Aula 3 Principios fisicos NOVO Modo de Compatibilidade

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PRINCÍPIOS FÍSICOS BÁSICOS EM 
RESSONÂNCIA MAGNÉTICA
Magnetismo Nuclear
Tecido Humano
Moléculas
Átomos
Carbono
Fósforo
Cálcio
Hidrogênio
Flúor
Sódio
Potássio
Nitrogênio
Átomos
Eletrosfera Elétrons
Núcleo Prótons e Nêutrons
Campo Magnético
(Momento Magnético)
Carga Positiva
Por que o Hidrogênio é o átomo escolhido no exame de RMN?
• É o mais abundante em nosso organismo (1019 em 1mm3 de tecido):
Símbolo Elemento Concentração nos tecidos( % ) (mol/Kg)
1H Hidrogênio 100
13C Carbono 0,1 – 1,6
14N Nitrogênio 2,4
19F Flúor Desprezível
23Na Sódio 0,15
31P Fósforo 0,001 – 0,05
39K Potássio 0,05
• O conteúdo de água ( e, portanto de H ) é diferente entre tecidos 
doentes e normais;
• Apresenta a maior sensibilidade à ação de campos magnéticos 
(maior constante giromagnética).
g=42,6MHz/Tesla=g
p
Este próton, ao igual que nosso planeta, está
girando constantemente ao redor do seu
próprio eixo
O núcleo do átomo de Hidrogênio está
constituído de um único próton (p)
Se diz que ele possui Spin S
S
com sentido definido
Para entender isso, precissamos analizar algumas
propriedades dos átomos de Hidrogênio
+
i

N
S
O movimento de cargas elétricas gera
uma corrente elétrica, e...
A carga atribuída ao próton (+) também se
movimenta ao redor do próprio eixo
Uma corrente elétrica cria um campo
magnético ao seu redor
Ou seja, os núcleos dos átomos de 
hidrogênio podem ser vistos como 
pequenos ímãs !
Propriedades magnéticas dos átomos de Hidrogênio
2. Núcleo de Hidrogênio
Motivo da escolha do Hidrogênio
a) Por ser muito abundante no corpo humano
b) Por ser um núcleo ativo de RM e funcionar
como um magneto
c) Por apresentar um momento magnético
relativamente grande
HIDROGÊNIO
• O Hidrogênio (H) é um átomo de composição simples 
um próton em seu núcleo e um elétron na sua 
eletrosfera. 
Movimento Giratório
(Spin nuclear)
Campo Magnético
(Momento Magnético)
Carga Positiva
Alinhamento
s/ campo mag. externo. c/ campo mag.ext. 
alinhamento ao acaso alinhamento. 
direcionado
Spin down
Spin up
Bο
Spin down = núcleos c/ alta energia
Spin up = núcleos c/ baixa energia
Fora de fase
B0
9
Alinhamento dos prótons
B0 Antiparalelo (PAP)
Campo magnético B0.
H
H
H H H H
H Paralelo (PP)
D P = PP - PAP
10
A potência e direção de M são determinadas pelo
comportamento destes núcleos, e qualquer alteração em
M reflete uma mudança em seu status.
Magnetização resultante (M)
Núcleo, prótons e spins
Núcleo, prótons e spins
X
Y
Z
Soma
Núcleo, prótons e spins
X
Y
Z
Soma
MAGNETIZAÇÃO
Núcleo, prótons e spins
X
Y
Z
Soma
MAGNETIZAÇÃO
Núcleo, prótons e spins
X
Y
Z
Soma
MAGNETIZAÇÃO 
Núcleo, prótons e spins
• Obs1.: Os fatores que determinam a direção do
alinhamento dos núcleos são: A potência do
campo magnético externo(Bо) e pelo nível de
energia térmica dos núcleos .
• Obs2.: O momento magnético do H é
denominado vetor de magnetização
efetiva(vme).
• Obs3.: vme = núc. spin up – núc. spin down
vme = Σ vetores energ. – Σ vet. energ.
Precessão
É uma rotação adicional influenciada por Bο,
esta rotação faz com que os momentos
magnéticos descrevam uma trajetória circular
em torno de Bο
O campo magnético B0 obriga os núcleos do Hidrogênio a 
realizar um movimento chamado de precessão
(como o roda-pião)
 Frequência de
precessão
A frequência de precessão 
é importante devido a sua
relação com o fenômeno de
ressonância
B0
spin
Núcleo, prótons e spins
B0
spin
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
PRECESSÃO
B0
f0 =  x B0
PRECESSÃO
f = frequência ressonância
 = constante giromagnética
B = campo magnético
Precessão e Frequência de Larmor
EQUAÇÃO DE LARMOR
O valor da frequência de precessão é ditado 
pelo lei de larmor.
fp = ωο = Bο x γ
onde: Bο = Potência do campo magnético
γ = Razão giromagnética constante
γH = 42,57 Mhz/T
Mz
D P
B0
0
Movimento de precessão
Freqüência de Larmor
• Razão giromagnética (g)
• Campo magnético B0
 w0 = g.B0
Conjunto ressonante 
Ressonância magnética.
VME
w = 42,6 MHz para B0 1,0T
w = 64,0 MHz para B0 1,5T~
• É um fenômeno que ocorre quando um objeto
é exposto a uma perturbação oscilatória que
tem uma frequência próxima ou igual a sua
frequência natural de oscilação.
• P/ atingir a ressonância é necessário que
ocorra uma doação de energia igual a sua
frequência de precessão.
RESSONÂNCIA
Plano longitudinal
Plano transverso
FA
vme
Plano longitudinal
Plano transverso
Bο
Flip Angle = 90°
Fora de fase Em fase
RESSONÂNCIA
Sinal de declínio de indução livre 
(free induction decay – DIL)
É produzido segundo a leis de indução de Faraday que
diz que ao colocar uma bobina ou um fio condutor na área
de um campo magnético em movimento induzirá uma
voltagem nesta bobina receptora. O sinal é produzido
quando uma magnetização em fase passa pela bobina.
RELAXAMENTO
No relaxamento o vme libera energia RF
absorvida e retorna à posição Bο. De
maneira simultânea, porém independente
os momentos magnéticos de vme perdem
magnetização transversa devido a
defasagem.
Em fase Saindo de fase Fora de fase
Obs1.: O relaxamento leva a recuperação da
magnetização no plano longitudinal e ao
declínio da magnetização no plano
transverso.
Obs2.: A recuperação da magnetização
longitudinal é causada por um processo
chamado Recuperação T1.
Obs3.: O declínio da magnetização transversa
é causada por um processo chamado
declínio T2.
X
Y
Z Bo
Mo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
 Relaxação
X
Y
Z Bo
M0
 Relaxação
RECUPERAÇÃO T1
É o tempo necessário para a recuperação de
63% da magnetização longitudinal no tecido.
Obs.: Os núcleos liberam energia p/ o ambiente
100%
Tempo(ms)
T1
63%
X
Y
Z Bo
time
Mz
Mo
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
timeMz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
time
Mz
Características de Sinal de RM 
Relaxação Longitudinal
X
Y
Z Bo
Mo
tempo
M0
Mz
definição T1:
O tempo que o tecido necessita para recuperar 63% da
magnetização original no plano longitudinal
Características de Sinal de RM Relaxamento 
Longitudinal
X
Y
Z Bo
Mo
Mz
tempo
63%
T1
M0
Características de Sinal de RM 
Tempo de Relaxação Longitudinal
DECLÍNIO T2
É o tempo necessário para a perda de 63% da 
magnetização transversa.
Obs.: O declínio é causado pela troca de energia 
entre núcleos adjacentes.
100%
37%
Tempo (ms)T2
TEMPO DE REPETIÇÃO (TR)
• Tempo de Repetição (TR)
É o tempo que vai da aplicação de um pulso de RF
à aplicação do pulso de RF seguinte, esse tempo é
medido em milisegundos(ms).
90º
180º sinal
90º
TR
TEMPO DE ECO (TE)
• Tempo de Eco (TE)
É o tempo que vai da aplicação do pulso de 
RF ao pico máximo do sinal induzido no fio 
ou bobina e também é medido em ms.
TE
Pulso
RF
sinal
TE
sinal
Pulso
RF
REVISANDO!!!!!
• O que acontece quando um paciente é colocado
dentro de um equipamento de RM ?