Fatores que influenciam as imagens de RM

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Bases físicas da Ressonância Magnética Unidade II 
 
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Aula 10 
10.1. Fatores que influenciam as imagens em RM 
A obtenção de imagem por RM nas diferentes sequências de pulso dependem de uma combinação 
de fatores intrínsecos (característica do paciente) e fatores extrínsecos (parâmetros escolhidos), 
que influenciam na ponderação, resolução espacial e contraste da imagem. 
O contraste nas imagens por RM é dado pela diferença de intensidade de sinal (escala de cinza) 
entre dois tecidos. O contraste das imagens é consequência principalmente dos mecanismos de 
recuperação T1 e o declínio T2. 
No tecido adiposo, por exemplo, os momentos magnéticos dos núcleos lipídicos relaxam e 
recuperam rapidamente sua magnetização longitudinal. O tempo T1 do tecido adiposo é, portanto, 
curto e sua característica é ser hiperintenso em T1. 
Ao contrário, na água os momentos magnéticos demoram mais para relaxar e recuperar a 
magnetização longitudinal e o tempo T1 da água é, portanto, longo e sua característica é de 
imagem hipointensa em T1. 
 
10.2 – FATORES INTRÍNSECOS 
Densidade dos prótons 
 Número de prótons (SPINS) móveis dentro de um voxel deum tecido. 
 Quanto > número de prótons > intensidade do sinal. 
a) Baixa densidade de prótons: Sinal de baixa intensidade. 
 Cálcio, ar, osso cortical, tecido fibroso, etc. 
b) Alta densidade de prótons: Aparência variável dependendo da sequencia. 
 Tecido adiposo, líquido, tecido edemaciado, sangue, etc. 
 
Tempo de relaxamento T2 
É o tempo necessário para que a magnetização transversa diminua de 37% de seu valor inicial, 
imediatamente após o pulso de 90°. 
Tempo de relaxamento T1 
É o tempo importante para saber que os tecidos apresentam diferentes tempos de relaxamento 
denominados T1 e T2, devido aos seus diferentes ambientes macromoleculares. 
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Esse tempo de relaxamento ocorre simultaneamente dentro do voxel de tecido excitado. A intensidade de 
sinal é medida no plano de magnetização transversa. A amplitude da magnetização transversa é diretamente 
proporcional à intensidade do sinal. 
Os efeitos relaxamento T1 e T2 trabalham em direção opostas, pois T1 é um processo de recuperação da 
magnetização longitudinal e T2 é um processo de decaimento da magnetização transversa. A intensidade de 
sinal é medida pela forma de pulso de RF aplicado e medido pela bobina de RF. 
As imagens ponderadas em T1 fornecem mais detalhes anatômicos, enquanto as imagens ponderadas em T2 
são melhores para demonstrar alterações de sinais patológicos. 
 
Magnetização do Voxel. 
 Tecidos apresentam diferentes tempos de relaxamento. 
 Os processos de relaxamento T1 e T2 ocorrem simultaneamente dentro do voxel. 
 T1: processo de recuperação da magnetização longitudinal. 
 T2: processo de decaimento da magnetização transversa (defasagem spin-spin). 
 
Susceptibilidade magnética 
 Capacidade de uma substância tornar-se magnetizada. 
 Substâncias paramagnéticas ou ferromagnéticas. 
 Hemoglobina; 
 Melanina 
 Ferro 
 Manganês 
 
10.2 – FATORES EXTRÍNSECOS 
Tempo de repetição (TR) 
É o intervalo de tempo entre um pulso de 90° (1º excitação) e outro pulso de 90° (2º excitação). 
Tempo de Eco (TE) 
É o intervalo de tempo entre um pulso de 90° e a leitura de sinal (eco). 
“Flip angle” (ângulo de excitação) 
É o ângulo formado pelo desvio da imagem da magnetização longitudinal pelo pulso de RF para o plano de 
magnetização transversal. Controle o contraste nas imagens nas diferentes sequencias de pulso. 
 Flip angle de 90° - Máxima amplitude de sinal. 
 Flip Angle < 90° - Menor amplitude de sinal. 
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10.3 – FORMAÇÃO DE IMAGENS 
Como já foi discutido, para ocorrer o fenômeno da ressonância é necessário que se faça a utilização de um 
pulso de RF com uma energia suficiente para lançar o VME do hidrogênio para o plano transverso, (90°) visto 
que ele se encontra com sua frequência de precessão em um plano longitudinal (B0). 
Um pulso de RF também provoca uma somatória e coloca em fase os momentos magnéticos individuais que 
constituem o VME e, em consequência, aparece uma magnetização transversa coerente cuja precessão no 
plano transverso é a própria precessão do hidrogênio, de acordo com a frequência de Larmor para aquele 
campo magnético em questão. 
Com isto, pode-se induzir na bobina receptora, posicionada ao redor do segmento anatômico que está 
sendo examinado, uma voltagem ou sinal que tem a mesma frequência que a frequência do hidrogênio para 
aquele determinado tipo de magneto (0,5. 1,0 ou 1,5T), independentemente do ponto de origem do sinal 
oriundo do paciente. 
Contudo, para que o sistema possa localizar espacialmente este sinal, é preciso 
plotá-lo em relação aos três eixos ortogonais por uma codificação que 
possibilita a identificação tridimensional aonde quer que ele se encontre. Esta 
codificação que permite a localização de um ponto do paciente em relação aos 
eixos das imagens é uma tarefa executada pelos gradientes. 
Gradientes são definidos como pequenas alterações do campo magnético 
principal gerado por bobinas localizadas ao longo do magneto (bobina 
gradiente). 
No corpo do magneto existem três bobinas gradientes. Esta bobinas são 
referidas como bobinas gradientes Z,X e Y, de acordo com o eixo segundo o qual 
agem ao serem ativadas. 
 
O gradiente Z altera linearmente a potência do campo magnético ao longo do eixo Z do magneto, que é o 
eixo mais longo e que é paralelo ao eixo longitudinal do corpo do paciente. 
 
 
 
 
 
 
 
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O gradiente Y altera a potência do campo magnético ao longo do eixo Y do magneto que representa o eixo 
vertical, ou seja, aquele que tem uma posição vertical em relação ao paciente em decúbito ventral ou dorsal. 
 
 
 
 
 
 
 
O gradiente X altera a potência do campo magnético ao longo do eixo X do magneto, ou seja, aquele que é 
horizontal à superfície corporal. No conjunto, todos os eixos fazem ente si um ângulo de 90° (planos 
ortogonais). 
 
 
 
 
 
 
 
O isocentro magnético é o ponto central dos eixos dos gradientes, o qual coincide com os eixos do corpo do 
magneto. No isocentro magnético a potência do campo magnético permanece inalterada, mesmo ao serem 
ativados os gradientes. 
Em resumo, as tarefas dos gradientes são: 
 Seleção de cortes – (localização de um corte – sagital, axial ou coronal, no plano de exame 
selecionado). 
 Localização espacial de um sinal ao longo do eixo longo da anatomia (codificação de frequência) e, 
 Localização espacial de um sinal ao longo do eixo curto da anatomia (localização de fase). 
 
10.3.1 - Seleção de cortes 
Um corte corresponde a um determinado plano situado ao longo do eixo de gradiente que tem todos os 
seus pontos com uma frequência de precessão específica. 
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Assim sendo, podem-se excitar de forma seletiva os pontos deste corte, bastando para isso a transmissão de 
um pulso de RF com uma faixa de frequência que coincida com a frequência de Larmor dos spins dos prótons 
de hidrogênio situados exclusivamente naquele ponto. 
Obtém-se, assim, a ressonância dos núcleos situados exclusivamente neste plano. Os núcleos situados em 
outros cortes ao longo do gradiente não entram em ressonância, pois a presença do gradiente modifica a 
frequência de precessãodos mesmos. 
O plano de exame selecionado pelo examinador determina qual dos três gradientes irá executar a seleção 
dos cortes durante a sequência de pulsos. 
O gradiente Z altera a potência do campo e a frequência de precessão ao longo do eixo Z do magneto. Ele, 
portanto, seleciona os cortes axiais. 
 
 
 
 
 
 
O gradiente X altera a potência do campo e a frequência de precessão ao longo do eixo X do magneto e é 
responsável pela seleção dos cortes sagitais. 
 
Finalmente, o gradiente Y altera a potência e a frequência de precessão ao longo do eixo Y do magneto e 
seleciona os cortes coronais. 
 
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Uma vez selecionado um corte, os sinais dele devem ser localizados ao longo de, pelo menos dois eixos da 
imagem pelo processo conhecido por codificação de frequência que está associado a longo da anatomia. 
10.3.2 - Espaço K 
O espaço K não é um local físico no equipamento de RM, e sim um conceito abstrato que auxilia no 
entendimento de sequências de pulso modernas e metodologias de aquisição. É útil visualizarmos o espaço 
K como uma matriz. 
Cada linha desta matriz será preenchida com um eco. Podemos visualizar o espaço K na forma de uma matriz 
em tons de cinza. Cada ponto nesta matriz corresponde a uma intensidade de sinal (tom de cinza) e a uma 
posição no tempo, e representa a amplitude do sinal recebido pela bobina naquele dado instante. Os eixos 
de coordenadas (x e y ou ky e kx ) deste espaço são, respectivamente, o gradiente de codificação de 
frequência e o gradiente de codificação de fase. 
O preenchimento linha a linha do espaço K irá ocorrer à medida que o gradiente de codificação de fase na 
sequência de pulso variar sua amplitude. O número de codificações de fase pode, por exemplo, ser de 256, o 
que resulta no acionamento de 256 amplitudes diferentes para o gradiente de codificação de fase. Esta 
amplitude pode iniciar com o uso de um gradiente negativo com máxima amplitude, reduzindo 
gradativamente sua amplitude até zero e, a partir daí, acionando um gradiente positivo até atingir 
novamente a amplitude máxima, mas na direção contrária. Cada linha do espaço K será preenchida com um 
eco que foi codificado por uma amplitude diferente do gradiente de fase. 
Uma característica importante do preenchimento do espaço K, descrito acima, é que os extremos do espaço 
K serão preenchidos com sinal de baixa amplitude, pois o próprio acionamento do gradiente causa maior 
defasagem e redução do sinal. Já as linhas centrais do espaço K conterão sinal de maior amplitude, o que na 
imagem de RM resultará em contraste (preto e branco). 
 
10.3.3 - Matriz 
A unidade base de uma imagem digital é um pixel. O pixel, portanto, é apresentado em duas dimensões e 
representa também a unidade de superfície de um determinado tecido do paciente. O voxel representa um 
volume unitário de tecido do paciente e é determinado pela área unitária de superfície (pixel) multiplicada 
pela espessura do corte. A área do pixel é determinada pelo tamanho do campo de visão (CDV) e pelo 
número de pixels no campo de visão ou matriz. O campo de visão relaciona-se à extensão da anatomia 
coberta e ele pode ser quadrado ou retangular. Desta forma, a área do pixel pode ser determinada pela 
fórmula seguinte: 
Área do pixel= dimensões do CDV/ tamanho da matriz. 
 O tamanho da matriz é determinado por dois números. O primeiro corresponde ao número de amostras de 
frequência colhidas e, o segundo, ao número de codificações de fase efetuadas. Por exemplo, 512x256 
indica que foram colhidas 512 amostras de frequência durante a leitura e foram feitas 256 codificações de 
fase. Uma matriz grosseira é aquela formada por um baixo número de pixels no CDV e uma matriz fina 
representa um número elevado de pixels no CDV. 
 
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Consequentemente, o mesmo raciocínio é válido para o voxel: uma matriz grosseira é formada por um baixo 
número de voxels e, uma fina, por um elevado número de voxel. 
Grandes voxels contêm mais núcleos de hidrogênio e, por conseguinte, maior número de spins para 
contribuir com um sinal mais forte dos que os pequenos voxels. 
Resumo: 
Resolução espacial- detalhes anatômicos: 
 Quanto > o pixel > intensidade de sinal < resolução. 
 Quanto < o pixel < defasagem intra-voxel > resolução. 
 Matriz pequena- diminui resolução espacial. 
 Matriz alta- aumenta resolução espacial. 
Campo de visão (FOV – Field of View) 
 Quanto > FOV > tamanho do pixel < resolução espacial. 
 Quanto < FOV < tamanho do pixel > resolução espacial. 
Espessuras de cortes 
 Quanto > espessura > volume do voxel > S/R 
 Quanto < espessura < volume do voxel < S/R 
Intensidade do campo magnético (B0) 
 Quanto maior a potência do campo magnético (B0) > a frequência de precessão do spin (W). 
 Quanto menor a potência do campo magnético (B0) < a frequência de precessão do spin (W). 
Bobinas de recepção 
 Bobinas de superfície e quadratura – Aumentam a relação Sinal/ruído. 
 Bobinas de corpo - Diminuem a relação sinal-ruído. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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10.4 BIOSSEGURANÇA EM RESSONANCIA MAGNÉTICA 
Biossegurança em Ressonância Magnética Durante a realização do estudo por ressonância magnética (RM), 
o paciente é exposto a três formas diferentes de radiação eletromagnética: campo magnético estático, 
campos magnéticos de gradiente e campos eletromagnéticos de radiofrequência (RF). 
Todos podem causar bioefeitos significativos se aplicados em níveis de exposição suficientemente altos. 
Inúmeras investigações foram realizadas para identificar possíveis bioefeitos adversos do estudo por RM. Em 
bora nenhum tenha identificado a presença de quaisquer riscos significativos ou inesperados, os dados não 
são suficientemente amplos para supor segurança absoluta. Além dos bioefeitos relacionados à exposição 
aos campos eletromagnéticos usados para o estudo de RM. 
Portanto, esta discussão dos bioefeitos de campos magnéticos, de gradiente e eletromagnéticos de RF é 
suplementada por uma visão geral de outras considerações de segurança e aspectos de tratamento do 
paciente relacionados a esta técnica de estudo. 
 
10.4.1 - Bioefeitos gerais 
Há poucos dados acerca dos efeitos de campos magnéticos estáticos de alta intensidade em seres humanos. 
Algumas das investigações originais em seres humanos expostos a campos magnéticos estáticos foram 
realizados por Vyalov, que estudou trabalhadores envolvidos na indústria de magnetos permanentes. 
Expostos a campos magnéticos estáticos que variam de 0,0015 a 0,35T, relataram sintomas de cefaleia, dor 
torácica, fadiga, vertigem, perda de apetite, insônia, prurido e outros incômodos inespecíficos. 
A exposição ocupacional a outras condições ambientais potencialmente perigosas (como temperatura 
ambiente elevada, poeira metálica no ar ou substância química) pode ter sido parcialmente responsável 
pelos sintomas descritos nos indivíduos estudados. 
Como esta investigação não tinha um grupo de controle apropriado é difícil determinar se houve uma 
correlação ao campo magnético estático e as anormalidades descritas. Estudos subsequentes realizados com 
maior rigor científico não comprovaram muitos dos achados mencionados. 
10.4.2 - Considerações sobre o criogênio 
Todos os sistemas de RM supercondutores em uso clínico atualmente empregam hélio liquido. O hélio 
líquido, que mantém as bobinas do magneto em seu estado supercondutor (verificar supercondutores – aula 
2), atingirá o estado gasoso(Ebulição) a aproximadamente -268,93°C (4,22K). 
Se a temperatura no interior do criostato aumentar subitamente, o hélio entra no estado gasoso. Nessa 
situação, o aumento acentuado de volume do criogênio gasoso versus líquido (com razões de volume gás-
líquido de 760:1 para hélio e 695:1 para nitrogênio) aumentará dramaticamente a pressão no criostato. 
Uma válvula “pop-off” de carbono pressurosensível cederá, alguma saída de hélio gasoso do criostato. Em 
situações normais, esse gás deve ser removido da sala de exame para atmosfera externa. Entretanto, é 
possível que durante esta remoção algum gás hélio, seja acidentalmente liberado para a atmosfera 
ambiente da sala de exame. 
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O hélio na forma gasosa é muito mais leve que o ar. Se houver liberação inadvertida de gás hélio na sala de 
exame, as dimensões da sala, sua capacidade de ventilação e a quantidade total de gás liberado, 
determinarão se o gás chegará ao paciente ou ao profissional, que estão na parte inferior da sala. 
O vapor de hélio parece vapor d´agua, sendo inodoro e insípido, mas pode ser extremamente frio. É possível 
haver asfixia e geladura se uma pessoa for exposta ao vapor de hélio por um longo período. 
Em um resfriamento do sistema, uma quantidade considerável de gás hélio pode ser liberada para a sala de 
exame. A diferença de pressão resultante poderia causar secundariamente dificuldade em abrir a porta da 
sala. 
Nesse caso, a primeira resposta deve ser evacuar a área até que o vapor de hélio agressor seja 
adequadamente removido do ambiente da sala de exame e seguramente redirecionado para um ambiente 
externo distante de pacientes, pedestres e materiais termossensíveis. 
Com melhor design e isolamento de criostato, muitos dos novos magnetos supercondutores usam apenas 
hélio líquido. Entretanto, muitos magnetos em sistemas clínicos também usam nitrogênio líquido. O 
nitrogênio líquido no criostato age como um tampão entre o hélio líquido e a atmosfera externa, com 
ebulição a 77,3K. 
No caso de uma liberação acidental de nitrogênio líquido para a atmosfera ambiente da sala de exame, há 
possibilidade de galadura, semelhante àquela encontrada na liberação de hélio na forma gasosa. 
O nitrogênio líquido na forma gasosa tem aproximadamente a mesma densidade que o ar, sendo 
certamente muito menos flutuante que o gás hélio. No caso de uma passagem inadvertida de gás nitrogênio 
para a sala de exame, o gás poderia facilmente ficar próximo ao nível do solo; a quantidade de gás 
nitrogênio na sala continuaria a aumentar até a cessação do vazamento. 
A concentração total de gás nitrogênio contida na sala seria determinada com base na quantidade total de 
gás liberada para a sala, nas dimensões da sala, e na sua capacidade de ventilação (a existência e o tamanho 
de outras vias de saída como portas, janelas, dutos de ventilação e ventiladores). 
Um ambiente com nitrogênio puro é excepcionalmente perigoso, e geralmente ocorre inconsciência dentro 
de 5 a 10 segundos após a exposição. É imperativo que todos os pacientes e profissionais evacuem a área 
assim que se perceba a liberação de gás nitrogênio para a sala de exame, e ninguém deve retornar até que 
tenham sido tomadas medidas corretivas apropriadas para eliminar o gás. 
O armazenamento em “dewar” (recipientes para armazenamento de criogênio) deve ser realizado em área 
ventilada porque as taxas de ebulição normais aumentam a concentração de gás inerte na sala de 
armazenamento até um nível perigoso. 
Os criogênios apresentam preocupação potencial na RM clínica apesar de seu registro extremamente seguro 
de uso em seus mais de 13 anos de utilização clínica. Um monitor de oxigênio com alarme audível, situado 
em altura apropriada em cada sala de exame deve ser uma medida de segurança mínima obrigatória em 
todos os locais. 
Vídeo relacionado: A Força Invisível da Ressonância Magnética (legendado).mp4