Ressonância magnética

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Ressonância magnética
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A imagem por ressonância magnética (IRM) é o método de diagnóstico por imagem não invasivo mais sensível para avaliar partes moles, particularmente o encéfalo. Ela apresenta grande potencial diagnóstico, poucos efeitos deletérios e muitos benefícios a serem obtidos com o seu uso. 
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O exame de Ressonância Magnética Nuclear pode ser resumido através da seguinte sequência de procedimentos: 
o paciente é submetido a um campo magnético intenso; 
uma onda de radiofrequência incide no paciente; 
 a onda de radiofrequência é desligada; 
o paciente emite um sinal que é usado para a reconstrução da imagem. 
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Revisão....
átomos; cada átomo está constituído por um núcleo e elétrons girando ao seu redor. No núcleo atômico se encontram, nêutrons e prótons.
O núcleo do átomo de hidrogênio é o mais simples - contém um único próton. 
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O hidrogênio é o escolhido por três motivos:
É o mais abundante no corpo humano
As características de RMN se diferem bastante entre o hidrogênio presente no tecido normal e no tecido patológico;
O próton do hidrogênio possui o maior momento magnético e, portanto, a maior sensibilidade a RMN, como veremos a seguir;
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os prótons: comportam-se como pequenos planetas e, como a terra, estão constantemente girando ao redor de um eixo; no caso do próton diz-se que ele possui Spin.
o spin represente o movimento de giro do próton em torno de seu próprio eixo.
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Juntamente com o spin o próton de hidrogênio possui outra propriedade chamada de momento magnético, que faz com que o mesmo se comporte como um pequeno imã ou um pequeno magneto.
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Momento magnético, que faz com que o mesmo se comporte como um pequeno imã.
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No estado de equilíbrio, isto é, na ausência de um campo magnético externo, os momentos magnéticos dos prótons estão orientados ao acaso. Esta orientação aleatória faz com que o momento magnético macroscópico no paciente se anule (M = 0). 
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prótons se submetidos a um campo magnético externo
Os prótons agem como pequenos ímãs - alinham-se espontaneamente ao longo das linhas de força do campo magnético externo (os vetores ficam paralelos, não podendo ser medidos)
E o que acontece quando um próton de hidrogênio ou um conjunto de prótons de
hidrogênio é colocado sob ação de um campo magnético externo?
Ou seja, o que
ocorre com os prótons do corpo do paciente quando o mesmo é posicionado dentro
do magneto?
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prótons se submetidos a um campo magnético externo
Os prótons podem orientar seus momentos magnéticos em duas direções: em direção ao campo magnético externo (paralelamente) ou em direção contrária (antiparalela-mente); em cada uma dessas orientações possuem valores diferentes de energia potencial. A orientação paralela é a de menor energia potencial e, portanto, representa a situação mais estável. Na orientação antiparalela os prótons encontram-se num estado excitado possuindo uma maior energia potencial, superior à energia do estado paralelo. 
Quando o paciente é posicionado no interior do magneto e fica sob ação de um
campo magnético de, por exemplo, 1,5 T, os prótons de hidrogênio irão se orientar
de acordo com a direção do campo aplicado,
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Prótons de hidrogênio sob a ação do campo magnético externo aplicado. Os prótons se distribuem em dois níveis de energia, sendo que um número maior de prótons se alinha paralelamente, menor energia.
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Os prótons escolherão a orientação que exija menor energia potencial; assim uma maior quantidade de prótons ocupará o nível mais baixo de energia, isto é, terão seus momentos magnéticos orientados em direção ao campo magnético.
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Movimento de Precessão e Equação de Larmor
Na tentativa de alinhamento com o campo e por possuir o movimento de giro (spin), surge um segundo movimento chamado de precessão. A analogia com um pião
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Este tipo de movimento realizado pelo próton num campo magnético externo é chamado de precessão. Durante a precessão o vetor que representa o momento magnético do próton descreve uma figura cônica. 
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A velocidade deste movimento pode ser caracterizada através da “frequência da precessão” do próton ω0 , que representa o número de vezes que o próton realiza o movimento de precessão num segundo. 
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Esta frequência não é constante, ela depende diretamente da intensidade do campo magnético B0 onde o próton se encontra. A equação de Larmor permite calcular exatamente a frequência de precessão. 
ω =γ B0
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O eixo z, ou longitudinal, representa a direção de aplicação do campo magnético principal (B0). O plano xy é chamado de plano transversal
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os componentes destes vetores (Spin dos prótons) nos eixos x e y, eliminam-se reciprocamente, sobrando unicamente os componentes no eixo z, os quais se adicionam mutuamente, resultando, a nível macroscópico, uma magnetização nesta direção, eixo z.
Significa que colocando um paciente no campo magnético de uma unidade de Ressonância Magnética, o próprio paciente transforma-se num ímã, isto é, adquire um campo magnético próprio. Nele, os vetores dos prótons que não se cancelam entre si, somam-se. E por estar essa magnetização direcionada ao longo do campo magnético externo é denominada de magnetização longitudinal. 
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Só existe um problema: a força magnética paralela ao campo magnético externo não pode ser medida! Somente uma magnetização perpendicular à direção do campo magnético pode ser medida! Como realizar isto? Mediante a excitação dos prótons, isto é, fornecendo energia ao movimento precessional dos prótons Dessa forma eles vão para o estado , mais energético. a fim de que procedam à mudança da direção da magnetização gerada
Assim, num campo magnético externo intenso, um novo vetor magnético será criado no paciente. Este vetor está orientado em direção ao campo externo e o sinal decorrente poderá ser útil para formação da imagem de Ressonância Magnética! Só existe um problema: a força magnética paralela ao campo magnético externo não pode ser medida! Somente uma magnetização perpendicular à direção do campo magnético pode ser medida! Como realizar isto? Mediante a excitação dos prótons, isto é, fornecendo energia ao movimento precessional dos prótons, a fim de que procedam à mudança da direção da magnetização gerada. 
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O que acontece com os prótons expostos a estes pulsos de radiofrequência?
uns absorvem a energia do pulso e mudam-se do nível de menor para o de maior energia (seus vetores apontarão para baixo), e 
começam a precessar em fase ( na mesma direção e no mesmo tempo). 
É possível perturbar os prótons com qualquer tipo de pulso? Não. Para isso é necessário que o pulso de radiofrequência seja especial e assim consiga trocar energia com os prótons almejados. Quando um pulso de radiofrequência poderá trocar energia com os prótons em precessão? Quando o pulso de radiofrequência ω e a frequência de precessão dos prótons é a mesma! (é necessário que o pulso de radiofrequência tenha a mesma “velocidade” que os prótons). Este fenômeno é chamado de ressonância; daí o nome de Ressonância Magnética 
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uns absorvem a energia do pulso e mudam-se do nível de menor para o de maior energia (seus vetores apontarão para baixo), e 
começam a precessar em fase ( na mesma direção e no mesmo tempo). 
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A absorção de energia é um fenômeno quântico, isto é, os prótons não recebem qualquer quantidade de energia mas apenas valores discretos.
A transferência de energia só será possível quando os prótons e o pulso de RF possuírem a mesma frequência. 
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Um pulso de RF de 90º adiciona energia ao sistema e faz com que ocorram dois fenômenos: a passagem de alguns prótons para o estado de maior energia e a precessão em fase desses prótons, desviando, dessa forma, o vetor de magnetização efetivo (Mo) do plano longitudinal para o plano transverso (Mxy).
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Tudo isto resulta, numa redução do vetor da magnetização longitudinal e no crescimento de uma nova magnetização no plano (x,y) - chamada de magnetização transversal. Esta magnetização se movimenta com a mesma frequência de precessão dos prótons (frequência de Larmor ω0). . 
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Concentrando-nos no instante em que o impulso de rádio-frequência é aplicado, o sinal medido será tanto maior quanto maior for o número de spins presentes no meio em estudo
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Isto constitui o sinal da Ressonância Magnética que possuirá, por consequência, a mesma frequência de precessão que o vetor da magnetização transversal. A amplitude do sinal na antena é proporcional à intensidade da magnetização transversal. Por sua vez, a intensidade desse vetor depende da concentração dos prótons no meio estudado. 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1)
Uma vez que o pulso de radiofrequência é desligado, o sistema total, que foi perturbado, retorna ao seu estado original de equilíbrio. A nova magnetização transversal estabelecida começa a desaparecer (o processo é chamado de relaxação transversal) enquanto que a magnetização longitudinal cresce até recuperar seu tamanho original (este último processo é chamado de relaxação longitudinal) T1.
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uma vez que o pulso de radiofrequência é desligado, os prótons retornam do estado de maior energia (excitado) para seu estado fundamental, de menor energia. Este processo não acontece subitamente. Ocorre de forma sequencial - um próton depois do outro retorna ao seu estado originário 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
O que acontece com a energia transferida aos prótons pelo pulso de radiofrequência? 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
O que acontece com a energia transferida aos prótons pelo pulso de radiofrequência?
Essa energia é transferida à rede (cristalina) nas imediações dos prótons perturbados. Por esta razão este processo também é chamado de relaxação Spin- rede. 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1)
O tempo necessário para que a magnetização longitudinal recupere seu valor inicial é descrito através do tempo de relaxação longitudinal, chamado de T1. 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
Após o pulso de radiofrequência ser desligado, os prótons deixam de se movimentar de forma sincrônica, perdendo a coerência de fase 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
Perda de faseeeee
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
Perda de faseeeee
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
tempo que descreve a velocidade com a qual a magnetização transversal diminui é chamada de tempo de relaxação transversal ou tempo de relaxação Spin-Spin. T1 é aproximada-mente entre 2-10 vezes maior que T2. 
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Noção de tempo de relaxação spin/spin (T2) e spin/rede (T1).
cada próton é influenciado pela presença de cargas elétricas livres ou de pequenos campos magnéticos dos prótons na sua proximidade, o que, por sua vez, também determina valores diferentes das frequências de precessão. As variações internas do campo magnético são características para cada tecido. 
Após desligar o pulso de radiofrequência, os prótons não são obrigados mais a permanecer em sincronia e, por possuírem diferentes frequências de precessão, perderão a coerência de fase. 
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Mas de que forma podemos obter uma imagem a partir do registro dessa corrente elétrica, que constitui até agora o único sinal útil de Ressonância Magnética ? 
Como determinar a procedência do sinal captado pela antena? 
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