Introdução à Ressonância Magnética

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DESCRIÇÃO
A história da ressonância nuclear magnética, sua contribuição no diagnóstico médico e as
características físicas de base para a geração do sinal de ressonância.
PROPÓSITO
Compreender os conceitos envolvidos na geração do fenômeno ressonância magnética,
através dos conhecimentos históricos e dos fenômenos físicos relacionados ao átomo de
hidrogênio.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Identificar conhecimentos históricos e conceitos físicos relacionados ao fenômeno de
ressonância magnética
MÓDULO 2
Reconhecer os fenômenos físicos envolvidos no processo de ressonância ligados ao átomo
hidrogênio
INTRODUÇÃO
A ressonância magnética (RM) é uma modalidade médica revolucionária que utiliza campos
magnéticos e ondas de radiofrequência, a fim de produzir imagens de alto valor diagnóstico.
Devido à sua alta sensibilidade, a RM é capaz de diferenciar os tecidos e caracterizar
patologias em inúmeras regiões do corpo, através da utilização de vários tipos de ponderações,
sequências de pulso e agentes de contraste específicos.
A evolução tecnológica proporcionou grandes transformações a esta modalidade ao longo dos
anos. Dentre as transformações, estão a melhora da qualidade da imagem e a redução
significativa no tempo de exame. Atualmente, existem sistemas cada vez mais modernos que
permitem a realização de exames para análise anatômica, fisiológica e funcional de diferentes
sistemas do corpo.
A ocorrência do fenômeno de RM pode ser evidenciada pela junção de vários processos físicos
conhecidos, como o fenômeno da ressonância propriamente dito, o magnetismo e o
eletromagnetismo. A compreensão destes princípios básicos ajudará o entendimento futuro de
todos os processos existentes na produção de imagens.
A seguir, veremos os marcos históricos das principais fontes de trabalhos realizados por
pesquisadores de diversas aéreas, que proporcionaram no decorrer do tempo o surgimento de
uma nova modalidade de exames de diagnóstico por imagem, utilizada até os dias atuais.
MÓDULO 1
 Identificar conhecimentos históricos e conceitos físicos relacionados
ao fenômeno de ressonância magnética
FENÔMENO DA RESSONÂNCIA
 Balanço infantil e a relação da utilização do impulso próximo à frequência de oscilação do
balanço.
A ressonância é um fenômeno comum e observável no cotidiano e, com frequência, a
utilizamos sem perceber. Fazemos uso desse fenômeno para obter uma grande amplitude de
energia, como movimentos ou sons. Algumas vezes, podemos ouvir uma música ou estação de
rádio que gostamos, sintonizando diretamente na frequência da estação específica. Podemos
observar também em um parque infantil as crianças sendo balançadas pelos seus pais com
uma energia que representa uma frequência próxima à frequência do balanço.
No mundo moderno, com o avanço da tecnologia, muitas pessoas fazem uso do forno de
micro-ondas, onde este deposita nos alimentos uma energia eletromagnética específica, igual à
frequência de oscilação dos átomos dos alimentos, compostos de líquido, promovendo assim, o
aquecimento.
 Forno micro-ondas e a obtenção do fenômeno da ressonância para esquentar alimentos.
Em geral, a humanidade utiliza o fenômeno de ressonância em grande parte de suas atividades
cotidianas, para conseguir resultados satisfatórios.
O fenômeno de ressonância ocorre quando um objeto ou sistema oscilatório é exposto a uma
perturbação oscilatória que tem sua frequência próxima à própria frequência natural de
oscilação do sistema.
Desta forma, o objeto ou o sistema interage com a energia ou frequência aplicada
externamente e recebe força e energia externa, podendo até mesmo colapsar devido à
interação.
HISTÓRICO DA RM
Analisando a energia externa necessária para a obtenção do fenômeno de ressonância
magnética, podemos mencionar as ondas de rádio, que possuem frequência mínima de 3.000
GHz e são largamente utilizadas para a transmissão de dados e localização por meio de
radares.
 SAIBA MAIS
O brasileiro Roberto Landell de Moura foi a primeira pessoa a conseguir transmitir dados por
meio de ondas eletromagnéticas, abrindo espaço para a criação do rádio e do telefone.
ROBERTO LANDELL DE MOURA
Roberto Landell de Moura (1861 – 1928) foi um padre católico, cientista e inventor brasileiro.
Conhecido por estudos na área transmissão sem fio via ondas de rádio e luz.

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1864
As ondas de rádio foram, inicialmente, previstas pelo trabalho matemático de James Maxwell,
em 1864. Maxwell reportou propriedades ondulatórias da luz e similaridades em observações
elétricas e magnéticas. Ele então propôs equações que descrevem as ondas de luz e de rádio
como ondas de eletromagnetismo que viajam pelo espaço.
JAMES MAXWELL
James Clerk Maxwell (1831 — 1879) foi um físico e matemático britânico. É mais conhecido por
ter dado forma final à teoria moderna do eletromagnetismo, que une a eletricidade, o
magnetismo e a óptica.
1887
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Em 1887, o alemão Heinrich Hertz demonstrou existência das ondas eletromagnéticas de
Maxwell, gerando, experimentalmente, ondas de rádio em seu laboratório. Posteriormente,
muitas invenções foram criadas fazendo uso das ondas de rádio para transmitir informação
pelo espaço. Tais ondas, que em 1887 foram chamadas de "ondas indutivas" ou "ondas
aéreas" por Hertz, atualmente, são chamadas ondas hertzianas, em homenagem
a ele.
HEINRICH HERTZ
Heinrich Rudolf Hertz (1857 — 1894) foi um físico alemão. Hertz demonstrou a existência da
radiação eletromagnética criando aparelhos emissores e detectores de ondas de rádio.

Com isso, iniciou-se a jornada de interação das ondas de rádio com a matéria e,
consequentemente, com o corpo humano, gerando a possibilidade de obtermos exames de
imagem.
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A respeito do fenômeno da ressonância magnética, as publicações foram inicialmente feitas por
dois grupos de cientistas independentes, Felix Bloch e colaboradores, da Universidade de
Stanford e, Edward Purcell e colaboradores, da Universidade de Harvard. Eles ganharam, em
1952, o Prêmio Nobel de Física por esta descoberta, que, basicamente, reside no fato de que
núcleos processados em uma faixa fina de radiofrequência podem emitir um sinal capaz de ser
detectado por um receptor de rádio.
A primeira aplicação biológica foi proposta por Jasper Johns, que obteve sinais de animais
vivos somente em 1967. Entretanto, foi Paul Lauterbur, em 1973, quem modificou os
espectrômetros para fornecer sinais espaciais codificados através da variação linear do
campo magnético e obtiveram as primeiras imagens de um objeto não homogêneo, dois tubos
de água. A partir daí, a evolução da RM aplicada à medicina foi rápida.
PAUL LAUTERBUR
Paul Christian Lauterbur (1929 — 2007) foi um químico estaduniense. Partilhou o Nobel de
Fisiologia ou Medicina de 2003 com Peter Mansfield pelo seu trabalho sobre ressonância
magnética por imagem" (MRI).
ESPECTRÔMETROS
Instrumento óptico utilizado para medir as propriedades da luz em uma determinada faixa do
espectro eletromagnético.
As primeiras imagens humanas foram descritas por Sir Peter Mansfield em 1976, focalizando-
se mais nas mãos e no tórax.
PETER MANSFIELD
Peter Mansfield (1933 − 2017) foi um físico britânico. Foi agraciado com o Nobel de Fisiologia
ou Medicina de 2003, juntamente com o estadunidense Paul Lauterbur, por descobertas
fundamentais sobre o uso da ressonância magnética.
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
Posteriormente, em 1977, na cabeça e no abdômen.

Em 1983, depois de contínuas melhorias no software e hardware, os aparelhos de RM de corpo
inteiro apresentavam um sistema capaz de realizar exames, com imagens de ótima resolução
espacial em minutos.
Trabalhando de maneira independente, Bloch e Purcell observaram que, quando um tubo de
ensaio contendo amostra de uma substância pura era submetido a um campo magnético e
bombardeado por ondas de RF, os núcleos dos átomos se excitavam, ou seja, absorviam
energia das ondas de rádio,sintonizando-se a determinadas frequências específicas, as quais
poderiam ser detectadas por um rádio receptor.
 Felix Bloch.
 Edward Purcell.
Os sinais eram detectados e registrados em imagens espectroscópicas, correspondendo aos
valores característicos de frequência da substância da amostra. Desta maneira, foi observada a
primeira espectroscopia por RM. O mais antigo experimento biológico em RM de que se tem
notícia foi realizado na Universidade de Stanford (EUA), logo após a descoberta do fenômeno,
quando Bloch obteve um forte sinal de RM ao inserir o dedo na bobina de radiofrequência de
seu espectrômetro.
Em 1970, o médico Raymond Damadian observou em ratos que havia diferenças significativas
na resposta magnética entre tecidos normais e aqueles com tumores malignos. Quando ambos
os tecidos eram bombardeados por um pulso de RF ressonante, emitiam dois tipos de sinais
diferentes. Apesar de não ter conseguido adquirir o prêmio Nobel, ele fez o primeiro protótipo
de ressonância magnética (espectroscopia por ressonância magnética) denominado “The
Indomitable”. Em julho de 1977, obteve a primeira imagem com o tempo de 4 horas e 45
minutos. Anos depois, Damadian fundou a empresa Fonar, que em 1980 lançou a primeira
máquina comercial, sendo líder no mercado durante muito tempo.
RAYMOND DAMADIAN
Raymond Vahan Damadian (1936) é um médico e inventor estadunidense. É coinventor da
Ressonância magnética.
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No Brasil, o primeiro equipamento de RM foi instalado em 1986, no Hospital israelita Albert
Einstein, em São Paulo. Um equipamento Philips de 0,5 Tesla que, durante cerca de três anos,
foi o único em operação da América do Sul.
TESLA
Unidade de medição para a grandeza física intensidade de campo magnético.
A RM representa um dos mais significativos avanços tecnológicos do século XX no que se
refere a diagnóstico por imagem. É um sistema de aproveitamento das propriedades naturais
dos átomos existentes no corpo humano, onde o sinal surge a partir do centro do átomo
(núcleo) para criar uma imagem em duas ou três dimensões. Embora grande variedade de
diferentes tipos de núcleos possua momento angular (o que é fundamental para produzir o sinal
de RM), o hidrogênio (apenas um próton) é utilizado em larga escala para a produção de
imagens, em razão de sua abundância nos tecidos, em associação com o forte momento
magnético que possui. O sinal do hidrogênio é cerca de mil vezes superior a quaisquer dos
outros núcleos atômicos.
PRINCÍPIOS FÍSICOS
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 ATENÇÃO
A matéria é formada por átomos e a ressonância magnética estuda os núcleos desses átomos
ao se alinhar a um campo magnético constante e, posteriormente, interferir neste alinhamento
com o uso de radiofrequência. É necessário utilizar um pulso de radiofrequência que
corresponde à frequência próxima ou igual à frequência de precessão do hidrogênio.
FREQUÊNCIA DE PRECESSÃO
Oscilação do giro (spin) dos núcleos quando submetidos a um campo magnético externo.
Estudaremos a partir de agora alguns conceitos físicos fundamentais do magnetismo e das
radiações do espectro eletromagnético para a compreensão da obtenção do fenômeno de
ressonância e produção de imagens.
MAGNETISMO
A indução do magnetismo ou de um campo magnético pode ser observada através de ímãs
naturais ou artificiais. Estes possuem a propriedade de atrair ou repelir determinados objetos,
dependendo da composição destes objetos (suscetibilidade). Podem também repelir ou atrair
outros ímãs, dependendo da polaridade.
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Um ímã possui a capacidade de induzir ao redor de si mesmo um campo magnético, onde as
linhas do campo magnético saem de um polo a outro (norte para o sul).
Historicamente, a magnetita é o ímã natural mais antigo da humanidade e possui a
característica de ser o minério mais magnético da terra. Caso seja colocado um metal como o
ferro (alta suscetibilidade magnética) próximo à magnetita, este será atraído pelas linhas do
campo magnético do minério.
 ATENÇÃO
Ímãs são materiais naturais, porém através da tecnologia, é possível construir poderosos ímãs
por meio da utilização de corrente elétrica. Uma partícula carregada em movimento constante é
capaz de gerar ao redor de si mesmo um campo magnético.
Através desse conceito, quando induzimos corrente elétrica através de um fio condutor, é
gerado em torno desse fio um campo magnético proporcional à intensidade de corrente
elétrica. Cabe salientar que a corrente elétrica gera campo magnético e o campo magnético
também gera corrente elétrica, sempre proporcionais.
O campo magnético é de extrema importância em um equipamento de RM, pois este terá a
função de alinhar e produzir uma frequência oscilatória em núcleos em questão utilizados para
a produção de imagens.
Através do conhecimento dos valores da frequência oscilatória (precessão magnética) dos
núcleos, poderão ser feitas emissões de energia externa (radiofrequência), que possuem
valores iguais ou próximos aos valores da frequência dos núcleos.
 Limalhas de ferro sendo orientadas através das linhas de campo magnético do ímã.
ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
O espectro eletromagnético é a distribuição de ondas eletromagnéticas de acordo com sua
frequência. Também são denominadas como ondas hertzianas e popularmente conhecidas
como ondas de radiofrequência ou simplesmente ondas de rádio. Podem ser visíveis e não
visíveis, se propagando independentemente da presença de um meio material, de acordo com
sua frequência e comprimento de onda, possuem velocidade máxima igual à velocidade da luz,
referente à propagação no vácuo, ou seja, 300.000 km/s.
 Espectro eletromagnético.
O espectro eletromagnético visível é o que pode ser percebido pelo sistema visual humano.
Inicia-se na luz vermelha e termina na frequência da luz violeta. Assim, frequências de ondas
eletromagnéticas (oscilações formadas por campos elétricos e magnéticos variáveis), por
possuírem uma propagação no vácuo com a mesma velocidade da luz (300.000 km/s), não são
visíveis ao olho humano.
Dentre as ondas do espectro eletromagnético, no que diz respeito a aplicações médicas,
destacam-se as ondas de rádio com um comprimento de onda de até 103 metros, frequência
variante de 105 a 1010 Hz e energia de 10-7 eV; e os raios X com energia muito alta, podendo
implicar em ionização da matéria.
 ATENÇÃO
Pode-se relacionar a energia de uma onda eletromagnética com sua frequência/comprimento
de onda, ou seja, quanto maior a frequência, maior a energia e quanto maior o comprimento de
onda, menor a energia.
Então, podemos concluir que a energia é diretamente proporcional à frequência e inversamente
proporcional ao comprimento de onda, o que pode ser observado na equação:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Onde “E” é a energia, “F” a frequência e “λ” o comprimento de onda.
Podemos também definir a energia eletromagnética como hν (pronúncia: hni), em função do
conceito quantum (pacote de energia). Este conceito foi postulado por Max Plank, que atribuiu
um valor mínimo de energia a todo fóton, ou seja, uma energia mínima que toda onda
eletromagnética possui. Esse valor é conhecido como constante de Plank, sendo estimado em
6,63 x 10-34 Js (Joule-segundo). Assim, a energia específica de uma radiação eletromagnética
pode ser definida ao conhecermos sua frequência, através da equação:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
E = F
λ
E = h x ν
Onde “E” é a energia, “h” é a constante de Plank e “ν” é a frequência da onda.
Vejamos um exemplo:
Qual a energia de uma onda eletromagnética que apresenta uma frequência de 2 x 104 Hz?
 RESPOSTA
Solução:
E = hν,
então
Observe que cortamos os iguais na equação, ou seja, cortamos a unidade “segundo”. Lembre-
se de que Hz (Hertz) é igual a um ciclo por segundo. Quando tratamos de ondas
eletromagnéticas, não utilizamos a unidade Joule para suas energias, então, devemosconverter de Joule (J) para eletrovolt (eV) e sabemos que 1 eV é igual a 1,602 x 10-19 J, então:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Novamente, cortamos os iguais, nesse caso, o Joule, resultando numa energia de 8,278 x 10-11
eV, ou seja, a energia de uma onda eletromagnética com 2 x 104 Hz. Se observarmos a
frequência dessa onda e a figura “espectro eletromagnético”, podemos concluir também que se
trata de uma onda de rádio.
A radiofrequência ou onda de rádio é a energia oscilatória externa responsável pela obtenção
do fenômeno de ressonância magnética. A seleção de valores de radiofrequência próximas ou
iguais à frequência de precessão de núcleos produzidos por fortes campos magnéticos
produzirá o fenômeno de RM e será possível a obtenção de sinal para a produção de imagens.
E = (6, 63 × 10−34) Jsx 
(2×104)
s
E =  1, 326 x 10−29
J
E = 1, 326 × 10−29
Jx
 1eV
1,602×10−19
J
E = 8, 278 × 10−11
eV
QUANTUM E ONDAS DE
RADIOFREQUÊNCIA
ATOMÍSTICA
Um átomo consiste em uma região central denominada núcleo e uma região periférica
denominada eletrosfera. O núcleo de um átomo pode ser composto de prótons que contêm
carga elétrica positiva e nêutrons que não possuem carga elétrica. A eletrosfera pode ser
preenchida por diferentes quantidades de elétrons, que possuem carga elétrica negativa e
diferentes energias cinéticas e de ligação.
 Modelo atômico de Rutherford/Bohr.
Átomos são caracterizados por seu número atômico, que confere sua identidade química
(representado pela letra Z maiúscula, corresponde ao número de prótons existentes no núcleo
dos átomos, Z=P) e seu número de massa, somatório de prótons e nêutrons do núcleo,
geralmente, representado por um número par. Porém, em alguns casos, podemos ter isótopos
ou até mesmo núcleos com números de massa ímpar (número diferente de prótons e
nêutrons), e esses são os mais importantes para responderem a campos magnéticos externos
(núcleos ativos em RM).
VERIFICANDO O APRENDIZADO
MÓDULO 2
 Reconhecer os fenômenos físicos envolvidos no processo de ressonância ligados ao átomo
hidrogênio
HIDROGÊNIO E SPIN
O hidrogênio é o elemento químico mais abundante no corpo humano, de número atômico 1 e
massa igual a 1. Este elemento possui a característica de se comportar como um pequeno ímã,
devido ao movimento do seu próton, respondendo a um campo magnético externo, quando
exposto.
 Tabela periódica.
O hidrogênio é um átomo constituído, basicamente, por uma carga positiva em seu núcleo
(próton) e uma carga negativa em sua atmosfera (elétron). Os átomos de hidrogênio se
movimentam de algumas formas possíveis: os elétrons giram em torno do seu próprio eixo
(spin), os elétrons orbitam o núcleo e o núcleo gira em torno do próprio eixo (spin nuclear).
 Átomo de hidrogênio.
O hidrogênio é o átomo mais encontrado nas moléculas da água, nos quais dois átomos de
hidrogênio se ligam a um átomo de oxigênio (H2O), e também nas moléculas de gordura, nas
quais os átomos de hidrogênio se ligam com átomos de oxigênio e carbono e o número de
constituinte depende do tipo de lipídio.
VETOR DE MAGNETIZAÇÃO
 ATENÇÃO
O princípio da RM baseia-se no movimento de spin de núcleos específicos. Em núcleos com
massa ímpar, o sentido dos spins não é igual, de maneira que o núcleo em si apresenta spin
efetivo ou momento angular (núcleos ativos em RM). Os núcleos ativos em RM caracterizam-se
pela tendência de alinhar seus eixos de rotação a um aplicado campo magnético.
A lei de indução estabelecida por Michael Faraday faz referência às forças de movimento,
magnetismo e carga elétrica e afirma que, se tiver duas delas, a terceira é induzida. Núcleos
ativos em RM atingem, automaticamente, um momento magnético e se alinham a um campo
magnético externo. O prótio (isótopo do hidrogênio) é um núcleo ativo utilizado em RM clínica.
Um campo elétrico é criado quando uma partícula com carga elétrica se movimenta. O núcleo
de hidrogênio tem uma carga positiva em movimento, portanto, tem um campo magnético
induzido em torno dele e atua como pequeno magneto contendo um polo norte e um polo sul
de força igual. Cada eixo é representado por um momento magnético e é aplicado no princípio
da ressonância magnética.
O momento de cada núcleo tem propriedades de tamanho e sentido (vetoriais). Essa
propriedade vetorial é representada por uma seta, onde o sentido designa o sentido do
momento magnético e o tamanho designa o tamanho do momento magnético.
Exemplos de grandezas vetoriais: força, aceleração, velocidade, campo magnético e elétrico.
 Vetor de magnetização.
O alinhamento do núcleo do hidrogênio se dá quando este é exposto a um forte campo
magnético estático externo, fazendo com que o núcleo que tem uma quantidade alta de energia
em relação ao campo seja alinhado de forma antiparalela. Estes núcleos são denominados de
spin-down. Os núcleos de baixa energia se alinham na direção ao campo externo e são
denominados de spin up. Essa relação é definida com dependência da potência do campo
magnético externo e do nível de energia térmica do núcleo.
 Núcleos de baixa energia (spin up - paralelos) e alta energia (spin down - antiparalelos).
O momento magnético efetivo do núcleo do hidrogênio produz um vetor magnético chamado de
vetor de magnetização efetivo (VME ou M0) que reflete o equilíbrio entre os núcleos de alta e
baixa energia.
 A - Alinhamento aleatório nenhum campo magnético. B - Vetor de magnetização efetiva;
núcleos spin down e spin up.
Para que haja uma resposta ao campo magnético, é necessário que o núcleo seja ativo, tendo
momento angular, caracterizado pela tendência de alinhar seus eixos de rotação a um campo
magnético aplicado.
 ATENÇÃO
Portanto, o hidrogênio, por ter em sua estrutura química apenas um próton com carga elétrica
positiva, em movimento constante, é o elemento de escolha para a produção de imagens por
ressonância magnética para diagnóstico, preenchendo todos os requisitos necessários para
responder a campos magnéticos aplicados externamente.
EMBORA OS NEUTROS NÃO TENHAM CARGA
ELÉTRICA EFETIVA, SUAS PARTÍCULAS
SUBATÔMICAS NÃO APRESENTAM UM ARRANJO
UNIFORME SOBRE SUA SUPERFÍCIE, E ESSE
DESEQUILÍBRIO PERMITE QUE O NÚCLEO EM QUE SE
LOCALIZA O NÊUTRON SEJA ATIVO EM RM,
CONTANTO QUE O NÚMERO DE MASSA SEJA ÍMPAR.
O ALINHAMENTO É DETERMINADO COMO O
SOMATÓRIO DOS MOMENTOS MAGNÉTICOS
NUCLEARES E EXPRESSO COMO UMA GRANDEZA
VETORIAL. A FORÇA DO MOMENTO MAGNÉTICO
TOTAL É ESPECÍFICA PARA CADA NÚCLEO E
DETERMINA A SENSIBILIDADE À RESSONÂNCIA
MAGNÉTICA.
(WESTBROOK, 2013, p.3)
PRECESSÃO
O hidrogênio apresenta um movimento de rotação que denominamos de spin nuclear (rotação
em torno do próprio eixo). Tal movimento, quando sobre a ação do campo magnético externo
(B0), produz uma oscilação dos momentos magnéticos do hidrogênio, a qual é denominada
precessão (também pode ser definida como a distorção do spin nuclear). Esse movimento
secundário do núcleo do hidrogênio faz com que ele tenha um movimento circular em torno do
campo magnético, chamado também de trajetória precessional.
A velocidade com que o átomo de hidrogênio gira, “cambaleando”, é denominada frequência
precessional.
 Vetor de momento magnético associado a um próton de hidrogênio.
O valor da frequência precessional é chamado de equação de Larmor e é calculado através da
seguinte relação:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Onde ω0 é a frequência de precessão (Larmor), λ é a razão giromagnética (MHz/T) e B0 é o
valor do campo magnético expresso em Tesla (T).
ω0 = λB0     (1)
 Precessão de população de núcleos spin up e spin down em direção ao campo magnético
B0.
ÂNGULO DE INCLINAÇÃO
Por consequência do equilíbrio dinâmico, onde núcleos de baixa energia se tornam energéticos
por absorverem a energia do campo externo que é fornecida durante a aplicação do pulso de
radiofrequência, esses núcleos “pulam” para o lado mais energético se juntandoà população
de alta energia. Isso faz com que o VME se afaste do alinhamento em relação a B0, pois o
VME reflete o equilíbrio entre spin down e spin up. Esse fenômeno faz com que o Vetor de
magnetização efetiva não fique mais paralelo ao campo, e crie um ângulo em relação a ele,
chamado de ângulo de inclinação ou flip angle.
 Ângulo de inclinação.
A MAGNITUDE DO ÂNGULO DE INCLINAÇÃO
DEPENDE DA AMPLITUDE E DA DURAÇÃO DO PULSO
DE RF. EM GERAL, O ÂNGULO DE INCLINAÇÃO É DE
90°, ISTO É, O VME RECEBE ENERGIA SUFICIENTE DO
PULSO DE RF PARA MOVER-SE 90° EM RELAÇÃO A
B0. ENTRETANTO, COMO O VME É UM VETOR, MESMO
QUE SEJAM USADOS ÂNGULOS DIFERENTES DE 90°
EXISTIRÁ SEMPRE UM COMPONENTE DE
MAGNETIZAÇÃO EM UM PLANO PERPENDICULAR A
BO.
(WESTBROOK, 2013)
Para um campo magnético de 1,5 T e na temperatura média do tecido humano, a diferença
entre os spins que ocupam o estado de menor energia e o de maior energia é de,
aproximadamente, 5 para 1 milhão. Do ponto de vista prático, é somente com estes cinco spins
resultantes que poderemos trabalhar para produzir sinal detectável na bobina.
FASE
A magnetização transversa ao campo ocorre quando os núcleos recebem força suficiente para
que o vetor de magnetização efetiva saia do plano longitudinal para o transversal. O termo fase
representa a posição de cada momento magnético na trajetória precessional em relação ao
campo (B0). Quando o momento magnético do núcleo de hidrogênio se move em fase, um em
relação aos outros, podemos dizer que está coerente ou em fase. Quando esses não estão na
mesma posição em relação à trajetória precessional, é denominado fora de fase ou incoerente.
 Esquerda – fora de fase; direita – em fase.
 As aplicações dos pulsos de RF causam transferência de energia para o VM, desviando o
alinhamento para o plano transversal, quando for 90° e refasamento quando for 180°. Além de
fazer com que os núcleos precessem em fase no plano transversal.
SINAL DE RM
O sinal de ressonância se dá ao fato de termos uma bobina receptora dentro da sala com o
campo magnético e nessa bobina ser induzida uma voltagem, segundo a Lei de Faraday. O
sinal será frutificado quando a magnetização em fase atravessar essa bobina. A frequência de
sinal é a mesma frequência da equação que citamos acima, a equação de Larmor.
A energia da frequência precessional do hidrogênio na potência do campo magnético
corresponde à faixa de radiofrequência do espectro eletromagnético. É necessário que seja
aplicado um pulso de RF exatamente na mesma frequência de Larmor do hidrogênio para que
venha a obter ressonância do hidrogênio.
PARA QUE UMA CORRENTE ELÉTRICA SEJA
INDUZIDA EM UMA BOBINA POSICIONADA DE FORMA
PERPENDICULAR AO PLANO TRANSVERSAL, É
NECESSÁRIO QUE O VETOR MAGNETIZAÇÃO COMO
UM TODO, OU PARTE DELE, ESTEJA NO PLANO
TRANSVERSAL E POSSUA COERÊNCIA DE FASE. SE
TODOS OS MOMENTOS MAGNÉTICOS INDIVIDUAIS
FOREM DESVIADOS EM 90º PARA O PLANO
TRANSVERSAL E TODOS ESTIVEREM PRECESSANDO
NA MESMA POSIÇÃO (MESMA FASE), TEREMOS O
MÁXIMO DE SINAL INDUZIDO NESTA BOBINA.
(MAZOLLA, 2009)
 Captação de sinal em RM.
SINAL DE DECLÍNIO DE INDUÇÃO LIVRE
(DIL)
Quando o pulso de radiofrequência é desligado, o VME tenta se realinhar com B0 e, para isso,
o núcleo do hidrogênio terá de perder energia no plano transverso, liberando-a para o meio
externo, o nome dado a esse fenômeno de perda de energia do núcleo de hidrogênio é
relaxamento.
 ATENÇÃO
O relaxamento leva à recuperação, havendo deslocamento da resultante longitudinal. Após o
término de emissão das ondas eletromagnéticas, o átomo retornará à sua posição natural,
liberando gradualmente a energia absorvida em forma de sinal elétrico. Logo, a indução de
sinal será reduzida na bobina receptora e este processo é chamado de decaimento de indução
livre.
Com a aplicação de um pulso de RF de 90°, por exemplo, a magnetização é jogada no plano
transversal e passa a induzir uma tensão elétrica na bobina de frequência (sinal de RM).
Quando encerra a aplicação do pulso de RF, o sinal gradualmente decai como resultado do
processo de relaxação ou de retorno do vetor magnetização para o equilíbrio, ou seja, para o
alinhamento com B0.
O FORMATO DO SINAL INDUZIDO É O DE UMA ONDA
SENDO AMORTECIDA.
(MAZOLLA, 2009, p. 4)
 Retorno da magnetização para o alinhamento após a aplicação de um pulso de RF de 90º.
RECUPERAÇÃO
Após a busca pela condição de equilíbrio, os hidrogênios apresentam comportamentos
diferentes quanto ao retorno à condição original, visto que o corpo humano é ligado a diversos
tecidos de diferentes composições. A recuperação T1, também denominada de spin lattice
relaxation, tem sua taxa de recuperação, caracterizada como um processo exponencial
necessário para que haja uma recuperação de 63% do tecido. A relaxação dos spins que gera
o SLR é causada pelas trocas de energia entre spins e sua vizinhança (rede).
 Magnetização longitudinal.
A principal característica dos hidrogênios que apresentam comportamentos diferentes quanto
ao retorno à condição de equilíbrio está relacionada à sua posição nos tecidos. Os hidrogênios
ligados à água apresentam tempos longos de recuperação longitudinal, enquanto os
hidrogênios ligados à gordura recuperam mais rapidamente essa condição. Tais características
fazem a diferenciação dos tecidos biológicos nas imagens ponderadas em T1.
DECAIMENTO T2
O decaimento T2 é o resultado da perda de magnetização transversa coerente em decorrência
da interação dos núcleos vizinhos com o campo magnético, denominado também “relaxamento
spin-spin”. O tempo de relaxação T2 de um tecido é o tempo necessário para que permaneçam
apenas 37% da magnetização longitudinal e tenha uma perda de 63%.
 Decaimento-magnetização transversal.
Quando obtemos imagens quânticas características do decaimento da magnetização
transversal (T2), a imagem é influenciada por essas características, apresentando-se hiper
intensas (claras). Tecidos como vísceras, tecidos musculares, parênquimas em geral, têm a
tendência de ter pouco sinal e, com isso, apresentam-se claros.
FENÔMENOS FÍSICOS ENVOLVIDOS NO
PROCESSO DE RESSONÂNCIA LIGADOS
AO ÁTOMO HIDROGÊNIO
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Tempo T2 vs T2*
Pelas diferenças de composição na anatomia do corpo humano, como também diferenças de
fabricação de equipamentos e diferenças de fabricação de magneto, podemos identificar
distúrbios de homogeneidade de sinal.
 ATENÇÃO
Essas variações do campo magnético e particularidades anatômicas causam certa defasagem
nos momentos magnéticos, aumentando a relaxação no plano transversal e acelerando o
decaimento do sinal de indução livre. Definimos essa constante como T2 estrela (T2*), que irá
caracterizar contraste de imagens diferentes, em diferentes tecidos.
Tabela: Tempos de relaxação para diferentes tecidos.
Tecido T1 (ms) T2 (ms)
Substância branca 790 90
Substância cinzenta 920 100
Líquido cefalorraquidiano 4000 2000
Sangue (arterial) 1200 50
Parênquima hepático 490 40
Miocárdio 870 60
Músculo 870 50
Lipídios (gordura) 260 80
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Revista de Física Médica, 2009.
A diferença de contraste pode ser observada na tabela acima, que representa os tempos de
relaxação (aplicados em um campo de 1,5 tesla). Isto faz com que a ressonância magnética
seja um método de total diferencial para visualização de tecidos anatômicos.
 PODCAST
VERIFICANDO O APRENDIZADO
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Considerando todas as questões abordadas no tema, é possível compreender a importância da
contribuição de diversos pesquisadores em diferentes áreas de estudo no ramo da física, que
possibilitaram o desenvolvimento dos primeiros equipamentos de ressonância magnética. É
importante notar que não houve uma descoberta de uma modalidade de imagens, e sim uma
evolução de conhecimentos que culminou na ideia de utilização de campos magnéticos e
ondas de radiofrequência para a produção de imagens de alta qualidade diagnóstica. Logo,
podemosconcluir também que o conhecimento de todos os processos introdutórios
necessários para a obtenção do fenômeno da ressonância é de grande valia para o
entendimento de toda a parte física envolvida no processo de aquisição e contraste nas
imagens produzidas por ação do fenômeno de ressonância magnética.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
BONTRAGER, K. L.; LAMPIGANO, J. P. Tratado de Posicionamento Radiográfico e
Anatomia Associada. 8. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015
FERREIRA, F. G. M.; NASCIF, M. S.; THOMAS TOTH T. L.; HAMBERG, L. M.; BLAKE, M. A.;
SHEPARD, J.; SAINI, S. Manual de Técnicas em Ressonância Magnética. Rio de Janeiro:
Rubio, 2011.
MAZOLLA A. A., Ressonância magnética: princípios de formação da imagem e aplicações
em imagem funcional. Revista de Física Médica, 2009.
NÓBREGA, A. I. Técnicas em Ressonância Magnética Nuclear. São Paulo: Atheneu, 2006.
WESTBROOK, C.; ROTH, C. K.; TALBOT, J. Ressonância Magnética: Aplicações práticas. 4.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.
EXPLORE+
Para saber mais sobre ressonância em campo magnético, leia o artigo:
Ressonância não linear de uma bússola em campos magnéticos, dos autores Finazzo,
Tamborilo e Suaide.
Para saber mais sobre bases físicas da ressonância magnética, leia o artigo:
Imagem por ressonância magnética: princípios básicos, de Maria Cristina Ferrarini Nunes
Soares HageI e Masao Iwasaki.
CONTEUDISTA
Anderson Costa do Rosário
 CURRÍCULO LATTES
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