Aula de Ressonância Magnética - Parte 1 ppt

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Ressonância Magnética
Prof: Tr. Vinícius José Barroso Ribeiro
História
A ressonância nuclear magnética (RNM) foi descoberta em 1946 por Felix Bloch e Edward Purcell, inicialmente para fins industriais.
Somente em 1977, Raymond Damadian, introduziu a ressonância magnética como método de diagnóstico por imagem aplicado à medicina (IRM = Imagem por Ressonância Magnética).
Definição
A obtenção de imagens através de ressonância magnética pode ser definida como o uso de campos magnéticos e ondas de rádio freqüência (RF) para obter uma imagem matematicamente reconstruída. Essa imagem representa diferenças entre vários tecidos do paciente no número de núcleos e na freqüência em que esses núcleos se recuperam da estimulação por ondas de RF na presença de um campo magnético. 
Comparação
A imagem radiológica envolve a interação dos RX com os elétrons que circundam os núcleos dos átomos, enquanto a IRM envolve a interação de ondas de RF e campos magnéticos estáticos apenas com os núcleos dos átomos.
Enquanto a TC e a radiografia convencional medem a atenuação do feixe de RX, a RM usa uma técnica que estimula o corpo a produzir um sinal de RF e usa uma antena ou bobina de recepção para medir esse sinal.
Produz melhor resolução de contraste entre tecidos moles e por não utilizar radiação ionizante, a RM é considerada mais segura do que a TC e a radiologia convencional em termos de dano tissular biológico. 
Princípios Físicos Gerais
Determinados núcleos no corpo recebem e reemitem ondas de RF específicas quando esses núcleos estão sob a influência de um campo magnético. 
Esses sinais de rádio reemitidos contêm informação sobre o paciente que é capturada por um receptor ou antena. 
O sinal elétrico da antena é transmitido através de um conversor "analógico-digital" e a seguir para um computador, onde uma imagem do paciente é reconstruída matematicamente. 
Núcleos Utilizados
Nem todos os núcleos de átomos respondem aos campos magnéticos.
Apenas os elementos químicos que possuem número ímpar de prótons ou nêutrons servem para a RM.
Átomos apropriados para RM: Hidrogênio, Carbono, Nitrogênio, Oxigênio, Flúor, Sódio, Fósforo e Potássio.
Spin
As partículas elétricas, prótons e elétrons, possuem um movimento giratório em torno do próprio eixo. Ou seja, os prótons giram como se fossem planetas. Este movimento acaba por fazer com que os elétrons e prótons transformem-se em pequenos imãs. A essa rotação se dá o nome de Spin.
Precessão
A obtenção de imagens por RM é possível porque um núcleo magnético oscilará ao redor de um forte campo magnético estático.
O fenômeno de precessão ocorre sempre que uma força externa age sobre um objeto em rotação.
Campo Magnético
O campo magnético é aplicado sobre os átomos do corpo humano.
Tem como objetivo alinhar todos os prótons para que os mesmos realizem movimentos uniformes.
O campo varia de equipamento para equipamento e situa-se na faixa de 0,1 até 2 Teslas.
Emissão de sinal de Rádio
Após a aplicação do campo magnético estático, a precessão dos prótons no paciente pode ser ainda mais alterada por ondas de rádio.
O efeito da onda de rádio é levar o núcleo a oscilar em um ângulo maior.
Quanto mais tempo a onda de rádio é aplicada ao paciente, maior o ângulo de precessão.
Ressonância
As ondas de RF são aplicadas em pulsos ao paciente, devendo as mesmas serem aplicadas em ressonância com os prótons em precessão.
Enquanto o próton gira, a emissão das ondas de RF devem estar no tempo apropriado para ter efeito máximo para forçar o próton para fora do campo magnético estável.
As ondas se encontram na faixa de 1 a 100 MHz.
Recebimento do sinal de RM
O próton é um pequeno magneto que ao girar emite ou cria ondas eletromagnéticas.
Esta ondas emitidas dentro do tecido humano são captadas por uma antena ou bobina receptora.
O sinal elétrico obtido é enviado a um computador que utilizará técnicas matemáticas semelhantes a da TC para reconstruir a imagem do paciente.
Relaxamento
Quando o pulso de ressonância cessa, todos os prótons estão em precessão juntos e em fase.
Quando o pulso de RF é desligado os prótons começam a retornar a uma configuração mais aleatória em um processo chamado relaxamento.
A medida que as partículas relaxam o sinal de ressonância enviado diminui.
A velocidade de relaxamento fornece-nos informações sobre diferentes tecidos e processos patológicos.
O relaxamento é dividido em dois tipos, denominados relaxamentos T1 e T2.
Relaxamento T1 e T2
T1: Ocorre quando as rotações começam a precessão em ângulos cada vez menores, isto é, de uma precessão quase horizontal a uma mais vertical (relaxamento longitudinal). É a orientação dos prótons em relação ao campo magnético estável.
T2: Ocorre quando as rotações começam a precessão fora de fase entre si (relaxamento transversal). É a orientação dos prótons em relação aos outros.
Densidade Spin ou Protônica
Um sinal mais forte será recebido se a quantidade de núcleos de hidrogênio presente em um determinado volume de tecido for maior.
Determinado pelo número de núcleos de hidrogênio por unidade de volume.
Gradiente de Campos Magnéticos
Possibilita alteração da intensidade do campo magnético através de determinada região ou corte de tecido corporal.
A aplicação dos gradientes fazem com que diferentes regiões do paciente produzam sinais de RM em freqüências diferentes
Essa alteração permite que o sistema de RM receba apenas o sinal de ressonância dos núcleos dentro daquela região ou corte pré-selecionado permitindo ao computador produzir imagem única do paciente.
Força do sinal de RM
Enquanto na radiologia convencional e na TC a densidade física e o número atômico dos tecidos determinam a aparência da imagem, na RM a taxa de recuperação dos núcleos após a aplicação de ondas de rádio é o fator mais importante na determinação da imagem 
Os fatores primários que determinam a força do sinal e, conseqüentemente, o brilho de cada parte da imagem ou o contraste da imagem são a densidade Spin e a taxa de relaxamento T1 e T2.
Componentes
Magnetos
Produz o potente campo magnético estático ao redor do qual os prótons estão em precessão.
Tesla = unidade de intensidade do campo magnético.
Tipos: Magnetos resistivos, magnetos permanentes e magnetos supercondutores.
Magnetos Resistivos
Funciona segundo o princípio do eletromagneto.
Exigem grandes quantidades de energia elétrica para produção do campo magnético.
Necessita de sistema eficiente de dissipação do calor.
Produzem campos de até 1 tesla.
Magnetos Permanentes
Menor custo que os magnetos resistivos (Não existe energia elétrica nem sistema de refrigeração).
Utilizado para construções de magneto de campo aberto.
Produzem campos de até 0,3 tesla.
Possui a desvantagem de ser impossível “desligar” a força do campo magnético.
Magnetos Supercondutores
Funciona segundo o princípio do eletromagneto.
Possui custo elétrico menor, porém custo de refrigeração maior que nos magnetos resistivos.
Possui intensidade de campo de até 2 teslas.
Sistema de RM aberto
São sistemas mais lentos, exigindo assim tempos de exame maiores.
Esses tipos abertos são úteis para crianças ou adultos com claustrofobia.
Bobinas de Gradiente
Causa a precessão dos prótons em velocidades diferentes,em diferentes localizações no paciente. 
Permite a aquisição de imagens nos planos axial, coronal e sagital.
Estão localizados dentro do magneto principal.
Um sistema de RM contem 3 tipos de bobinas de gradiente: X, Y e Z.
Bobinas de Radiofreqüência
Essas bobinas agem como antenas para produzir e detectar as ondas de rádio que são denominadas de “sinal” de RM.
Sistema de suporte eletrônico
Controlam o suprimento de energia, voltagem e corrente elétrica para o sistema e recebem o sinal de RF vindo das bobinas.
Computador e Monitor
Processam os dados transformando-os em imagens que serão visualizados no monitor.
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