Prezado acadêmico, o conteúdo encontra-se dividido em três unidades com seus respectivos tópicos, para facilitar o entendimento e a construção do seu conhecimento com relação aos conteúdos de ressonância magnética (RM). Na Unidade 1, vamos conhecer os tópicos que vão introduzi-lo ao estudo da RM, seus aspectos históricos, revisar conceitos de eletromagnetismo, você conhecerá a infraestrutura da sala de RM e os testes do controle de qualidade com base na nova legislação vigente no Brasil. Na Unidade 2, conheceremos o equipamento e, principalmente, as questões de segurança que envolvem essa modalidade de exame, as bases que norteiam a ressonância magnética e as questões relacionadas aos princípios físicos, formação da imagem, ajuste de parâmetros e redução de artefatos. Você conhecerá também as ponderações T1, T2 e densidade de prótons (DP). Na Unidade 3, vamos tratar do exame propriamente dito, ou seja, dos protocolos de aquisição das imagens por ressonância magnética. Será feito uma abordagem da programação do exame, correlacionando a anatomia de referência e o tipo de patologia que consta como hipótese diagnóstica na requisição médica, conforme orientação do médico radiologista. Vamos tratar do preparo dos pacientes também, os tipos de sequências de pulso e os planos de corte que são recomendados para os diferentes exames de RM. O Plano de Estudo objetiva fornecer uma base forte para construção do conhecimento ao longo do seu estudo sobre a RM. No final de cada um dos tópicos, você encontrará atividades que lhe possibilitarão o aprofundamento de conteúdos na área, proporcionando uma reflexão sobre os conteúdos que embasam a ressonância magnética. Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! NOTA Dessa forma, você conseguirá obter com excelência, os conhecimentos necessários para desenvolver e aprimorar sua técnica de forma que, em breve, possa atuar na área da ressonância magnética com sucesso. Desejamos a você uma ótima leitura! Bons estudos! Prof. Daniel Ricardo Lerch Machado Olá acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você e dinamizar ainda mais os seus estudos, a Uniasselvi disponibiliza materiais que possuem o código QR Code, que é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar mais essa facilidade para aprimorar seus estudos! UNI Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma disciplina e com ela um novo conhecimento. Com o objetivo de enriquecer seu conhecimento, construímos, além do livro que está em suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem, por meio dela você terá contato com o vídeo da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementares, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de auxiliar seu crescimento. Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que preparamos para seu estudo. Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada! LEMBRETE suMáRio UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA .............. 1 TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA .................................................... 3 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3 2 A DESCOBERTA DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ............................................................... 4 3 OS AVANÇOS CIENTÍFICOS PARA PRODUÇÃO DE IMAGENS POR RM ....................... 6 4 A PRODUÇÃO DO PRIMEIRO EQUIPAMENTO DE RM ........................................................ 9 5 PANORAMA DA RM NO BRASIL................................................................................................ 11 5.1 AS FÁBRICAS DE RM NO BRASIL ........................................................................................... 12 6 AVANÇOS TECNOLÓGICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ..................................... 13 6.1 RESSONÂNCIA MOLECULAR – PET/RM .............................................................................. 15 6.2 RESSONÂNCIA MAGNÉTICA DE 7,0 T ................................................................................. 15 6.3 O PROJETO INUMAC ................................................................................................................. 16 RESUMO DO TÓPICO 1..................................................................................................................... 18 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 19 TÓPICO 2 — FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO ................................................. 21 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 21 2 FUNDAMENTOS DO MAGNETISMO ....................................................................................... 22 2.1 TIPOS DE MAGNETISMO .......................................................................................................... 23 2.2 CONCEITO DE ÍMÃ ....................................................................................................................23 2.3 CARACTERÍSTICAS DE UM IMÃ ............................................................................................ 25 2.4 FORÇA MAGNÉTICA X CAMPO MAGNÉTICO................................................................... 26 3 FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO ....................................................................... 29 3.1 AS CARACTERÍSTICAS DE UM ELETROÍMÃ ....................................................................... 33 RESUMO DO TÓPICO 2..................................................................................................................... 40 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 42 TÓPICO 3 — INFRAESTRUTURA DA SALA DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ................... 45 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 45 2 PROJETANDO A SALA DE EXAMES ........................................................................................... 45 2.1 CRITÉRIOS A SEREM OBSERVADOS PARA INSTALAÇÃO DA RM ................................ 47 2.2 SALA DE MÁQUINAS ................................................................................................................ 49 2.3 FILTER BOX OU PAINEL DE PENETRAÇÃO ........................................................................ 51 3 BLINDAGEM DA GAIOLA DE FARADAY ................................................................................. 52 3.1 BLINDAGEM DE RADIOFREQUÊNCIA (RF) ........................................................................ 53 3.2 BLINDAGEM MAGNÉTICA ...................................................................................................... 53 3.3 OUTROS DETALHES QUE COMPÕEM A BLINDAGEM .................................................... 55 4 TUBO QUENCH ................................................................................................................................. 59 4.1 MAGNETO VEDADO COM MICROARREFECIMENTO ..................................................... 62 5 O RESFRIADOR DE ÁGUA – CHILLER ...................................................................................... 62 RESUMO DO TÓPICO 3..................................................................................................................... 65 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 66 TÓPICO 4 — CONTROLE DE QUALIDADE NA RM ................................................................. 67 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 67 2 TESTES DE QUALIDADE DA RM REALIZADOS ANTES DA NOVA LEGISLAÇÃO .... 68 2.1 FANTOMAS ESPECÍFICOS PARA OS TESTES DA RM ........................................................ 68 3 TESTE PERIÓDICO DE QUALIDADE DE IMAGEM (PIQT) ................................................. 70 4 TESTES DE QUALIDADE DA RM EXIGIDOS PELA RDC Nᵒ 330/2019 DA ANVISA ...... 71 4.1 TESTES DE QUALIDADE EXIGIDOS PELA INSTRUÇÃO NORMATIVA Nᵒ 59/2019 ....... 71 4.2 OUTROS TESTES IMPORTANTES QUE PODEM SER REALIZADOS ............................... 77 LEITURA COMPLEMENTAR ............................................................................................................ 81 RESUMO DO TÓPICO 4..................................................................................................................... 83 AUTOATIVIDADE .............................................................................................................................. 84 REFERÊNCIAS ...................................................................................................................................... 85 UNIDADE 2 — BASES DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA COMO MÉTODO DE DIAGNÓSTICO ...................................................................................................... 89 TÓPICO 1 — EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS QUE COMPÕEM A RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ............................................................................................................... 91 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................. 91 2 O MAGNETO ..................................................................................................................................... 93 2.1 MAGNETO PERMANENTE ....................................................................................................... 94 2.2 MAGNETO RESISTIVO ............................................................................................................... 95 2.3 MAGNETOS SUPERCONDUTORES ....................................................................................... 98 3 COLD HEAD ................................................................................................................................... 100 4 AMPLIFICADOR DE RADIOFREQUÊNCIA ............................................................................ 105 5 BOBINA TRANSMISSORA DE RADIOFREQUÊNCIA (RF) ................................................ 105 6 BOBINAS RECEPTORAS DE RADIOFREQUÊNCIA (RF) .................................................... 106 6.1 BOBINAS DE VOLUME ............................................................................................................ 107 6.2 BOBINAS DE SUPERFÍCIE ....................................................................................................... 107 6.3 QUADRATURA OU ARRANJO DE FASE ............................................................................. 108 7 BOBINAS DE SHIM PARA HOMOGENEIZAÇÃO ............................................................... 111 8 BOBINAS DE GRADIENTE DO CAMPO MAGNÉTICO ...................................................... 112 8.1 O QUE SÃO AS BOBINAS DE GRADIENTE ........................................................................ 112 8.2 O QUE FAZEM AS BOBINAS DE GRADIENTE ................................................................... 113 8.3 PARA QUE SÃO UTILIZADAS AS BOBINAS DE GRADIENTE ....................................... 114 8.4 DETERMINANDO A QUALIDADE DOS GRADIENTES DE UMA RM .......................... 115 8.5 GRADIENTE BALANCEADO X GRADIENTE ASSIMÉTRICO ......................................... 115 9 SISTEMA DE PROCESSAMENTO DE IMAGENS E SISTEMA DE COMPUTADORES ....... 116 9.1 UNIDADE DE CONTROLE DE PULSO ................................................................................. 118 RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 119 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 120 TÓPICO 2 — PRINCÍPIOS BÁSICOS DE SEGURANÇA EM RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ............................................................................................................. 123 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 123 2 REGULAMENTAÇÕES DE SEGURANÇA ................................................................................ 124 3 TERMINOLOGIA DE SEGURANÇA ......................................................................................... 125 4 CLASSIFICAÇÃO DAS CONTRAINDICAÇÕES .................................................................... 127 4.1 CONTRAINDICAÇÕES ABSOLUTAS .................................................................................... 127 4.2 CONTRAINDICAÇÕES RELATIVAS ..................................................................................... 128 4.3 MARCA-PASSO E CLIPE DE ANEURISMA COMPATÍVEIS COM A RM ....................... 128 4.4 QUANDO NÃO HÁ CONTRAINDICAÇÃO........................................................................ 129 5 RISCOS DO CAMPO MAGNÉTICO PRINCIPAL ................................................................... 129 5.1 CRITÉRIO DE SEGURANÇA DE CLASSIFICAÇÃO DE ÁREAS POR ZONEAMENTO ....... 131 6 RISCOS DO GRADIENTE DE CAMPO ..................................................................................... 133 7 RISCOS DA RADIOFREQUÊNCIA ............................................................................................ 135 7.1 TAXA DE ABSORÇÃO ESPECÍFICA (SAR) ........................................................................... 135 7.1.1 Parâmetros técnicos que interferem no SAR ................................................................ 137 7.2 DOSE ESPECÍFICA DE ENERGIA (SED) ............................................................................... 137 7.3 QUEIMADURA PELO EFEITO ANTENA ............................................................................. 138 8 RISCOS DO EXAME DE RM EM GESTANTES ....................................................................... 139 8.1 PACIENTE GESTANTE ............................................................................................................. 139 8.2 COLABORADORA GESTANTE .............................................................................................. 141 RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 142 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 144 TÓPICO 3 — BASES FÍSICAS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ...................................... 147 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 147 2 PRINCÍPIO FÍSICO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA ...................................................... 147 2.1 CARACTERÍSTICAS DO PULSO DE RADIOFREQUÊNCIA ............................................. 148 3 NÚCLEOS ATIVOS EM RESSONÂNCIA .................................................................................. 149 3.1 A ESCOLHA DO ELEMENTO HIDROGÊNIO ..................................................................... 150 4 ALINHAMENTO DOS SPINS SOB AÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO ........................... 152 4.1 EQUILÍBRIO TÉRMICO ............................................................................................................ 153 5 FORMAÇÃO DO VETOR DE MAGNETIZAÇÃO EFETIVO (VME) .................................. 154 6 MAGNETIZAÇÃO TRANSVERSAL .......................................................................................... 156 7 PRODUÇÃO DO SINAL DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA .............................................. 158 RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 161 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 163 TÓPICO 4 — RELAXAMENTO T1 E T2 ........................................................................................ 165 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 165 2 DECAIMENTO T2 ........................................................................................................................... 165 3 RECUPERAÇÃO T1 ........................................................................................................................ 167 LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 169 RESUMO DO TÓPICO 4................................................................................................................... 171 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 172 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 174 UNIDADE 3 — O EXAME DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA .............................................. 175 TÓPICO 1 — PONDERAÇÃO E CONTRASTE DAS IMAGENS POR RM .......................... 177 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 177 2 CARACTERÍSTICAS DA MOLÉCULA DE GORDURA NA RM ......................................... 178 3 CARACTERÍSTICAS DA MOLÉCULA DE ÁGUA NA RM .................................................. 179 4 CONTRASTE E PONDERAÇÃO ................................................................................................. 181 4.1 PONDERAÇÃO E CONTRASTE T1 ........................................................................................ 182 4.2 PONDERAÇÃO E CONTRASTE T2 ........................................................................................ 184 4.3 PONDERAÇÃO E CONTRASTE POR DENSIDADE DE PRÓTONS ................................ 185 RESUMO DO TÓPICO 1................................................................................................................... 188 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 189 TÓPICO 2 — PROCESSO DE AQUISIÇÃO E FORMAÇÃO DAS IMAGENS POR RM ........ 191 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 191 2 FORMAS DE AQUISIÇÃO DAS IMAGENS NA RM ............................................................. 191 3 O PAPEL DAS BOBINAS DE GRADIENTE DE CAMPO NA FORMAÇÃO DA IMAGEM ............................................................................................................................................................... 194 3.1 LOCALIZAÇÃO ESPACIAL DOS CORTES ........................................................................... 194 3.2 DEFINIÇÃO DO PLANO DE CORTE ..................................................................................... 196 3.3 DEFINIÇÃO DA ESPESSURA DE CORTE ............................................................................. 199 3.4 CODIFICAÇÃO DE FASE E FREQUÊNCIA .......................................................................... 200 3.5 A AÇÃO DE CADA PAR DE BOBINA DE GRADIENTE NA CODIFICAÇÃO .............. 201 4 AMOSTRAGEM DO SINAL (DIGITALIZAÇÃO) ................................................................... 202 4.1 TAXA DE AMOSTRAGEM OU FREQUÊNCIA DE AMOSTRAGEM ............................... 204 4.2 JANELA DE AQUISIÇÃO ......................................................................................................... 207 5 O ESPAÇO K ..................................................................................................................................... 207 5.1 PREENCHENDO O ESPAÇO K ............................................................................................... 208 5.1.1 Preenchimento de cada metade do espaço K pelo gradiente bipolar ........................ 209 6 TRANSFORMADA DE FOURIER ............................................................................................... 212 6.1 FORMAÇÃO DA IMAGEM ...................................................................................................... 213 RESUMO DO TÓPICO 2................................................................................................................... 214 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 216 TÓPICO 3 — PARÂMETROS DE AQUISIÇÃO .......................................................................... 219 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................219 2 ESCOLHA E POSICIONAMENTO DA BOBINA RECEPTORA .......................................... 220 3 RELAÇÃO SINAL-RUÍDO (RSR) ................................................................................................ 221 3.1 FATORES QUE INFLUENCIAM NA RSR .............................................................................. 222 3.2 A RELAÇÃO SINAL-RUÍDO (RSR) X A RELAÇÃO CONTRASTE-RUÍDO (RCR) ........ 224 4 RESOLUÇÃO ESPACIAL .............................................................................................................. 227 4.1 MATRIZ NA RM ......................................................................................................................... 228 4.2 TAMANHO DO VOXEL ............................................................................................................ 229 5 TEMPO DE EXAME ........................................................................................................................ 232 5.1 PARÂMETROS E TÉCNICAS QUE PODEM ACELERAR O TEMPO DE EXAME ......... 233 6 OUTROS PARÂMETROS IMPORTANTES ............................................................................. 238 6.1 AJUSTE DA LARGURA DE BANDA ...................................................................................... 238 6.2 FERRAMENTA ANTI-ALIASING ............................................................................................ 239 6.3 ÂNGULO DE REFOCALIZAÇÃO ........................................................................................... 240 RESUMO DO TÓPICO 3................................................................................................................... 241 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 243 TÓPICO 4 — O EXAME DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA .................................................. 245 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 245 2 QUESTÕES IMPORTANTES QUE ANTECEDEM O EXAME............................................... 245 2.1 RECOMENDAÇÕES IMPORTANTES AO PACIENTE ........................................................ 246 2.2 PREPARANDO O PACIENTE PARA EXAME ....................................................................... 246 2.3 POSICIONAMENTO E TROCA DE PACIENTES ................................................................. 248 3 MEIO DE CONTRASTE NA RM ................................................................................................. 248 3.1 MECANISMO DE AÇÃO DO MEIO DE CONTRASTE NA RM ....................................... 249 3.2 CARACTERÍSTICAS DO MEIO DE CONTRASTE A BASE DE GADOLÍNIO ................ 249 3.3 CRITÉRIOS PARA INJEÇÃO DO MEIO DE CONTRASTE ................................................. 251 3.4 POSSÍVEIS REAÇÕES AO MEIO DE CONTRASTE À BASE DE GADOLÍNIO .............. 252 4 PROTOCOLOS DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA .............................................................. 252 4.1 GESTÃO DOS PROTOCOLOS ................................................................................................. 255 5 PRINCIPAIS SEQUÊNCIAS DE PULSO UTILIZADAS NOS PROTOCOLOS DE RM .. 255 5.1 SEQUÊNCIA SPIN ECO (SE) .................................................................................................... 256 5.2 TURBO SPIN ECO (TSE) OU FAST SPIN ECO (FSE) ........................................................... 256 5.3 INVERSÃO / RECUPERAÇÃO (IR / IR – FSE) ....................................................................... 257 5.4 GRADIENTE ECO COERENTE (GRE – T2*) ......................................................................... 259 5.5 GRADIENTE ECO INCOERENTE (SPOILED) – T1/DP ....................................................... 259 5.6 GRADIENTE ECO BALANCEADO – T1/T2 .......................................................................... 260 5.7 SEQUÊNCIA SINGLE SHOT .................................................................................................... 261 5.8 SEQUÊNCIA COM SATURAÇÃO DE GORDURA ESPECTRAL ..................................... 261 5.9 SEQUÊNCIA COM SUPRESSÃO DE GORDURA STIR ....................................................... 261 5.10 SEQUÊNCIA COM SUPRESSÃO DE ÁGUA FLAIR .......................................................... 262 5.11 SEQUÊNCIA T2 DWI – DIFUSÃO......................................................................................... 264 5.12 SEQUÊNCIA DE PULSO DIXON .......................................................................................... 265 LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................................... 267 RESUMO DO TÓPICO 4................................................................................................................... 268 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................ 270 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................... 271 1 UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de: • conhecer os aspectos históricos e os avanços tecnológicos da RM; • compreender os fundamentos do eletromagnetismo; • conhecer a infraestrutura da sala de RM; • aprender quais são os testes de qualidade aplicados à RM. Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade, você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado. TÓPICO 1 – ASPECTOS HISTÓRICOS E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA TÓPICO 2 – FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO TÓPICO 3 – INFRAESTRUTURA DA SALA DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA TÓPICO 4 – CONTROLE DE QUALIDADE NA RM Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações. CHAMADA 2 3 TÓPICO 1 — UNIDADE 1 ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 1 INTRODUÇÃO Prezado acadêmico da Radiologia, esta primeira unidade está dividida em quatro tópicos, que vão abordar os aspectos históricos da ressonância magnética (RM) e os cientistas que dedicaram seus esforços no desenvolvimento dessa modalidade de exame. Conhecer os avanços tecnológicos e as tendências da RM, principalmente na última década. Revisar os fundamentos básicos do eletromagnetismo para, posteriormente, tratar da infraestrutura que envolve a confecção da blindagem de RM (gaiola de Faraday). Por fim, tratar das questões de controle de qualidade com base na nova legislação da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) a RDC nᵒ 330 e IN nᵒ 59, publicadas em dezembro de 2019. Neste tópico, vamos conhecer a história da Ressonância Magnética (RM), o panorama da RM no Brasil e seus avanços tecnológicos, compreendendo como ocorreu seu desenvolvimento até se tornar, clinicamente, útil, em meados da década de 1980. A ressonância magnética se destaca em relação aos demais métodos de diagnóstico por imagem, pelo fato de não utilizar radiação eletromagnética ionizante, assim como ocorre com o ultrassom. A base de alguns fenômenos utilizados pela ressonância magnética, usada para realização de exames na radiologia, foram descritos no século passado, por Michael Faraday, James C. Maxwell e Heinrich Hertz. No ano de 1831, Michael Faraday descreveu o fenômeno da indução eletromagnética ou a “Lei de Indução de Faraday”, essa lei apoiou os estudos de James C. Maxwell que, em 1873, criou as equações para os campos elétricos e magnéticos, sendo possível desenvolver o eletroímã, que vai nos permitir gerar campos magnéticos bem altos, como os utilizados nos magnetos supercondutores atualmente.Logo após, em 1887, Hertz descobre a radiofrequência, sendo a forma como é transferia a energia para interagir com o corpo do paciente dentro do equipamento de ressonância magnética. Em 1896, o físico e matemático Joseph Larmor, descreve seu trabalho sobre a influência do campo magnético e a frequência de precessão dos prótons, determinando a “constante de Larmor”. UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 4 As descobertas realizadas por Faraday, Maxwell e Hertz, tem inúmeras aplicações em equipamentos e rotinas no cotidiano dos seres humanos, dentre estas aplicações, destacamos o dínamo, a campainha, alto falantes, guitarras elétricas, injetores eletrônicos de combustíveis dos automóveis modernos, entre outros, inclusive o estudo da ressonância magnética. Em 1924, um físico chamado Wolfgang E. Pauli, determinou que prótons de hidrogênio tinham um comportamento de pequenos ímãs, descrevendo seus momentos magnéticos. Segundo Ferreira e Nacif (2011), Pauli fez seus experimentos com base nos experimentos realizados pelos físicos Otto Stern e Walther Gerlach, cujo nome foi denominado de “experiência de Stern-Gerlach”, a qual determinou o momento angular intrínseco dos átomos. O que permitiu que pudessem serem denominados de spins magnéticos. Passados 14 anos, em 1939, outro físico chamado Isidor Isaac Rabi, fez o primeiro experimento quântico, colocando núcleos de hidrogênio em um campo magnético não homogêneo e, depois, bombardeando com ondas de radiofrequência. Experimento que, futuramente, receberia o nome de ressonância magnética. Rabi recebeu o Prêmio Nobel em 1944, por descrever a propriedade magnética dos núcleos atômicos. 2 A DESCOBERTA DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA De acordo com Nóbrega (2006), a descoberta da RM é atribuída a dois grandes cientistas: Félix Bloch e Edward Purcell (Figura 1), os quais inclusive receberam o Prêmio Nobel de Física pelo feito. FIGURA 1 – FELIX BLOCH E EDWARD MILLS PURCELL FONTE: Adaptada de <https://bit.ly/3ksypFC>; <https://bit.ly/34luNzN>. Acesso em: 23 out. 2020. TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 5 O físico suíço chamado Félix Bloch, deixa a Europa em 1934 e se muda para os Estados Unidos (EUA), onde intensifica seus estudos sobre a ressonância magnética na Universidade de Stanford na Califórnia. Ao mesmo tempo, na Universidade de Harvard, em Massachusetts, outro físico chamado Edward Purcell também dedicava seus estudos aos fenômenos da RM. De acordo com Ferreira e Nacif (2011), Bloch e Purcell faziam seus estudos de forma independente, porém chegavam aos mesmos resultados. Na década de 1940, ambos os físicos observavam a excitação dos átomos dentro de um tubo de ensaio, quando esses átomos eram submetidos ao forte campo magnético e depois bombardeados por ondas de Radiofrequência (RF). Com isso, concluíram que os átomos absorviam energia do pulso de RF (ondas de rádio) e ficavam excitados e passavam a ter uma frequência de valor específico, que poderia ser detectada por um rádio receptor (bobina), gerando um sinal eletromagnético. Logo, o resultado dos sinais detectados era registrado em imagens espectroscópicas. A análise posterior dos picos desses espectros de frequências informava o movimento e o tipo de molécula que estava compondo a amostra estudada, dando origem à Espectroscopia por Ressonância Magnética (ERM). Após longo período de pesquisa e testes, em 1946, com esse experimento, Bloch e Purcell foram protagonistas do primeiro estudo bem-sucedido por RM. Conforme Ferreira e Nacif (2011), em 1952, estes dois físicos receberam o Prêmio Nobel de Física pelo desenvolvimento de métodos para medição mais precisa do magnetismo nuclear, sendo destaque a Ressonância Magnética Nuclear (RMN). Antigamente, era comum o uso do termo Ressonância Magnética Nuclear (RMN), o termo “nuclear” fazia menção ao fato de interagir com o núcleo dos átomos dos pacientes. O termo “nuclear” trazia um certo desconforto, pois remetia a questões relacionadas a bombas nucleares e eventos radioativos, motivo o qual deixou de ser utilizado já em meados da década de 1980, passando a chamar-se apenas Ressonância Magnética (RM) ou Imagem por Ressonância Magnética (IRM). NOTA Os experimentos de Bloch e Purcell utilizavam a emissão contínua Radiofrequência (RF). O sinal de RM era obtido por meio da variação do campo magnético aplicado. Um físico americano, chamado Erwin Louis Hahn (Figura 2), da Universidade da Califórnia em Berkeley, propôs um experimento onde mantinha o campo magnético estático e variava a emissão de RF, na forma de pulsos de RF intermitentes. UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 6 FIGURA 2 – ERWIN L. HAHN FONTE: Adaptada de <https://bit.ly/3omH2DZ>. Acesso em: 10 ago. 2020. De acordo com o site de física de Berkeley (https://physics.berkeley.edu/ memories-of-professor-erwin-hahn), a criação da técnica de RM pulsada de Hahn trouxe inúmeros benefícios para os estudos de matérias líquidas e sólidas pela espectroscopia por ressonância magnética em 1950. Erwin Hahn recebeu vários prêmios por suas pesquisas, inclusive, a medalha da Sociedade Internacional de Ressonância Magnética em Medicina (ISMRM), concedida a eles pela criação da RM pulsada e os processos de reorientação do sinal de RM, ou seja, foi Hahn o criador da técnica aplicada na sequência de pulso spin eco e gradiente eco. Tanto que foi indicado por Peter Mansfield a receber o Prêmio Nobel de Física pelo feito, porém, Hahn nunca recebeu tal prêmio. 3 OS AVANÇOS CIENTÍFICOS PARA PRODUÇÃO DE IMAGENS POR RM Em meados da década de 1970, o médico americano Raymond Damadian apresentou seus estudos descrevendo as diferenças de excitação magnética pelos tecidos. Primeiramente, realizou seus estudos em ratos e, mais tarde, com o corpo humano. Percebeu que tecidos excitados pelo mesmo pulso de radiofrequência apresentavam sinal magnético diferente quando relaxavam, retornando ao seu estado de equilíbrio. Segundo o médico, isso ocorria comparando os tecidos normais em relação aos tecidos considerados patológicos, pois as células dos tecidos patológicos possuíam um fluxo de água mais permeável e, com isso, apresentavam um movimento molecular lento, mais restritivo, com tempos de relaxamento mais longos do que as células presentes no tecido normal (FERREIRA; NACIF (2011). TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 7 De acordo com Ferreira e Nacif (2011), a experiência de Damadian demonstrou o quanto a estrutura da água era fundamental para a imagem por ressonância magnética e o contraste da imagem estaria relacionado às diferenças do nível de hidratação dos tecidos do corpo humano. Basicamente, é sabido que o excelente contraste da imagem por RM, que permite a visualização das partes moles, está relacionado à diferença entre a água e a gordura presente nos tecidos. IMPORTANT E Em 1971, o químico americano Paul Lauterbur (Figura 3), fez um aperfeiçoamento nos estudos de Damadian (Figura 4), pois, segundo Nóbrega (2006), quando Lauterbur analisou as experiências de Damadian replicadas por Leon Saryan, percebeu que não era possível saber a localização correta da patologia, pois o experimento não permitia ter uma localização precisa da área de interesse do objeto estudado. Foi então que, em 1973, Lauterbur criou a técnica dos gradientes de campo, utilizada até hoje nos equipamentos mais modernos. FIGURA 3 – PAUL C. LAUTERBUR FONTE: <https://www.nobelprize.org/images/lauterbur-13686-content-portrait-mobile-tiny.jpg>. Acesso em: 23 out. 2020. UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 8 FIGURA 4 – RAYMOND DAMADIAN FONTE: <https://bit.ly/2FSNVvt>. Acesso em: 23 out. 2020. A técnica dos gradientes utiliza um conjunto de bobinas que trabalham em conjunto, a ponto de interagir com o campo magnético principal estático, criando um gradiente de campomagnético, o que permite fazer a localização espacial do corte, ou seja, da área que está sendo estudada. Segundo Ferreira e Nacif (2011), o fato de a técnica utilizar dois campos combinados sobre o objeto de estudo, o nome dado foi “zeugmatografia”, oriunda do termo grego zeugma, que significa “aqueles que se associam”. O nome não vingou e continuou o método sendo chamado de imagem por ressonância magnética. Em 1973, Lauterbur publicou a primeira imagem por RM. Uma imagem tridimensional obtida por meio de processamento matemático dos sinais de ressonância coletados de um molusco. Concluiu, em seus experimentos, que os detalhes (nitidez) e a resolução espacial da imagem estavam relacionadas diretamente à potência do campo magnético estático e à potência do gradiente de campo, não havendo relação com o tamanho do comprimento de onda do pulso de RF emitido. Um novo e importante protagonista surge na história da RM, seu nome é Peter Mansfield, um físico inglês que, segundo Nóbrega (2006), vem aprimorar a técnica dos gradientes de Lauterbur, provando que era possível reconstruir imagens por meio dos sinais eletromagnéticos captados durante o fenômeno de ressonância magnética, utilizando algoritmos matemáticos e um bom computador para realizar os cálculos. Peter Mansfield (Figura 5) trabalhava na Universidade de Nottingham, no Reino Unido, e liderava um importante grupo de pesquisa na área de ressonância magnética, o qual estudava a ressonância magnética em paralelo às pesquisas de Lauterbur e Damadian. Além de aprimorar a técnica dos gradientes de campo, Mansfield também criou a sequência de pulso, chamada de Imagem Eco Planar (EPI), uma sequência muito rápida utilizada para aquisições de imagens na RM, principalmente, nas imagens de difusão, perfusão e na técnica Bold (fMRI). TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 9 FIGURA 5 – PETER MANSFIELD FONTE: <https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2003/mansfield/biographical/>. Acesso em: 23 out. 2020. No ano de 1975, o cientista Richard Ernst apresentou a possibilidade da formação da imagem por RM com base na codificação de fase e frequência, utilizando a transformada de Fourier, técnica de formação da imagem utilizada atualmente. 4 A PRODUÇÃO DO PRIMEIRO EQUIPAMENTO DE RM De acordo com Nóbrega (2006), o médico Raymond Damadian começou a utilizar as técnicas propostas, nos experimentos de Lauterbur e Mansfield, para produzir imagens de animais. Logo, em 1974, solicitou a patente para o uso das imagens por ressonância magnética no diagnóstico médico, com o objetivo de utilizar esse método no diagnóstico do câncer. No ano de 1977, Damadian finaliza e apresenta ao mundo o primeiro protótipo de corpo inteiro, chamado de “The Indomitable” (indomável). Segundo Ferreira e Nacif (2011), o equipamento realizou o primeiro corte axial de um ser humano, a imagem do tórax, cortado na altura da oitava vértebra torácica, cujo tempo de aquisição levou cerca de 4h45min (Figura 6). UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 10 FIGURA 6 – DAMADIAN E SUA EQUIPE NO INDOMITABLE FONTE: <https://bit.ly/37BxwqE>; <https://bit.ly/3kr0n4C>. Acesso em: 23 out. 2020. Na figura anterior, é possível observar o Dr. Raymond Damadian, o Dr. Lawrence Minkoff e o Dr. Michael Goldsmith (da esquerda para a direita), equipe que deu o pontapé inicial para produção de imagens por ressonância magnética para uso médico. No início da década de 1980, Damadian fundou a empresa Fonar e começou a produzir equipamentos em série com fins comercial. Segundo Nóbrega (2006), a imagem por ressonância magnética torna-se, clinicamente, útil em 1982. Em 2003, Paul Lauterbur e Peter Mansfield foram agraciados com o Prêmio Nobel de Medicina e o Prêmio Nobel de Fisiologia. Já Damadian, que havia sofrido a injustiça de não dividir o Prêmio Nobel, contentou-se em receber, do presidente dos EUA, a Medalha Nacional de Tecnologia. Apesar de não ser agraciado pelo Prêmio Nobel, Raymond Damadian é reconhecido na literatura como um dos criadores da Ressonância Magnética. IMPORTANT E TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 11 5 PANORAMA DA RM NO BRASIL Conforme Nóbrega (2006), no Brasil, o primeiro aparelho de ressonância magnética foi instalado em 1986, no Hospital Israelita Albert Einstein, em São Paulo. Tratava-se de um equipamento Philips, de 0,5 Tesla, que possuía gaiola externa. A partir do ano de 1990, os aparelhos de ressonância magnética começaram a ser amplamente comercializados e consolidaram-se como um importante método diagnóstico no país. Conforme dados obtidos no site do Datasus, atualizados em julho de 2020, existem no Brasil, até o momento da escrita deste livro, 2.815 equipamentos de ressonância magnética, cuja distribuição por regiões pode ser observada na tabela a seguir: TABELA 1 – DISTRIBUIÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE RM POR REGIÕES DO BRASIL REGIÃO Nᵒ DE EQUIPAMENTOS DE RM Região Norte 159 Região Nordeste 480 Região Sudeste 1.370 Região Sul 511 Região Centro-Oeste 295 TOTAL 2.815 FONTE: Adaptada de <http://tabnet.datasus.gov.br/cgi/tabcgi.exe?cnes/cnv/equipobr.def>. Acesso em: 23 out. 2020. A Portaria Ministerial nᵒ 1.631, de 1ᵒ de outubro de 2015, que aprova critérios e parâmetros para o planejamento de ações e serviços de saúde no âmbito do SUS, vem corroborar com a Lei Complementar nᵒ 141, de 13 de janeiro de 2012, que subsidia o cálculo das estimativas de necessidades de saúde da população brasileira. Segundo dados do Datasus (2020a), são definidos pelo menos um equipamento de ressonância magnética para cada 500.000 habitantes, ou seja, 0,2 equipamentos para cada 100.000 habitantes. Segundo o site do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) a população brasileira em agosto de 2020 é estimada em 211,9 milhões de habitantes. Correlacionando com o total de equipamentos apresentados pelo Datasus, conclui- se que, em agosto de 2020, temos 1,3 equipamentos de RM para cada 100.000 habitantes no Brasil. Em 2008, o Ministério da Saúde com base no Cadastro Nacional dos Estabelecimentos de Saúde do Brasil (CNES), apresentava a média de 0,38 equipamentos de RM para cada 100.000 habitantes (DATASUS, 2020b). Os dados demonstram um crescimento de cerca de 242% na quantidade de equipamentos de ressonância disponíveis no Brasil, entre 2008 e 2020. UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 12 Se você realizar uma breve reflexão, poderá pensar: temos equipamentos mais do que suficientes para atender toda população que necessita realizar exames de ressonância magnética? Então, por que ainda há dificuldades de acesso para realização desse exame? A questão é a distribuição, observe na Tabela 1 como está a distribuição de equipamentos nas regiões do Brasil, há regiões com uma grande quantidade de equipamentos, porém outras, com poucos equipamentos disponíveis. Sem considerar as variáveis que envolvem a realização dos exames, necessidade ou não de anestesia, horários disponibilizados para atendimento aos pacientes do SUS, entre outras. 5.1 AS FÁBRICAS DE RM NO BRASIL Os principais fabricantes de equipamentos de RM instalaram fábricas no país, o que facilitou o acesso das empresas a financiamentos, principalmente, o uso do FINAME, um financiamento para micro, pequenas e médias empresas, oferecidas pelo Banco Nacional de Desenvolvimento (BNDES). Para que o equipamento pudesse ser financiado com recursos do BNDES, ele precisava ser um produto nacional. Assim, com fábricas no Brasil, os equipamentos de RM atendiam as condições. Este fato foi um dos fatores que permitiu que o número de equipamentos aumentasse bastante nos últimos 12 anos. Afinal, estamos tratando de um equipamento cujo custo varia entre U$ 800.000,00 até U$ 2.000.000,00 de dólares. O valor varia de acordo com o modelo, potência de campo magnético, potência dos gradientes decampo, acessórios e pacote de softwares disponíveis no equipamento. A empresa holandesa Philips foi a primeira. Instalou sua fábrica em 2008, na cidade de Varginha, em Minas Gerais. No mesmo ano, outra empresa do seguimento, a americana General Eletric (GE), instalou sua fábrica na cidade de Contagem, também no estado de Minas Gerais. Por fim, a outra grande empresa do seguimento, a alemã Siemens, instalou sua fábrica em 2012 na cidade de Joinville, no estado de Santa Catarina. A maior parte das peças são trazidas de fora e os equipamentos, montados nas fábricas brasileiras. Isso torna o equipamento nacionalizado e dá acesso à linha de financiamento que podem ser atraentes ao comprador. Por outro lado, entidades filantrópicas que possuem o Certificado de Entidade Beneficente de Assistência Social (CEBAS), ainda preferem a importação direta, pois entendem ser mais vantajosa do que pagar o custo do equipamento nacionalizado. Ter a certificação do CEBAS, classifica o hospital ou clínica como filantrópico. Isso traz inúmeros benefícios, desde a redução da pesada carga tributária que possuem as empresas no Brasil, além de isenção de encargos e impostos para importação na aquisição de equipamentos e novas tecnologias. TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 13 6 AVANÇOS TECNOLÓGICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA A experiência de quase 20 anos no mercado da radiologia e diagnóstico por imagem, tem mostrado que o uso dos equipamentos de ressonância magnética vem aumentando de forma exponencial, observando os dados expostos anteriormente, com base no Datasus (2020a), percebe-se que o aumento da quantidade de equipamentos no Brasil aumentou significativamente. Da mesma forma, o avanço tecnológico das máquinas, antigamente, era comum observarmos no mercado, equipamentos abertos de baixo campo, que variavam entre 0,2 T até 0,5 T, depois as máquinas de campo fechado de 1,0 T começavam a ganhar representatividade. Logo, o mercado foi dominado pelos equipamentos fechados de 1,5 T, considerados de alto campo. É o tipo mais comum de potência de campo encontrados em funcionamento, atualmente, em clínicas e hospitais. Os equipamentos de 3,0 T têm marcado cada vez mais presença no mercado dos exames por ressonância magnética. Incialmente, utilizado para pesquisa e exames específicos na parte de neurologia e estudo da próstata, pois oferecia algumas limitações em função dos artefatos eminentes do altíssimo campo magnético; atualmente, com os avanços tecnológicos que reduzem os artefatos e, principalmente, em virtude da multitransmissão que reduz o efeito dielétrico da RM, os equipamentos de 3,0 T estão sendo utilizados normalmente para realização dos exames da rotina diária dos serviços de diagnóstico por imagem de clínicas e hospitais, sem qualquer restrição à qualidade de imagem. Apenas claro, quando há restrição do paciente a exposição ao campo magnético de 3,0 T. A tecnologia tem avançado para sustentabilidade, os equipamentos classificados como supercondutores dependem de hélio para o sistema de criogenia, cujo consumo impacta significativamente nos custos de um serviço de RM. Nesse contexto, os fabricantes desenvolveram um sistema com pouco ou nenhum consumo de hélio, durante o uso do equipamento, porém, o equipamento necessitava ser abastecido com cerca de 1.000 a 1.600 litros de hélio no início da sua operação, e ter a reposição desse hélio em caso de pane ou problemas no sistema de criogenia. Em 2019, foi lançado um equipamento com magneto totalmente selado, embarcado com uma tecnologia que funciona com apenas sete litros de hélio. Com esse tipo de magneto selado, não há mais necessidade de tubo quench, tendo em vista que não haverá nenhuma saída de hélio, nem em caso de baixa do campo magnético estático. UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 14 A prática na execução de exames, a atuação como consultor e a realização de treinamentos em hospitais e clínicas têm mostrado a preocupação com a produtividade das agendas de ressonância magnética, ou seja, fazer mais exames em menos tempo. Seguindo essa tendência, os fabricantes têm se empenhado em desenvolver tecnologias que vão de encontro a essa necessidade do mercado. Recentemente, foi criado uma forma de aquisição paralela, chamada pela Philips e Siemens de Compressed Sense e pela GE de Hyper Sense. Segundo informações dos materiais de divulgação dos fabricantes, essas ferramentas de aquisição paralela são capazes de reduzir o tempo de aquisição das imagens em 50%, mantendo a qualidade das aquisições realizadas com a técnica de aquisição paralela tradicional. Também há no mercado as sequências de pulso volumétricas, que visam levar a RM para um formato de trabalho muito parecido com a tomografia adquirindo um volume de imagens em um plano com voxel isotrópico e pós- processar essa imagem, reconstruindo-a em outros planos depois da aquisição. Ao invés de adquirir os três planos ortogonais separadamente. Nesse contexto de pós-processamento, citamos as sequências sintéticas, em que é possível adquirir um volume de imagens em um plano e depois, na estação de trabalho, definir a ponderação desejada, podendo obter até seis ponderações diferentes para uma única aquisição. Por fim, a experiência do paciente tem sido considerada pelos fabricantes de equipamentos, pensando no conforto do paciente, os equipamentos têm se apresentado com alguns pontos bem positivos: • Layout Harmonizado: equipamentos mais modernos, com visual sofisticado, com leds que dão uma sensação de maior tranquilidade e conforto ao paciente no momento da realização do exame. O uso de painéis luminosos e uma boa música na sala ajudam a acalmar aqueles pacientes mais ansiosos no momento da realização dos exames. • Wide Bore ou Open Bore: são os equipamentos de RM que apresentam uma abertura de 70 cm de diâmetro, facilitando a execução de exames nos pacientes mais obesos e claustrofóbicos, pois há uma maior distância entre o rosto do paciente e a estrutura do magneto. Parece pouco, mas esses 10 cm a mais do que a abertura padrão de 60 cm, faz bastante diferença. • Software de redução de ruído: sistema de hardware/software que atua junto aos gradientes minimizando os ruídos produzidos por ele durante o chaveamento e passagem de corrente elétrica quando estão em ação. Chamados de “Silent”, “Quiet Suite” ou “Confort Tone” mudam de nomenclatura de acordo com o fabricante. O importante é que funcionam bem e trabalham sem perder a eficiência do equipamento, sendo muito útil nos exames pediátricos e pacientes com muita sensibilidade ao barulho do equipamento de RM. TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 15 Tudo que foi apresentado aqui, nas tendências e evoluções, será trabalhado ao longo desta e das próximas unidades. NOTA 6.1 RESSONÂNCIA MOLECULAR – PET/RM A Siemens lançou, em 2010, o primeiro equipamento de ressonância magnética molecular de corpo inteiro (Figura 7), sendo composto por um sistema dividido em duas modalidades distintas: uma parte do equipamento é um tomógrafo emissor de pósitrons (PET) e a outra parte do equipamento uma ressonância de alto campo. Sendo possível ao paciente, realizar os dois estudos simultaneamente. FIGURA 7 – EQUIPAMENTO DE RM MOLECULAR – PET/RM FONTE: Adaptada de <https://www.scielo.br/img/revistas/rb/v43n3/12f01.jpg>. Acesso em: 23 out. 2020. 6.2 RESSONÂNCIA MAGNÉTICA DE 7,0 T Tanto os fabricantes Siemens como a GE, possuem equipamentos de RM de 7,0T para comercializar, em breve. Acredita-se que todos os demais fabricantes também disponibilizarão equipamentos com essa potência de campo magnético. O primeiro equipamento de 7,0 T da América Latina foi instalado no Brasil em 2012. Esse equipamento se encontra instalado na USP em São Paulo, para fins de pesquisa em cadáveres e animais. Em um projeto inovador chamado de Plataformade Imagens na Sala de Autópsia (PISA), coordenado pelo professor Dr. Paulo Hilário Saldiva, que reúne os departamentos de Patologia e Radiologia da FMUSP. UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 16 Segundo Westbrook, Roth e Talbot (2013), na prática clínica os equipamentos de RM operam com magnetos entre 0,2 T até 4,0 T. Sendo que aproximadamente 85% dos equipamentos no mercado mundial são de 1,5 T. Até 2004, o FDA (Food and Drug Administration), por meio do CDRH (Criteria for Significant Risk Investigations of Magnetic Resonance Diagnostic Devices), limitava a 2,0 T o limite de campo magnético para uso clínico. A partir de julho de 2004, o FDA liberou equipamentos até 4,0 T. Desde 2019, está liberado o equipamento de 7,0 T para uso clínico. O equipamento de RM com 7,0 T possui um campo magnético que é 140 mil vezes mais forte que o campo magnético do planeta Terra, o que necessita uma infraestrutura de blindagem e um processo de trabalho diferenciado quando comparado aos equipamentos de 1,5 T e 3,0 T, utilizados, mais comumente, na rotina dos serviços de diagnóstico por imagem. A qualidade de imagem possui um padrão invejável, com altíssima relação sinal-ruído e como uma resolução espacial que apresenta minuciosos detalhes da anatomia humana, permitindo aquisições com espessuras de até 0,05 mm (Figura 8). FIGURA 8 – EQUIPAMENTO E IMAGENS DA RM 7,0 T FONTE: Adaptada de <http://twixar.me/vMbm>. Acesso em: 30 out. 2020. 6.3 O PROJETO INUMAC Segundo informações da Universidade de Friburgo, na Alemanha, o Projeto INUMAC envolve a criação de novas tecnologias para a produção de imagens por ressonância magnética, principalmente para a pesquisa e estudo das patologias neurológicas. Um projeto iniciado em 2006 que envolveu, também, as empresas Siemens, Bruker BioSpin, Commissariat à Iénergie Atomique, Guerbet e a Alstom. TÓPICO 1 — ASPECTOS HISTÓRICOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA E OS AVANÇOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA 17 Foram cerca de U$ 280 milhões de dólares investidos no projeto, a partir dele foi criado um equipamento de ressonância magnética de 11,75T. De acordo com Templeton (2013), o INUMAC será capaz de fazer cortes de 0,01mm, fornecendo uma resolução espacial de 1mm cúbico, sendo possível incluir até 10 mil neurônios por pixel. Possui cerca de 200km de um fio de nióbio-titânio precisamente enrolado em uma bobina que ficará imersa em um sistema de criogenia para garantir a supercondutividade desse equipamento de altíssimo campo magnético. Segundo Templeton (2013), com esse forte campo magnético, poderá se pensar, inclusive, em se obter imagens utilizando outros elementos do corpo, além do hidrogênio, pois seria possível buscar sinais de RF oriundos do realinhamento dos núcleos do sódio e do potássio. 18 Neste tópico, você aprendeu que: • A ressonância magnética, apesar de considerada um método um tanto novo de diagnóstico por imagem, possui uma história bastante antiga. • O fenômeno de ressonância está mais presente em nosso dia a dia do que podemos imaginar. • O primeiro experimento bem-sucedido com a ressonância magnética ocorreu em 1946, em duas pesquisas distintas, uma realizada por Felix Bloch e outra realizada por Edward Purcell. • A espectroscopia por ressonância magnética foi criada por Bloch e Purcell. • Os responsáveis pela criação da imagem por ressonância magnética foram Damadian, Lauterbur e Mansfield. • A ressonância magnética se tornou clinicamente útil em 1982. • O primeiro equipamento de RM instalado no Brasil foi em São Paulo, no hospital Albert Einstein, no ano de 1986. • Segundo o Datasus de 2020a, o Brasil possui atualmente 2.815 equipamentos de RM, sendo 1,3 equipamentos para cada 100.000 habitantes. • Assim como tem o PET/CT, também existe a PET/RM. • Há equipamentos com mais de 3,0T utilizados para pesquisa já instalados no Brasil e em outros países. • Os equipamentos de RM passam por constantes avanços tecnológicos, sendo importante que o profissional se mantenha sempre atualizado. RESUMO DO TÓPICO 1 19 1 Em 1970, um médico Americano, considerado um dos descobridores da Ressonância Magnética (RM), descreveu diferenças significativas na resposta da excitação magnética entre tecidos normais e patológicos, observando que emitiam sinais diferentes após bombardeados por pulso de RF igual, relaxando em equilíbrio. Quanto ao nome do médico, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Edward Purcell. b) ( ) Richard Ernst. c) ( ) Raymond Damadian. d) ( ) Paul Lauterbur. e) ( ) Félix Bloch. 2 Sobre o cientista criador da técnica dos gradientes de campo, que é utilizada até hoje, e que publicou a primeira imagem de um objeto realizada por meio da RM no ano de 1973, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Felix Bloch. b) ( ) Peter Mansfield. c) ( ) Raymond Damadian. d) ( ) Paul Lauterbur. e) ( ) Edward Purcell. 3 Quanto ao cientista inglês, com formação em matemática e física, cujo trabalho aprimorou a técnica dos gradientes de campo e criou a sequência de pulso EPI, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Raymond Damadian. b) ( ) Joseph Larmor. c) ( ) Michael Faraday. d) ( ) Paul Lauterbur. e) ( ) Peter Mansfield. AUTOATIVIDADE 20 21 TÓPICO 2 — UNIDADE 1 FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO 1 INTRODUÇÃO Prezado acadêmico, neste tópico, vamos relembrar os fundamentos do eletromagnetismo. No estudo da ressonância magnética, é fundamental conhecer os importantes conceitos que embasam o magnetismo e eletromagnetismo. O eletromagnetismo está mais presente em nossas vidas do que podemos imaginar. Encontramos a aplicação do eletromagnetismo nas portas codificadas nas entradas dos prédios, companhias, automóveis, dispositivos de freios magnéticos nos equipamentos de raios X utilizados para travar a posição da mesa e estativa, alto- falantes, antigas fitas cassetes e VHS, entre outras muitas aplicações, o equipamento de ressonância magnética. O magnetismo é o fenômeno relacionado à atração e repulsão entre objetos. O eletromagnetismo é quando são utilizados meios elétricos para obter-se o magnetismo, o que ocorre quando são necessários campos magnéticos muito fortes. A história do magnetismo se dá entre 1000 a 800 a.C., na Grécia, cujos gregos conheceram o magnetismo por meio de uma pedra chamada magnetita (Fe3O4). Essa pedra era composta por um material capaz de atrair pedaços de ferro, chamado de óxido ferroso (Figura 9). FIGURA 9 – PEDRA MAGNETITA FONTE: <https://www.cristaisaquarius.com.br/blog/wp-content/uploads/2018/04/Magnetita-02.jpg>. Acesso em: 23 out. 2020. 22 UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA Segundo Bushong (2010), essa pedra foi encontrada por pastores e criadores de gado de uma aldeia chamada Magnésia (hoje Turquia Ocidental). Fato que corrobora com a lendária história que o pastor Magnes, enquanto cuidava do seu rebanho na aldeia, percebeu que pequenos pedaços de pedra grudavam em seus sapatos (com a sola fixada com pregos) e na ponta do seu cajado. Em função desse fato e pela região onde a magnetita foi encontrada, deram o nome de “magnetismo” aos fenômenos físicos observados e estudados. A pedra magnetita é considerada um ímã natural. O magnetismo terrestre se dá porque, no centro da Terra, existem muitas magnetitas. Considerando seu movimento em torno do próprio eixo, a Terra é considerada um ímã natural. Outra abordagem da história do magnetismo supõe que os chineses já conheciam essa pedra e a chamavam de pedra amante, pelo seu poder de atração, mas usavam-na apenas para fins místicos e não científicos. A pedra amante dos chineses, deu origem ao termo francês aimant que, futuramente, tornar-se-ia a expressão “ímã”. Recomendamos ficar com o conceito do Bushong, que está referenciado na bibliografia. NOTA 2 FUNDAMENTOS DO MAGNETISMO O magnetismo é o fenômeno relacionado à atração e repulsão entre objetos, sendo considerados ímãs ou compostos de material ferromagnético.Conforme Westbrook, Roth e Talbot (2013), o magnetismo é propriedade fundamental da matéria, pois toda matéria interage com um campo magnético, inclusive as não magnéticas. A forma como a matéria vai interagir com o campo magnético é definido por uma propriedade chamada de suscetibilidade magnética. Quanto mais fácil interagir com o campo magnético, mais suscetível ao magnetismo será, então, maior será a suscetibilidade magnética desse material. O grau de magnetização de um material ou substância está relacionado com seu momento magnético (dipolos), sendo que, esse momento magnético, tem origem na movimentação dos elétrons de um átomo. Com base no modelo atômico clássico, Westbrook, Roth e Talbot (2013) afirmam que os elétrons possuem o movimento orbital em torno do núcleo do átomo e o movimento de um spin, em torno do seu próprio eixo. A lei da indução eletromagnética diz que cargas em movimento induzem um campo magnético, sendo o momento magnético efetivo de um átomo a combinação dos momentos magnéticos de todos os elétrons presentes. TÓPICO 2 — FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO 23 O magnetismo de um material ou substância dependerá desse momento magnético efetivo. Conforme o arranjo de elétrons, esse magnetismo poderá ser anulado, dando uma condição diamagnética ou em outro extremo, um momento magnético efetivo forte, com uma condição ferromagnética. 2.1 TIPOS DE MAGNETISMO Na física, o magnetismo é classificado da seguinte forma: • Ferromagnetismo: é o tipo mais forte e comum de magnetismo, grande poder de atração por ímãs externos e podem ser magnetizados por campos magnéticos excitantes. Exemplos: ferro, cobalto, níquel e suas ligas. • Paramagnetismo: é a tendência que os dipolos magnéticos têm de se alinharem paralelamente ao campo magnético externo ao qual estão expostos. Fenômeno muito comum no processo de obtenção de imagens por ressonância magnética. Exemplos: gadolínio, sódio, magnésio, cálcio, entre outros. • Diamagnetismo: é a tendência dos dipolos magnéticos de serem repelidos por um campo magnético externo ao qual estão expostos. São materiais que não são atraídos e nem podem ser magnetizados, seja por indução ou imantação. Exemplos: madeira, água, plástico, prata, chumbo, grafite, cobre, diamante, ouro, entre outros. Esse conhecimento é importante para que haja bastante atenção nos materiais que serão utilizados na construção das blindagens magnéticas e de radiofrequência em salas de ressonância magnética, pois não é qualquer liga metálica que pode ser aplicada nessas construções. Com relação ao ferromagnetismo, existem exemplos de aço inoxidável que se enquadram nessa classificação, porém, não magnético. Isso dependerá da liga envolvida na fabricação dessa peça de aço: se for da classe ferrítica, pertencerá à série 400, exemplo o TP 439 e TP 444. Nesse caso, totalmente ferromagnético com alto poder de atração, ou seja, classe magnética. Já no caso do aço inoxidável da classe austeníticos, pertencerá à série 300, por exemplo, o TP 304 e TP 316. Nesse caso, em função do cromo e do níquel presentes na liga de aço, torna essa peça não magnética, ou seja, sem poder de atração. 2.2 CONCEITO DE ÍMÃ O conceito de ímã é determinado como um corpo que possui propriedades de atrair objetos, ditos ferromagnéticos. 24 UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA Existem ímãs naturais, que têm origem em rochas (magnetitas) do interior da Terra, e ímãs artificiais, produzidos artificialmente, chamados de “ímãs permanentes”. Segundo Bushong (2010), a criação artificial de um ímã se dá por um processo de magnetização chamado de imantação, podendo ter a forma e tamanho de acordo com a aplicação que será feita desse ímã. A bússola é um exemplo de ímã permanente, criado de forma artificial. O ímã permanente tem como matéria-prima um material ferromagnético que deve ser dimensionado em forma de ferradura. Após imantado, seus dipolos magnéticos ficam alinhados e presos em uma mesma orientação (direção e sentido), a partir de então, esse material passa a ter características magnéticas, ou seja, com poder de atração e repulsão. Torna-se então um ímã. Acadêmico de Radiologia, para facilitar o seu entendimento e ilustrar o processo, vamos utilizar um exemplo do site da Universidade Estadual Paulista (UNESP). Vale a pena a leitura desse material na integra, segue um trecho: [...] Para isso, tomemos um material ferromagnético (um alfinete, por exemplo) e um ímã natural. Passamos o alfinete sobre a superfície do ímã natural diversas vezes, sempre na mesma direção e no mesmo sentido. Percebe-se que, depois de algumas passadas, o alfinete começa a apresentar uma propriedade magnética, atraindo e/ou repelindo a agulha de uma bússola ou pequenos objetos metálicos. Dizemos que o alfinete ficou magnetizado. Percebe-se também que, quanto maior for o número de passadas, mais intenso se torna esse magnetismo. Isso ocorre porque o campo magnético do ímã natural alinha os dipolos magnéticos do alfinete. Devido a fatores estruturais do material ferromagnético, alguns dipolos ficam presos nessa orientação e não conseguem voltar à orientação original. A cada passada, mais e mais dipolos se prendem nessa orientação. Então, o resultado depois de muitas passadas é que muitos dipolos do alfinete ficaram presos, todos com a mesma orientação. A somatória dos campos magnéticos desses dipolos, darão ao alfinete uma propriedade magnética razoavelmente forte, ao ponto de ele conseguir atrair e/ou repelir outros materiais [...]. FONTE: <http://www2.fc.unesp.br/experimentosdefisica/ele14.htm>. Acesso em: 26 out. 2020. NOTA Para desfazer esse processo de imantação, é necessário desalinhar os dipolos magnéticos do material. Isso pode ser feito de duas formas: aquecendo o material ou causando um forte impacto nele. Já no caso dos ímãs temporários, magnetizados por indução magnética, esse material ferromagnético só fica magnetizado enquanto exposto a um alto campo magnético, na medida em que se afasta, perde a magnetização naturalmente. TÓPICO 2 — FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO 25 2.3 CARACTERÍSTICAS DE UM IMÃ Todo ímã é considerado um dipolo magnético, por possuir um polo magnético norte e um polo magnético sul. Segundo Nóbrega (2006), isso se convencionou após experiências suspendendo um ímã preso a um fio, percebeu- se então que o polo norte magnético desse ímã sempre apontava para o Norte geográfico da Terra (considerado o sul magnético terrestre); da mesma forma, o polo sul magnético desse mesmo ímã, apontava para o Sul geográfico da Terra (considerado o norte magnético terrestre). Isso se explica porque os ímãs estão submetidos à Lei de Atração e Repulsão, antes estudada na eletrostática e, agora, repetindo-a aqui, no estudo do magnetismo, em que é postulado que corpos com polos iguais se repelem, já corpos com polos opostos se atraem. Outra característica importante é a presença de uma propriedade denominada inseparabilidade de um ímã, onde é observado que os polos magnéticos sempre existem em pares (dipolos), mesmo que você tente separar um ímã quebrando-o ao meio (Figura 10), o pedaço que ficará na sua mão direita terá polo norte e polo sul, assim como o pedaço que ficará na sua mão esquerda. E, por menor que seja o pedaço que se esmigalhe um ímã, ele continuará sempre sendo um dipolo magnético (Figura 11). Quando o ímã é muito pequeno, a ponto de serem indivisíveis, são chamados de ímãs elementares. FIGURA 10 – TENTATIVA DE DIVIDIR UM ÍMÃ FONTE: Bushong (2010, p. 87) 26 UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA FIGURA 11 – INSEPARABILIDADE DOS POLOS MAGNÉTICOS FONTE: <https://bit.ly/35y3ZeR>. Acesso em: 26 out. 2020. O corpo humano possui propriedades magnéticas. No estudo da ressonância magnética, é observado que o próton de hidrogênio possui propriedades magnéticas, sofrendo alinhamento ao interagir com o campo magnético do equipamento. Permitindo que ocorra o fenômenode ressonância. Então, o próton de hidrogênio é considerado um ímã elementar e, por esse motivo, é chamado de spin. IMPORTANT E 2.4 FORÇA MAGNÉTICA X CAMPO MAGNÉTICO Estes conceitos são muito importantes no estudo da ressonância magnética, pois a potência do equipamento de RM é dada com base em seu campo magnético, medindo em Tesla (T). Força Magnética – a força magnética é a força exercida por um ímã quando colocado próximo a um objeto ferromagnético, podendo ser uma força atrativa ou repulsiva. Essa força é que faz o alinhamento dos dipolos magnéticos, quando colocados próximos, ou seja, a força magnética surge sempre que um ímã for colocado sob influência de outro ímã. Temos força de atração também quando estudamos a física da força elétrica e da força gravitacional. A força magnética de atração surge entre polos magnéticos opostos, e a força magnética de repulsão surge em polos magnéticos iguais. A unidade de medida de força no Sistema Internacional de Medidas (SI) é o Newton (N). TÓPICO 2 — FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO 27 Campo Magnético – o campo magnético é a área de influência de um ímã, o planeta Terra como um grande ímã natural, é um exemplo de campo magnético. Na radiologia, nosso melhor exemplo de campo magnético está no equipamento de ressonância magnética. Em função da sua força de atração, produz um grande campo magnético que pode chegar a 30.000 vezes o campo magnético da Terra. A unidade de medida de campo no Sistema Internacional de Medidas (SI) é o Tesla (T), antigamente, usava-se o Gauss (G); sendo 1 T = 10.000G. Segundo Bushong (2010), toda partícula carregada (positiva ou negativa) em movimento, criará um campo magnético no seu entorno, pois, tanto o elétron quanto o próton têm a propriedade de girar em torno do seu próprio eixo, denominada spin. Esse spin produzirá um campo magnético ao redor da carga em movimento. No caso do próton, chamamos de momento magnético nuclear, sendo parte do estudo da física da imagem por ressonância magnética. O campo magnético é representado por linhas imaginárias, mas que pode ser materializado fazendo uma experiência usando um pedaço de um ímã e limalha de ferro. Ao posicionar o ímã sobre uma superfície e, sobre ele soltar os fragmentos de limalha de ferro, será possível observar as linhas de força magnética (ou linhas de indução magnética) que compõem o campo magnético (Figura 12). FIGURA 12 – EXPERIMENTO COM O ÍMÃ E A LIMALHA DE FERRO FONTE: <https://3.bp.blogspot.com/-XPZLeSyGujo/VxUpodrSLvI/AAAAAAAAAHc/o1p2So1kGy- Q3pG9HsuLpPopewOZ6aUG4ACLcB/s1600/limalha.png>. Acesso em: 26 out. 2020. Em seu livro, Bushong (2010) representa muito bem a distorção que um material ferromagnético causa nas linhas de campo (permeabilidade magnética), em comparação à aproximação de outro material que não é magnético (Figura 13). 28 UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA FIGURA 13 – OBSERVAÇÃO DAS DISTORÇÕES NAS LINHAS DE CAMPO IMAGINÁRIAS FONTE: Bushong (2010, p. 87) Essa distorção demonstrada por Bushong (2010), é o que ocorre no exame de ressonância magnética, quando estudamos alguma parte da anatomia do paciente que possui algum implante metálico. A imagem será representada com um artefato que poderá prejudicar sua qualidade, principalmente as imagens que utilizam a técnica de saturação de gordura (Figura 14). FIGURA 14 – COMPARAÇÃO DA RM DE TORNOZELO COM SATURAÇÃO DE GORDURA EM UM PACIENTE SEM METAL E OUTRO COM METAL FONTE: O autor As linhas observadas nas imagens anteriores, são linhas de indução magnética. Sua densidade (quantidade de linhas) pode variar de acordo com a intensidade do campo magnético, em uma relação proporcional. TÓPICO 2 — FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO 29 Alguns materiais podem ser magnetizados por indução, quando colocados na área de ação dessas linhas. Observe na imagem 13, como o ferro alterou as linhas de indução do ímã, por ser ferromagnético, tornou-se magnetizado, pois o magnetismo do ferro foi, temporariamente, induzido pelo campo magnético do ímã, cujo raio de ação é representado pelas linhas imaginárias de indução magnética. 3 FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO O conceito de eletromagnetismo é o fenômeno de produzir um campo magnético envolvendo fenômenos elétricos usando, como meio, os materiais condutores de eletricidade que possuem cargas elétricas em movimento. No século XIX, vários cientistas estudavam em conjunto e separadamente os fenômenos elétricos e magnéticos. Segundo Bushong (2010), em 1820 o físico Hans Oersted começou a fazer experimentos que seria o marco da união entre os conceitos de eletricidade e magnetismo, o que hoje chamamos de eletromagnetismo. Há uma história, uma “lenda” que, naquela época, Oersted resolveu simular, na prática, relatos de alguns marinheiros, que afirmavam presenciar um fenômeno um tanto peculiar: toda vez que estavam em alto mar, em dias de tempestades com raios, observavam a bússola apontar na direção norte, o que é o correto, nada de anormal, até então. Quando ocorria um raio forte (uma descarga elétrica), a bússola mudava de posição momentaneamente, apontando para outra direção. Com base nesse relato, existe a suposição que foi esse fato que Oersted tentou experimentar em seu laboratório. Para realizar o experimento, Oersted utilizou uma bússola, um fio condutor, um interruptor e uma pilha para produzir a corrente elétrica necessária. Passou o fio sobre a bússola, ainda sem corrente elétrica, e observou o apontamento para a direção norte, pois, nesse momento, estava sob a ação do campo magnético terrestre. Depois, Oersted acionou o interruptor, permitindo a passagem de corrente elétrica, observou que a bússola, então, mudou de posição, pois, nesse momento, estaria sob a ação do campo magnético produzido pelo campo elétrico, gerado pelo movimento das cargas elétricas no fio condutor (Figura 15). 30 UNIDADE 1 — INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA FIGURA 15 – ILUSTRAÇÃO DO EXPERIMENTO DE OERSTED FONTE: Adaptada de <http://1.bp.blogspot.com/_qcTi-Evk8xE/RuS7TsocSoI/AAAAAAAAAC0/ NIIcJSzDPoQ/s400/oersted.jpg>. Acesso em: 26 out. 2020. Independentemente se o relato dos marinheiros é verídico ou não, o experimento de Oersted comprovou o fato, pois toda vez que a bússola era exposta a uma corrente elétrica, ela mudava de posição momentaneamente, deixando de apontar para o norte. Ao interromper a passagem de corrente, a bússola retoma sua posição original. Conforme afirma Bushong (2010), a experiência de Oersted provou que a eletricidade pode ser utilizada para produzir um campo magnético. Pois, na física, qualquer carga em movimento gera um campo magnético. Nesse contexto, surge uma outra linha de raciocínio, o físico e químico britânico Michael Faraday buscou saber se um campo magnético poderia induzir uma corrente elétrica. Fez vários experimentos para estudar as possibilidades, concluindo que, se o campo magnético fosse estático, não produziria a corrente elétrica. Se o campo magnético for variável, então esse campo induz uma corrente elétrica. Neste momento, Faraday postulou o conceito de Indução Eletromagnética, ou “Lei de Faraday”. No experimento clássico, Faraday coloca um ímã em movimento dentro de um solenoide (Figura 16). TÓPICO 2 — FUNDAMENTOS DO ELETROMAGNETISMO 31 FIGURA 16 – EXPERIMENTO DE FARADAY FONTE: <https://static.mundoeducacao.uol.com.br/mundoeducacao/2019/09/inducao- bobinas.jpg>. Acesso em: 26 out. 2020. Faraday observou que o ímã parado não havia qualquer alteração. Quando começa a movimentar o ímã dentro do solenoide, percebe que há uma alteração no ponteiro do amperímetro, ou seja, começou o processo de indução eletromagnética, pois variou o campo magnético durante o movimento do ímã. O surgimento da corrente elétrica induzida envolve a interação com o fluxo magnético. O conceito de fluxo magnético foi convencionado por Faraday como sendo a quantidade de linhas de campo por metro quadrado de área.
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