IRM Aula Final 2017.1

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Imageamento por 
RESSONÂNCIA NUCLEAR MAGNÉTICA 
Paulo E. Cabral Filho 
 
 
Departamento de Biofísica e Radiobiologia - UFPE 
e-mail: pauloeuzebio03@gmail.com 
 
Introdução 
• A imagem por ressonância magnética (IRM) tem sido bastante 
referenciada, pois é um método não invasivo de diagnóstico e 
que possibilita a aquisição de imagens em tecidos profundos 
com alta definição anatômica. 
Histórico da IRM 
1946 - Felix Bloch (Stanford) e Edward Purcell (Harvard) 
descreveram em trabalhos independentes a Ressonância 
magnética nuclear (RMN) em sólidos 
 
1952 – Bloch e Purcell dividem o Prêmio Nobel da Física 
 
1971 – Raymond Damadian demonstrou que as constantes de 
relaxação da água eram diferentes em tumores malignos de 
ratos quando comparados aos tecidos normais. 
 
1973 – Paul Lautebur publicou a primeira imagem de RMN de um 
objeto heterogêneo. 
 
1976 – Peter Mansfield fez a primeira imagem de uma parte do 
corpo humano (dedo). 
 
E. Purcell 
F. Bloch 
P. Lauterbur 
P. Mansfield 
Princípios da RMN 
H+ 
O Hidrogênio 
 
- Constituinte da molécula da água (H2O) – 
corresponde a 70% do peso corporal; 
 
- Possui 3 isótopos: 
Prótio – mais abundante 
Deutério 
Trítio 
Protio Deutério Tritio 
Ressonância do núcleo do hidrogênio 
H+ 
Movimento das cargas (+) ao redor do eixo. 
 
O movimento de cargas elétricas gera uma 
corrente elétrica, criando um campo 
magnético ao seu redor (momento 
magnético nuclear); 
 
Dessa forma, o núcleo dos átomos de 
hidrogênio podem ser vistos como pequenos 
ímãs. 
prótons giram em torno 
do seu próprio eixo – 
momento angular 
intrínseco (“spin”) 
Momento Angular e 
Momento Magnético 
Prótio -> Nucleons desemparelhados 
Movimento de Precessão 
MOVIMENTO DE ROTAÇÃO SOBRE O SEU PRÓPRIO EIXO 
Como os físicos correlacionaram esse fenômeno e o aplicaram para 
aquisição de imagens por ressonância magnética (IRM)? 
Campo gravitacional 
Frequência de Precessão 
A frequência de precessão (n) é governada pelo campo magnético externo 
(B0) e é expressa pela Equação de Larmor. 
(Equação principal da IRM e que define a condição de ressonância) 
 
n = g’. B0 
g' = g/2p onde g= razão giromagnética (específica para cada elemento) 
O núcleo do átomo de hidrogênio possui uma g’ de 42,6 MHz/T, e se o campo 
magnético for de 1,5 T qual a taxa de precessão do H+? 
Frequência de precessão (n) para o H+ é chamada também de Frequência de Larmor do H+. 
63,9 MHz 
Influência do Campo Magnético (B0) 
Sem Campo Magnético Com Campo Magnético (B0) 
M0 B0 
Paralelamente 
Menor energia 
Antiparalelo 
Maior energia 
Influência do Campo Magnético (B0) 
M0 
B0 
Pulso de RF a 
90o na Freq. 
de Larmor do 
H+ 
Magnetização Longitudinal Magnetização Transversal 
Pulso de Radiofrequência – 
Deslocando a M0 
M0 
Perda da Magnetização 
no plano xy 
Recuperação da 
Magnetização no 
Plano z 
Relaxação – Aumento do grau de liberdade de M0, permitindo voltar 
a magnetização resultante primitiva. 
Relaxação Magnética 
z 
x 
y 
z 
x 
y 
z 
x 
y 
z 
x 
y 
z 
x 
y 
z 
x 
y 
O processo de relaxação magnética é modulado por duas constantes exponenciais 
de tempo. 
Relaxação Magnética 
Perda da Magnetização no 
plano xy (T2 – Tempo de 
relaxação Transversal) 
Recuperação da 
Magnetização no Plano z 
(T1 – Tempo de relaxação 
longitudinal) 
T1 e T2 dependem da inomogeneidade do meio, na prática isso resulta 
nas diferentes imagens geradas pelas diferenças na composição química 
e morfofisiológicas do meio. 
Relaxação Magnética - Nutação 
A amplitude depende da quantidade de prótons na região – Ou seja, quanto 
mais prótons mais intenso o sinal. 
Apresentação da imagem 
após processamento dos 
dados (transformada de 
Fourrier) 
RF quantizada 
Corte de um Aparelho de 
Imagem por Ressonância Magnética (IRM) 
Isolamento da sala feita pela gaiola de Faraday (Al e Cu) -> para impedir entrada e saída de 
ondas de RF) Interferência na Imagem 
Bobinas de gradientes e 
planos anatômicos 
Plano Frontal Plano Sagital Plano Axial 
Imagens em diferentes planos 
Plano Frontal 
Plano Sagital 
Plano Axial 
T1 
Densidade de 
Prótons T2 
Principais Contrastes 
Gordura – Prótons ligados ao carbono – H+ Retornam mais 
lentamente 
Água – Prótons ligados ao oxigênio – H+ Retornam mais 
rapidamente 
T1 T2 
Líquor – Preto 
Gordura - Branca 
Líquor – Branco 
Gordura - Cinza 
Sinais em IRM 
A máquina deve ser programada para que as imagens formadas pela água e a gordura tenham 
intensidades diferentes, permitindo identificá-las. 
Como se comportam as estruturas de 
acordo com os tempos de relaxação? 
HIPERINTENSAS - Estruturas cujos H+ retornam muito rápido, ou 
seja, passam pouco tempo emitindo sinal, por isso apresentam 
coloração mais esbranquiçada - Imagens Brancas em T2 
HIPOINTENSAS – Estruturas cujos H+ não retornam rápido, ou 
seja, passam mais tempos emitindo sinais, por isso apresentam 
coloração mais escura – Imagens escuras em T2 
AUSÊNCIA DE SINAL – Estruturas cujos H+ estão em um fluxo 
rápido, como nos vasos – Imagens pretas em T2 
Quanto menor tempo emitindo sinal, no plano (xy) ou (z), mais esbranquiçada é 
a imagem. Ou seja, T2 é o inverso do T1, se uma estrutura passa pouco tempo 
emanando sinal em T2, ela emanará mais sinal em T1. 
Magneto supercondutor: 2 T (85 MHz) 
 
Abertura: 70 cm 
 
Preço: ~1.000.000 dólares 
Equipamento de IRM de uso clínico 
Manutenção: R$ 7.000,00 
Técnica de alto custo 
• Campo mais homogêneo no centro, onde fica o paciente; 
• Forte campo externo que pode ser até 140.000 vezes mais 
potente que o campo magnético da terra (0,00006 T pólos). 
• Necessita isolamento da sala; 
• Absolutamente proibido entrar no ambiente do equipamento 
de RMN com objetos ferromagnéticos. 
Magneto Supercondutor 
Campo magnético terrestre ~ 0,00003 T America do sul.... 
Campo magnético em IRMN ~ 1,5 T 
Campo Magnético (Tesla) 
BAIXO CAMPO 
ALTO CAMPO 
0,075 T e 0,5 T, por exemplo 
1,0 T 
1,5 T; 
2,0 T; 
4,0 T, por exemplo 
MAIOR Campo MELHOR imagem 
 
Resolução IRM = 0,2 – 0,3 mm > (Raios X > 0.5 mm) e (Ultrassom ~ 1 mm) 
Bobina para exame de 
Crânio 
Bobina para exame de 
antebraço e punho 
Bobina para exame de 
ombro 
Bobina endorretal para 
exame de próstata 
Bobina para exame de mama Bobina para exame de joelho 
Tipos de Bobinas de Radiofrequência 
• A qualidade de uma imagem é determinada por quatro itens: 
 
 
# Artefatos 
# Ruído 
# Distorção 
# Contraste 
 
Qualidade da imagem 
Ruído 
Artefatos 
 Fatores 
 Quantidade relativa de prótons nos tecidos (densidade – reflete 
contraste) 
Propriedades de relaxação dos tecidos (T1 e T2) 
Fluxo 
Agentes de contraste 
Contraste de Tecidos 
Contraste 
Agentes de Contraste 
Compostos Farmacêuticos contendo íons paramagnéticos, que alteram os tempos 
de relaxação dos prótons da água dando um melhor contraste entre as estruturas. 
Quelatos – fácil eliminação, enquanto o Iodo é radioativo – TC 
Agentes de Contraste 
 
Crânio 
Coluna 
Pescoço 
Tórax 
Cardíaca 
Abdômen superior 
Pelve 
Articulações 
Obstetrícia 
Ossos temporais 
Perna 
Espectroscopia do encéfalo e 
 próstata 
 
Artro-RM 
Angio-RM 
Mama 
 
RM de corpo inteiro 
RMN funcional** 
 
Diversidade de Aplicações da IRM na 
Medicina 
10 – 15 min o tempo do exame – Interessante para áreas sensíveis a 
radiação ionizante 
Tumor 
AngiografiaHomem Rato 
Imagens Dinâmicas 
Atividade Cardíaca 
Ortopedia 
Lesões Medulares 
• Marca-passo cardíaco*. 
• Desfibrilador cardíaco implantável*. 
• Implante coclear. 
• Clipes vasculares metálicos. 
• Prótese vascular. 
• Gestante até o terceiro mês 
• Próteses ortopédicas. 
• Fragmentos de metais no corpo (como 
projéteis de arma de fogo). 
• Tatuagens (antigamente as tintas 
possuíam traços de metais). 
 
Contra indicação 
*Algumas IRM já podem ser adquiridas em pacientes com esses dispositivos utilizando 
protocolos específicos para os procedimento. Entretanto, um cardiologista deve 
acompanhar o paciente durante o procedimento 
 
Vantagens e Desvantagens da IRM 
Vantagens: Desvantagens: 
• Não utiliza radiação ionizante 
• Não invasiva • Alto custo 
• Não utiliza contraste iodado e tem uma 
gama de contraste muito maior para 
tecidos moles 
• Tempo longo de exame 
• Boa para tecidos moles com alta 
resolução em tecidos profundos moles. 
• Contra indicado para 
portadores de alguns 
implantes 
• Precisão independe do operador • Pode causar claustrofobia 
• Alta definição anatômica, mais 
específico para anormalidades no 
cérebro; 
• Ruim para ossos 
• É capaz de gerar imagens em mais 
planos e pode reconstruir órgãos e 
regiões anatômicas em 3D. 
 
• Baixa sensibilidade e 
especificidade 
https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/mri 
Site Simulação dos Prótons/Campo 
Referências 
(1) Garcia, E. A. C. Biofísica, Sarvier, 2002. 
(2) Marchiori, E.; Santos, M.L.O. Introdução a Radiologia, Guanabara Koogan, Rio 
de Janeiro, 2013. 
(3) Buxton, R. B. Introduction to functional magnetic ressonance image: Principles 
and techniques. 2nd edition, Cambridge university press, Cambridge – UK, 2009. 
(4) Deserno, T. M. Biological and medical physics, Biomedical Engineering – 
Biomedical Image Processing, Springer, Verlag Berlin Heidelberg, 2011. 
(5) Segurança em imagem por ressonância magnética, site: 
http://www.mrisafety.com/SafetyInfov.asp?SafetyInfoID=300, acessado em 
29.02.16. 
 
Ressonância 
Magnética 
Nuclear 
• Visão Geral do 
Equipamento 
 
• Local de inserção da 
amostra 
• Porta amostra 
 
Aquisição de Interferogramas: 
 
--Maior sensibilidade 
--Diminuição de ruído 
--Ganho de tempo 
--Pouca amostra 
 
 
Transformada de Fourier: 
 
--Domino do tempo em freqüências 
--Sinal Analógica a Digital 
--Técnicas acopladas! 
Transformada de Fourier! 
Ortopedia 
Lesões esportivas