RMN- Ressonância Magnética Nuclear

Prévia do material em texto

� PAGE \* MERGEFORMAT �5�
RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR
Soray Salete Pereira dos Santos Calegari 
Professor-Cleber de Souza
Centro Universitário Leonardo da Vinci - UNIASSELVI
Curso Licenciatura em Ciências Biológicas (BID 0186) – Prática do Módulo III
07/07/2012
RESUMO
Desde a descoberta do RX em 1895, a busca por diagnósticos mais precisos com o objetivo de auxiliar a medicina e a ciência como um todo, nos trouxe exames como a ultrassonografia, tomografia até chegar a RMN, ressonância magnética nuclear. Fenômeno este, físico de troca de energias (ondas magnéticas) e corpos em movimento. Seguindo os conceitos de estudiosos como o físico Isidor Issac, prêmio Nobel em 1944, outros cientistas aprimoraram a capacidade de diagnosticar patologias com o equipamento de RMN associado à tecnologia. É um sistema complexo físico que utiliza meios de contraste que auxiliam a visualização do meio patológico para os meios saudáveis. Estas imagens são enviadas ao computador, comparando seria como se a parte anatômica do paciente fosse fatiada em finíssimas camadas. É o melhor método de imagem para avaliação das estruturas internas e articulações. Porém, como acontece o processo de envio destas imagens? Dentre os elementos químicos, o hidrogênio, muito abundante no corpo humano é o que ativa a troca de energia em meio ao campo magnético, como se fosse um ímã, por isso é o mais indicado na obtenção de imagens. Existem também contraindicações, mas a maioria dos pacientes sob orientação médica poderá fazer uso dessa tecnologia em favor a sua saúde. 
 
Palavras-chave: Diagnósticos. Medicina. Patologias. 
1. INTRODUÇÃO
	A busca por diagnósticos cada vez mais precisos, aprimorou de maneira significativa, a produção de imagens médicas e industriais, tornando esta prática indispensável a diversos seguimentos.
	Com o avanço da tecnologia, os computadores passaram ser aliado nas práticas médicas. Novos métodos de diagnósticos por imagem utilizando o raios-X, como ultrassons e campos magnéticos foram desenvolvidos. A ressonância nuclear magnética (RMN) é na atualidade o que há de mais moderno e preciso. A RM associa a informática ao equipamento que produz imagens digitais do corpo humano em alta definição.
	Os conceitos sobre a RM tiveram início na década de 20, porém foi a partir da década de 30 que o físico Isidor Issac Rabi, da Universidade de Columbia, publicou suas experiências. Numa pesquisa pioneira, afirmou que um campo magnético associado a ondas do rádio fazia com que os núcleos dos átomos “se agitassem”, propriedade conhecida como ressonância magnética. Por sua contribuição à ciência, Rabi ganhou o Prêmio Nobel, no ano de 1944. Em meados dos anos 70, na Universidade Estadual de NY, o professor químico Paul Lauterbur, e na Universidade de Nottingham Inglaterra, o professor de física Peter Mansfield, aprimoraram estudos e descobriram uma nova técnica de diagnóstico por imagem chamada de ressonância magnética nuclear. No ano de 1980 produziram o primeiro scanner de RMN.
	O físico Seiji Ogawa, trabalhando no Bell Laboratories, Nova Jersey, década de 90, enquanto realizava estudos com animais descobriu que podia usar contrastes na quantidade de oxigênio para mapear as imagens da atividade cerebral em um exame normal de RM. Com esta descoberta os especialistas, determinam as partes do cérebro que estão sendo irrigadas por sangue e por isso são mais ativas, método conhecido como RMNf (Ressonância Magnética Nuclear funcional). Este analisa o fluxo sanguíneo no cérebro para detectar as áreas de atividade. Essas mudanças no fluxo, que são capturadas em um computador, ajudam os médicos a compreender melhor a forma como o cérebro funciona,buscando um diagnóstico ainda mais preciso.
	Foi no ano de 1990 que teve inicio a formação de profissionais para atuarem nessa área, no Brasil. Porém, somente os alunos mais dedicados e interessados se destacaram e se mantiveram, nessa jornada acadêmica. Por conta destes, hoje temos informações sobre como se dá a formação de imagens, os meios de contraste, segurança em RM, contra indicados e riscos potenciais e demais dúvidas sobre o sistema de ressonância magnética nuclear.
2. PRINCIPIOS FÍSICOS DE RMN E IRM
A RM (ressonância magnética) é um fenômeno físico de troca de energia (ondas magnéticas) e corpos em movimento. Para que ocorra o fenômeno, a frequência das ondas magnéticas deve estar exatamente igual à frequência de movimentos de corpos. Os pesquisadores Luzyanin e Abrantes (2010, p.25), descrevem a RM da seguinte forma:
A Ressonância Magnética Nuclear é uma técnica analítica versátil que pode ser utilizada 
desde a análise de compostos químicos simples à elucidação estrutural e investigação da 
dinâmica de proteínas e imagiologia de órgãos de seres vivos de um modo não invasivo e 
não destrutivo. [...] esta técnica apresenta algumas aplicações nas áreas da Química Farmacêutica e Imagiologia Médica. A Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é uma técnica analítica que permite obter informação estrutural e dinâmica sobre a matéria, e que se baseia na detecção das propriedades magnéticas dos núcleos.
	Ou ainda como descreve o professor e físico Mazzola (2009,p.117) sobre a IRM:
A IRM é, resumidamente, o resultado dainteração do forte campo magnético produzido pelo equipamento com os prótons de hidrogênio do tecido humano, criando uma condição para que possamos enviar um pulso de radiofrequência e, após, coletar a radiofrequência modificada, através de uma bobina ou antena receptora. Este sinal coletado é processado e convertido numa imagem ou informação.
O som do rádio é um dos exemplos mais conhecidos de ressonância. No rádio a frequência da emissora deve estar na mesma faixa que a do aparelho, para que possamos ouvir então, o sinal que está sendo transmitido. Tecnicamente: “O fenômeno de ressonância aplicado ao diagnóstico por imagem baseia-se na troca de energia entre átomos de hidrogênio com ondas eletromagnéticas provenientes de campos magnéticos oscilatórios”. (NÓBREGA, 2006, p.01).
Figura1 – O fenômeno da ressonância magnética nuclear. Quando núcleos expostos a um campo magnético intenso (seta a cheio) são também expostos à radiação electromagnética na frequência rádio (seta ondulada) (à esquerda), os núcleos “saltam” para outra orientação (ao centro). Ao retomarem a sua orientação original emitem uma radiação característica. .(LUZYANIN E BRANTES,2010,p.26)
Figura 2- A amostra contém núcleos ativos, dispostos de forma aleatória. Após aplicação de um campo magnético (estático), os núcleos alinham-se na direção do campo magnético. Um emissor de radiações electromagnéticas na frequência rádio emite uma sequência de ondas com diferentes frequências. Quando a frequência de ressonância do núcleo (também designada por frequência de Larmor) é atingida, os núcleos “saltam” para outra orientação. Ao retornarem a sua orientação original emitem uma radiação que é detectada originando um sinal elétrico (designado por sinal FID). O tratamento matemático deste sinal, aplicando a transformada de Fourier (FT), origina um espectro de sinal em função da frequência aplicada com os sinais correspondentes aos núcleos em estudo, que se designa por espectro de RMN .(LUZYANIN E BRANTES,2010,p.26).
2.1 PROPRIEDADES DA RESSONÂNCIA
	Quanto às propriedades da RMN, inicia-se na interação entre um átomo em um campo magnético externo. O professor e físico Mazzola da PUCRS (2009, p.118) explica , “que a RMN é o fenômeno em que partículas contendo momento angular e momento magnético exibe um momento de precessão quando estão sob ação de um campo magnético”.
Figura 3- Prótons de hidrogênio sob ação do campo magnético externo aplicado. Os prótons se distribuem em dois níveis de energia, sendo que um pequeno número maior de prótons se alinha paralelamente. (MAZZOLA,2009,p.118)
Entre os principais átomos que compõe o tecido humano, o hidrogênio ”[..] é amplamente distribuído nos tecidos biológicos e por suas características em responder a campos magnéticos externos como se fosse um pequeno ímã[...]” (NOBREGA,2006,P.01), é o mais indicado para obtenção de imagem. O hidrogênio é o elemento mais simples da tabela periódica possui como núcleo o próton, carregado positivamente. Além disso, apresenta movimento de rotação em torno de seu próprio eixo (spin nuclear). O movimento de rotação spin nuclear, quando sofre ação do campo magnético externo, altera as suas características passando a descrever um movimento de rotação conhecido por precessão (comparado a um pião). Em seu estado energizado, irá liberar esta energia na forma de sinal de ressonância magnética nuclear. 
Figura 4 – Representação de um núcleo a rodopiar como um pião (à esquerda), que se comporta como um 
 magneto tendo um pólo sul e um pólo norte (à direita). (LUZYANIN, ABRANTES,2010,p.117).
Por isso o hidrogênio é escolhido para utilização em imagiologia de ressonância magnética (IRM), em diagnósticos médicos. Segundo Mazzola (2009,p.118) são três os motivos básicos:
• é o mais abundante no corpo humano: cerca de 10% 
do peso corporal se deve ao hidrogênio
• 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.
Para explicar de maneira simplificada, como a ressonância age no momento do exame de diagnóstico por imagem RM, Mazzola decreve:
Quando o paciente é posicionado no interior do magneto e fica sob ação de um 
campo magnético [...] os prótons de hidrogênio irão se orientar de acordo com 
a direção do campo aplicado, como se fossem pequenas bússolas, que apontariam 
seu norte marcado na agulha para o sul magnético, os prótons de hidrogênio apon-
tam tanto paralelamente quanto antiparalelamente ao campo. As duas orientações 
representam dois níveis de energia que o próton pode ocupar: o nível de baixa 
energia alinhamento paralelo) e nível de maior energia (alinhamento antiparalelo).
Então, a leitura do sinal de RM é feita pelo sistema no momento de amplitude máxima do eco e o seu resultado é armazenado na memória do computador numa área denominada espaço K. Cada sequência de excitação 90º/180º/sinal preenche uma linha do espaço K, de forma que para se construir uma imagem de matriz 256 x 256 serão precisas 256 leituras diferentes. É como se a parte do corpo a ser analisada fosse cortada em fatias extremamente finas obtendo imagens e criando modelos tridimensionais de órgãos e tecidos para descobrir anormalidades e diagnosticar doenças. O computador então, de posse dessas informações, reconstrói a imagem pela equação matemática definida pela transformação bidimencional de Fourier.
 
 
Figura 5- Visão geral de um aparelho de ressonância magnética. © istockphoto.com / Scott Hirko(http://saude.hsw.uol.com.br)
​​3. FORMAÇÃO DE IMAGEM
A formação de imagem está diretamente ligada à equação de Larmor. Esta por sua vez, calcula a frequência de precessão de um próton de hidrogênio e do campo magnético que atua sobre este próton. Não vamos apresentar os cálculos neste, porém é importante saber que a informação obtida pela equação de Larmar mostra que, para a realização de imagens por ressonância de diferentes regiões do corpo, é preciso fazer variar o campo magnético numa certa direção, provocando assim diferentes frequências de precessão dos prótons de hidrogênio ao longo deste campo magnético. A obtenção de imagem de cada área em particular do paciente dependerá da grandeza do pulso de radiofrequência aplicada. (NOBREGA, 2006,P. 17).
De acordo com Mazzola (2009,p.122), na formação de imagens há a codificação do sinal:
A RMN só pôde se tornar útil como método de obtençãode imagens do corpo humano com o desenvolvimento da codificação espacial do sinal através do uso de gradientes de campo magnético. Em 1973, Paul Lauterbur propôs o uso de gradientes de campo magnético, permitindo assim a codificação espacial do sinal. Lauterbur mostrou que, adicionando gradientes de campo magnético lineares e obtendo uma série de projeções da distribuição de sinal, seria possível reconstruir uma imagem através da mesma retroprojeção filtrada usada por Hounsfield para obtenção de imagens de tomografia computadorizada por raios-x7. O método foi aprimorado por muito outros pesquisadores, incluindo Peter Mansfield, o qual propôs também a sequência de pulso eco planar (EPI)[...]
	
.
Figura6- Espaço K e a imagem de RM correspondente após a aplicação da transformada de Fourier 
bidimensional (TF 2D). (LUZYANIN E ABRANTES 2009,p.29).
Figura 7 – Exemplo de uma IRM da cabeça. Imagem preparada pelos autores a partir de imagem animada de Dwayne Reed (licença Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported). ( LUZYANIN E ABRANTES, 2009,p.29).
 4. MEIOS DE CONTRASTE DE RMN
Quando é necessário radiologia com contraste, os meios são a base de iodo e de bário, estes atenuam o feixe de raio x em virtude do alto número atômico que possuem. Na ressonância magnética o mecanismo de contraste de imagens é completamente diferente. Nóbrega (2010,p.27) descreve o mecanismo de ação:
Na ressonância, substâncias paramagnéticas alteram o campo magnético local, reduzindo os temposde relaxação longitudinal e transversal dos núcleos de hidrogênio excitados. O encurtamento no tempo de relaxação longitudinal intensifica os sinais dos tecidos na ponderação T1. Já os meios que interferem no encurtamento dos tempos de relaxação transversal produzem uma redução dos sinais dos tecidos na ponderação T2. Assim, os meios de contraste em RM são definidos como contraste por T1 e contraste por T2.
	Para Ribeiro (2009, p.03), o contraste ajuda na visualização de possíveis patologias:
	Os meios de contraste são substâncias utilizadas para aumentar o contraste entre as patologias e os tecidos normais. Há meios de contraste em RM que afetam seletivamente os tempos de relaxamento T1 e/ou T2. Já foi demonstrado que os meios de contraste são úteis na detecção e caracterização de tumores, infecções, infartos, inflamações e lesões pós traumáticas.
São utilizados como meio de contraste o gadolíneo, água, sangue (concentrações de oxigênio para RMNf), ferro (ferridex) e o suco de açaí (exames gastrointestinais). 
Os meios de contraste a base gadolínio produzem contraste por T1 nas imagens. É um elemento da família dos metais nobres. A atuação é idêntica ao meio de contraste utilizado na radiologia convencional e na tomografia (TC), concentrando- se nos tecidos vascularizados e sendo eliminado via renal. É indicado nos exames onde há suspeita ou confirmação de tumores, metástases, áreas de infarto, placas de esclerose ativas, ruptura de barreira hematoencefálica.
A via de administração é intravenosa, dose padrão é de 0,2 ml por peso corporal, eliminação via renal, entre os efeitos colaterais estão náuseas, vômitos, hipotensão e registro de 2 casos de morte em 500.000 injeções. Contra indicado em caso de gravidez e lactação e pacientes renais crônicos.
Figura 8- Imagens com gadolínio. (RIBEIRO, 2009,p. 08).
A água é endógena, logo não havia de administração, eliminação, contra -indicação e efeitos colaterais. É utilizado o sinal de próton da água retida nos ductos e vesículas. (RIBEIRO, 2009, p.13). Exames que utilizam esse meio: colangio RM e URO RM.
 Figura 9- Imagens utilizando água como contraste. (RIBEIRO,2009,p.14).
O sangue também é endógeno, portanto não há via de administração, eliminação, contra indicação, efeitos colaterais. Baseia-se no princípio de concentrações diferentes de O². Base esta da RMNf (Ressonância magnética nuclear funcional). O ferrodex e o açai são portanto, pouquíssimo usados. 
5. ÁREAS DE APLICAÇÃO DA RMN
Os campos mais comuns de aplicação da RMN:
1) Análise estrutural aplicada à química e à biologia;
2) Imagiologia médica: tomografia de ressonância magnética nuclear ou imagiologia de 
Ressonância magnética nuclear (maior área de aplicação).
3) Prospecção geofísica (por exemplo, de petróleo): geotomografia de 
ressonância magnética nuclear.
5.1 SEGURANÇA E CONTRAINDICAÇÕES
Para segurança dos pacientes submetidos ao exame de ressonância será fundamental envolver uma equipe de profissionais, multidisciplinar, que apresentem conhecimento mínimo sobre o método. A intenção é impedir que pacientes que apresentem riscos potenciais sejam avaliados logo na primeira triagem, evitando assim que os mesmos se submetam ao procedimento.
Estão contraindicados ao exame de RMN, os pacientes portadores de marca-passo; implantes eletrônicos; grampos de aneurisma, ou clips metálicos; que apresentem fragmentos metálicos, mulheres grávidas (1º trimestre). Parcialmente contraindicados os pacientes que apresentem claustrofobia, próteses metálicas em geral e gestantes após o terceiro mês. Além disso, outros riscos potenciais, ocupacionais e interferências podem ocorrer, porém cabe também ao paciente sob orientações médicas, escolher clínicas ou hospital dentro das normas qualidade. 
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
	A Ressonância Magnética Nuclear pode ser considerada um exame preciso e está disponível para auxiliar a diversas especialidades médicas no diagnóstico de doenças e proporcionar ao paciente a segurança do tratamento adequado. Desde a descoberta do RX no ano de 1895, diversos pesquisadores dando continuidade a busca de melhores equipamentos, descobriram o exame de ultrassom, tomografia e RMN, neste citado. A ressonância associada à tecnologia (computador) trouxe não só a medicina, mas também a química, geofísica, biologia etc. meios de diagnósticos mais confiáveis. Na medicina a investigação patológica consiste no exame de RMN, que é um fenômeno físico de troca de energia (ondas magnéticas) e corpos em movimento. Para que ocorra o fenômeno, a frequência das ondas magnéticas deve estar exatamente igual à frequência de movimentos de corpos. A obtenção de imagem de cada área em particular do paciente dependerá da grandeza do pulso de radiofrequência aplicada. 
Um exemplo de ressonância magnética são as ondas do rádio, o som do rádio é um dos exemplos mais conhecidos de ressonância. No rádio a frequência da emissora deve estar na mesma faixa que a do aparelho, para que possamos ouvir então, o sinal que está sendo transmitido. Quanto às propriedades da RMN, inicia-se na interação entre um átomo em um campo magnético externo, entre os principais átomos que compõe o tecido humano, o hidrogênio é amplamente distribuído nos tecidos biológicos e por suas características em responder a campos magnéticos externos como se fosse um pequeno ímã. Por isso o hidrogênio é escolhido para utilização em imagiologia de ressonância magnética (IRM), em diagnósticos médicos. 
Os meios de contraste são substâncias utilizadas para aumentar o contraste entre as patologias e os tecidos normais. Porém existem contraindicação e meios que envolvem segurança. O paciente não pode deixar de se certificar sob orientação médica quais clínicas e hospitais que possuem este recurso, dentro dos padrões e normas especificadas. Por outro lado, a responsabilidade também do estabelecimento em possuir equipe habilitada, multidisciplinar, que possa orientar e evitar possíveis falhas e riscos a equipe e os pacientes. Há muito que aprofundar referente ao assunto, porém espera-se que com essa breve explanação, algumas dúvidas tenham sido sanadas. Dado o diagnóstico por imagem com laudo médico o paciente deverá seguir a risca as orientações de seu médico, para o alivio e a possível cura de sua enfermidade.
REFERÊNCIAS
BONTRAGER, Kenneth L.: Tratado de Técnica Radiológica. Rio de Janeiro:Ed. Guanabara Koogan S.A.,4ª Ed, 1997.
FONSECA, Nilton Fonseca; SAVAREGO, Simone. Manual de Posicionamentos para Estágio em Radiologia. São Caetano do Sul, SP: Ed.Yendis, 2010.
FREITAS, Jair C.C..RMN Fundamentos e Aplicações. http://www.cce.ufes.br/jair/web/NMR_Fund_Appl_Completo_FAESA.pdf ( Acesso em 18/06/2012).
INSTITUTO FILADÉLFIA, Apostila do Curso Técnico em Radiologia- Radiodiagnóstico, Módulo I, Joinville,SC, 2011. 
KONSTATIN, Luzyanin; ABRANTES, Marta. Ressonância Magnética Nuclear. Ferramenta Versátil em Química Farmacêutica e Imagiologia Médica.*http://www.spq.pt/boletim/docs/boletimSPQ_117_025_09.pdf (Acesso em 07/06/2012)
NÓBREGA, Almir Inacio da; Técnicas em Ressonância Magnética. São Paulo: Ed. Atheneu/ Centro Universitário São Camilo,2006.
REVISTA BRASILEIRA DE FÍSICA MÉDICA. 2009;3(1):117-29. Alessandro A Mazzola. http://www.abfm.org.br/rbfm/publicado/rbfm_v3n1_117-9.pdf. Acesso em/: 07/06/2012.
RIBEIRO, Alex Eduardo. Princípio da Ressonância Magnética. http://www.slideshare.net/AlexRibeiro/princpios-fsicos-ressonncia-magntica (Acesso em: 18/07/2012).
 WATSON, Stephanie. Traduzido por HowStuffWorks . Introdução a Como funciona a Ressonância Nuclear Magnética Funcional (RNMf). Brasil.http://saude.hsw.uol.com.br/ressonancia-magnetica-funcional.htm .Acesso em: 07/06/2012.