Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
FÍSICA DA IMAGEM Neste aula vamos retratar alguns conceitos sobre a formação da imagem em ressonância magnética, que é importante compreender a equação de larmor. A frequência com que o próton de hidrogênio precessiona depende: 1. da razão giromagnética; 2. do campo magnético a que ele é submetido: W= B0. Y em que W frequência de precessão: define a quantidade de giros por segundo; B0 campo magnético principal: define a intensidade do campo magnético do equipamento; Y razão giromagnética que é a constante característica de cada átomo; para o hidrogênio vale: 42,58 X 10(6) hertz/s. A frequência de precessão de um próton de hidrogênio depende do campo magnético que atua sobre o próton e da sua razão giromagnética Y. Definida a frequência de precessão de um próton, podese excitálo por ressonância a partir da aplicação de uma força periódica externa de mesma frequência. Aproximadamente 63 milhões e 870 mil vezes por segundo é a frequência de precessão dos prótons de hidrogênio do corpo de um paciente que se encontra no interior de um equipamento de 1,5 tesla. Para a obtenção do sinal de RM é necessário que se aplique a esse paciente uma força ondulatória (pulso de radifrequência) de mesma grandeza, ou seja, de 63 milhões e 870 mil vezes por segundo. INDICAÇÃO DE VÍDEO O vídeo retrata de forma breve e interessante os quesitos para a formação de imagem em ressonância magnética. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=Va7a_XUANww. Acesso em: 11 ago. 2016. Vídeo explicativo de como a força da ressonância magnética atua, utilizando o hidrogênio como fonte eletromagnética. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=eCBT10bJH4k. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE LEITURA A leitura indicada a seguir retrata todo o conceito de física da imagem em ressonância magnética, abordando também as potenciais variações que podem vir a acontecer na formação da imagem. A leitura também descreve a importância da física para o método diagnóstico. Disponível em: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/documentos/Principios_fisicos_ da_ressonancia_magnetica.pdf. Acesso em: 11 ago. 2016. “Imagem por ressonância magnética: princípios básicos” Magnetic resonance imaging – basics Maria Cristina Ferrarini Nunes Soares HageI Masao IwasakiII – Artigo de Revisão Ciência Rural, Santa Maria, v.39, n.4, p.1287 1295, jul, 2009 ISSN 01038478. “Ressonância magnética: princípiosde formação da imagem e aplicaçõesem imagem funcional” Magnetic resonance: principles of imageformation and applications in funcional imaging Alessandro A Mazzola1. Artigo de Revisão Associação Brasileira de Física Médica® Revista Brasileira de Física Médica. 2009;3(1):11729. http://www.youtube.com/watch?v=Va7a_XUANww http://www.youtube.com/watch?v=eCBT10bJH4k http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/documentos/Principios_fisicos_da_ressonancia_magnetica.pdf CONTEÚDO A informação obtida pela equação de larmor mostra que para uma realização de imagens por ressonância magnética nas diferentes regiões do corpo é preciso fazer variar o campo magnético para certa direção, provocando então diferentes frequências de precessão dos prótons de hidrogênio. A obtenção da imagem de cada área em particular no paciente dependerá da grandeza do pulso de radiofrequência aplicado. Campos magnéticos variam gradativamente de intensidade numa certa direção e são denominados gradientes. No sistema de RM os campos gradientes ocupam os três eixos físicos x,y,z, respectivamente, tanto na horizontal, na vertical e longitudinalmente, e servem para selecionar o plano e a espessura do corte. O gradiente seletivo é responsável pela determinação do plano de corte. Quando se escolhem imagens axiais, por exemplo, o gradiente seletivo fica posicionado ao longo do eixo z do equipamento. Nessas condições se observam os prótons do paciente apresentando diferentes frequências de precessão entre os pés e a cabeça. Quando a escolha da imagem for coronal, o gradiente seletivo ficará ao longo do eixo y. Nesse momento, os prótons apresentarão diferentes frequências e precessão entre a anatomia anterior e a posterior do paciente. Nos cortes sagitais, o campo gradiente estará ao longo do eixo x e as frequências de precessão serão diferentes entre os lados direito e esquerdo do paciente. Uma vez selecionado o corte, o plano correspondente precisará ainda ser codificado em duas dimensões para a reconstrução de uma imagem bidimensional (2D). Em uma das dimensões a codificação será feita pela fase dos prótons de hidrogênio. A codificação por fase é obtida pela aplicação durante um determinado período de tempo de um campo gradiente ao longo de uma das direções do plano de corte. O gradiente aplicado acelera a frequência de precessão, fazendo com que a fase dos prótons se diferencie na direção do gradiente. Em RM a codificação pelo gradiente de fase GY é individual para cada linha da imagem. Imagens de alta resolução, usando matrizes altas, demoram mais tempo para serem adquiridas, e por esse motivo é muito comum a utilização de matrizes assimétricas (256 x 192). As informações obtidas no processo de codificação do sinal são enviadas para uma área do processador de imagens definida como espaço k. O espaço k armazena as informações dos dados brutos relativos às linhas e colunas que formarão a imagem por ressonância magnética. Os dados são processados matematicamente pela transformação bidimensional de Fourier e convertidos em uma graduação correspondente numa escala de cinza. A forma como os dados são adquiridos e armazenados influencia a qualidade da imagem. O espaço k pode ser representado graficamente como uma matriz composta de linhas e colunas correspondentes às imagens por ressonância. As linhas centrais do espaço guardam as informações codificadas por gradientes de baixa amplitude (sinal forte – baixa resolução). Porém as linhas periféricas do espaço k guardam as informações codificadas pelo gradiente de alta amplitude (sinal fraco – alta resolução). Quando tratamos da rede de um serviço de ressonância magnética relacionado com a magnetização que o método proporciona, teremos os seguintes conceitos: Vetor de Magnetização Efetiva (VME): Quando um paciente é introduzido no equipamento de RM os seus átomos de hidrogênio sofrem uma orientação paralela com as linhas de força do campo principal; Observase que uma grande quantidade de átomos de hidrogênios se orientam para uma das extremidades do eixo z do equipamento (população de baixa energia) e uma quantidade ligeiramente menor se orienta para o lado oposto (população de alta energia); O vetor que representa a diferença de energia entre a população de prótons de hidrogênio de baixa e alta energias, quando esse estado é alcançado, dizemos que os tecidos do paciente estão em equilíbrio e totalmente magnetizados; VME será maior quanto maior for o campo magnético em que está inserido o paciente. Por esse motivo que em campos magnéticos de alta potência, os sinais obtidos serão melhores. Ao aplicarmos uma radiofrequência (RF) de mesma frequência angular que o sistema sobre o VME, este é deslocado para longe do campo magnético B0 por ressonância. O ângulo em que essa RF é aplicada em relação à rede de magnetização altera a direção final da rede, gerando uma inclinação. Esse ângulo é chamado de ângulo de giro (flip angle). Um dos pulsos de RF mais utilizados é o que irá resultar em um ângulo de desvio de 90º (pulso de excitação), transferindo assim todo o VME para o planotransversal. Pulsos de 180º também são utilizados, e são chamados de pulsos de inversão. É importante ressaltar que o pulso alfa pode assumir qualquer valor. Um outro princípio físico da ressonância de grande importância é o relaxamento. Cessando a RF, é possível medir o processo de relaxação dos spins de volta ao seu estado inicial e duas constantes de tempo foram criadas para caracterizar os processos envolvidos: T1 e T2. A velocidade de relaxamento fornecenos informação sobre o tecido normal e sobre processos patológicos nos tecidos. Assim, podemos dizer que é o tempo de relaxamento o responsável pela imagem que visualizamos do paciente. O relaxamento é dividido em dois tipos: Tempo de relaxação longitudinal (T1) é a recuperação da magnetização longitudinal no eixo z; Tempo de relaxação transversal (T2) – é o declínio do vetor transversal xy. Sua aparência na imagem irá variar de acordo com a sequência aplicada. Materiais com elevada densidade de prótons: Estas inomogeneidades podem ter origem nas próprias diferenças de composição dos tecidos do corpo, como também em imperfeições na fabricação e ajustes do magneto. Nos tempos de relaxação T1 e T2 para diversos tecidos à 1,5T [0] apresentem grandes diferenças de imagem. Alguns valores devem servir apenas como referencia, sabendo que pode sofrer algumas alterações. É possível perceber que estas diferenças nos tempos de relaxação poderão ser usadas para gerar contraste entre os tecidos nas imagens e que esta é uma vantagem da RM sobre os demais métodos de diagnóstico. Tabela Tempos de relaxação T1 e T2 aproximados para áreas e do corpo humano.], levando em conta a um campo magnético de 1,5T Materiais com baixa densidade de prótons, (DP ou N) Número de prótons (SPINS) móveis dentro de um voxel de um tecido. Baixa densidade de prótons ou seja sinal de baixa intensidade. Poucos prótons móveis, a imagem terá um sinal de pequena intensidade. Materiais de baixa densidade de prótons geralmente têm um sinal baixo em todas as seqüências. Os materiais com baixa densidade de prótons incluem O ar, as calcificações, a cortical óssea densa, o tecido fibroso, o plástico e outros materiais implantados. Na avaliação visual das imagens por RM, elas podem apresentar sinais muito intensos (em branco) até sinais pouco intensos (em preto), passando por uma gama de sinais intermediários (tons de cinza). Esses sinais de tonalidades que variam do branco ao preto representam diferentes tipos de tecidos que possuem VME individuais. CONSIDERAÇÕES FINAIS Com a aula de física da imagem, pudemos perceber o quão importante é a física para todo método diagnóstico, principalmente para a imagem do aparelho de ressonância magnética. Foram abordados os sinais de ponderação em T1 e T2. . É importante lembrar que no caso do T1 temos um brilho na gordura e no liquor presente por todo o sistema nervoso central (nesse caso, gordura com sinal alto e água com sinal baixo). No caso de T2 vamos ter exatamente o contrário, a gordura com sinal baixo e a água com sinal alto. A forma como os pulsos de RF são aplicados influencia o contraste das imagens. É possível, a partir da aplicação de pulsos de diferentes ângulos, obter diferentes contrastes entre os tecidos. Várias sequências de pulsos foram desenvolvidas com esse propósito. É importante ainda ressaltar que a sequência spin eco é a mais utilizada. Os padrões de imagem em T1 , T2 e DP estão intimamente relacionados com essa sequência. A sequência spineco constituise de dois pulsos: um de excitação de 90º e um de recuperação de fase de 180º. REFERÊNCIAS BERNSTEIN MA, KING KF, ZHOU XJ. Handbook of MRI Pulse Sequences. London: Elsevier; 2004. BLOCH F. Nuclear induction. Phys Rev 1946; 70:460. FOSTER MA. Magnetic Resonance in Medicine and Biology. New York:Pergamon Press, 1984. HAHN EL. Spin echoes. Phys Review 1950;80 (4). LAUTERBUR PC. Image formation by induced local interactions: examples employing Nuclear Magnetic Resonance. Nature 1973;242:190191. MANSFIELD P. Multiplanar imaging formation using NMR spin echoes. J Phys 1977;10:L55–L58. PURCELL EM, TORREY HC, POUND RV. Resonance absorption by nuclear magnetic moments in a solid. Phys Rev 1946; 69:37. INTRODUÇÃO Campos gradientes são campos magnéticos que apresentam variações lineares de intensidade ao longo de certa direção, aumentando ou diminuindo o campo magnético local. No equipamento de RM, os campos gradientes atuam a partir do isocentro magnético, aumentando gradativamente a intensidade em uma direção e diminuindo também de forma gradativa a intensidade na direção oposta. A produção de imagens das estruturas biológicas por ressonância magnética normalmente utiliza campos magnéticos com intensidades entre 0,02 T a 3 T. Para se ter uma ideia da magnitude desses campos, devese considerar que o campo magnético da Terra equivale a 3 x 105 T, logo os campos usados nas MRI são 100.000 vezes maiores que o campo magnético terrestre. Esses campos são produzidos a partir de grandes magnetos, de modo a proporcionar um campo magnético forte e estático que produza o alinhamento preferencial dos momentos magnéticos dos prótons. Esses magnetos podem ser fabricados a partir de materiais permanentemente magnetizados, de bobinas feitas de arames resistivas ou de bobinas fabricadas com materiais supercondutores como liga de nióbiotitânio. Os campos magnéticos mais poderosos e mais estáveis são produzidos por bobinas concêntricas de ligas supercondutoras. Essas bobinas produzem um forte campo magnético ao longo do seu eixo. INDICAÇÃO DE VÍDEO O vídeo a seguir demonstra em forma de animação alguns métodos para a formação da imagem em ressonância magnética, deixando bem evidenciada a importância da física. Disponível em: x www.youtube.com/watch?v=ayg4vlLxrPg. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE LEITURA: A leitura a seguir explica minuciosamente sobre a física englobada na formação da imagem em ressonância magnética, reforçando mais uma vez ao aluno a importância de certos conceitos para aquisição da imagem. Disponível em: <www.ebah.com.br/content/ABAAAer08AI/ressonanciamagnetica>. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE FILME O filme indicado retrata em 30 minutos a formação da imagem aplicada na veracidade do exame, e utiliza uma visão computacional da imagem. Disponível em: x www.youtube.com/watch?v=1b781K1Cghg. Acesso em: 11 ago. 2016. https://www.youtube.com/watch?v=ayg4vlLxrPg http://www.ebah.com.br/content/ABAAAer08AI/ressonancia-magnetica https://www.youtube.com/watch?v=1b781K1Cghg CONTEÚDO Em RM, a qualidade da imagem está diretamente ligada a sua formação e pode ser medida pela relação sinalruído (SNR, Signal to Noise Ratio). O SNR mede em termos qualitativos o sinal puro de RM: quanto maior o seu valor, menor será a influência dos fatores que contribuem para a degradação da imagem. O ruído se caracteriza pela formação da imagem granulada que se sobrepõe à imagem real do objeto, dificultando então a sua visualização. Imagens com baixos valores de SNR são pobres em detalhes, por isso estamos constantemente preocupados com os parâmetros que possam elevar essa relação. Quanto maior o campo magnético, principalmente de um sistema de ressonância, maior será a quantidade de núcleos de hidrogênios que se alinharão com o campo. Com mais hidrogênios disponíveis, haverá um ganho proporcional no sinal gerado pelo paciente. Podemos dizer então que altos campos magnéticos resultam em uma melhora do sinal de RM, refletindo na formação de imagem. É importante saber que as bobinas refletem diretamente na qualidade das imagens em RM. De uma forma geral,as bobinas de pequenas dimensões geram um maior sinal. Basicamente, os sistemas de RM utilizam quatro tipos de bobinas, a saber: bobinas de corpo – normalmente estão instaladas junto ao magneto do sistema, possuindo grandes dimensões; bobinas de superfície – são conhecidas como receptoras. Os fabricantes costumam apresentar diferentes tipos de bobinas que se ajustam de forma anatômica aos diferentes órgãos e regiões do corpo, melhorando então o sinal ruído; bobinas de quadradura essas já são duas ou mais boninas de superfícies, conjugadas de forma a que se obtenha simultaneamente o sinal de uma mesma região. Quando falamos de imagem é importante que tenhamos em mente alguns conceitos que fazem parte da imagem em RM. Devemos entender sobre FOV, espessura de corte, NEX, matriz, tempo, tempo de repetição e tempo de eco. Para facilitar, eles serão abordados em tópicos. FOV quando se buscam imagens de grandes áreas de anatomia, mais hidrogênio tornase parte do processo; espessura de corte (thickness) a espessura de corte tem relação com a quantidade de prótons que contribuem com o sinal. Quando maior a espessura do corte, maior será o sinal da ressonância; NEX o número de excitações; na formação da imagem por RM é possível excitar mais de uma vez um mesmo tecido e, assim, obter múltiplas respostas dessa região. Quanto maior for o número de excitações melhor será o sinal ruído; matriz – ao contrário do que se faz na TC, constantemente se alteram as dimensões das matrizes de imagem em RM. Quanto maior a resolução da matriz, menor será a área representada pelo pixel na imagem e consequentemente menor será a quantidade de prótons que será contribuída para o seu sinal; tempo de repetição (TR) – aumentando o TR permitese que uma grande quantidade de prótons do hidrogênio recupere a magnetização longitudinal, aumentando assim a população disponível no lado de menor energia. Quando isso for aplicado a um novo pulso de excitação, uma quantidade maior de hidrogênio responderá a esse estímulo, gerando uma intensificação de sinal; tempo de eco (TE) – nesse caso o tempo de eco pode ser entendido como o exato momento da coleta do sinal da ressonância. É importante considerar que o sinal da ressonância decai de uma forma livre em função do tempo, podendose então concluir que imagens obtidas com o tempo de eco curtas como as realizadas em T1. Ainda com relação à física da imagem, não podemos deixar de falar do meio contraste utilizado em RM, o gadolínio, fazendo uma associação das suas interações magnéticas para com a imagem. Figura Meio de contraste utilizado em RM:gadolínio. Fonte: Publicado por Zereshk, “A bottle of Magnevist contrast agent, from my own office”, 2008, Wikimedia Commons, sob domínio público. Link da página: en.wikipedia.org/wiki/File:Magnevist_Bottle.JPG. Acesso em: 01/09/2016. Em RM o mecanismo de contraste nas imagens é completamente diferente do mecanismo dos raios X, por exemplo. Na RM, substâncias paramagnéticas alteram o campo magnético local, reduzindo os tempos de relaxação longitudinal e transversal dos núcleos de hidrogênio exitados. As interações magnéticas entre núcleos de hidrogênio no tecido biológico são conhecidas como interação dipolodipolo. Nesse processo, as moléculas sofrem mudança de direção em relação às linhas de força do campo magnético. O gadolínio é um metal pesado altamente tóxico para o organismo humano. Sua administração se dá pela agregação de substâncias que evitam a fixação orgânica desse metal e facilitam a sua eliminação, principalmente pelas vias excretoras renais. A dose recomendada para a grande parte dos exames de ressonância é de aproximadamente 0,1 mmol/kg de peso, podendo a dosagem ser dobrada no caso de estudos angiográficos. Os efeitos desse contraste são raros, porém não se pode descartar os mecanismos de segurança para quaisquer eventualidades que possam vir a acontecer. A indicação para a utilização desse contraste serve para exames em que haja suspeita ou confirmação de: metástases; tumores; processos inflamatórios e infecciosos; análises vasculares; possíveis áreas de infarto; estudos funcionais e de perfusão nos diversos órgãos. FINALIZAÇÃO Neste capítulo vimos que a formação da imagem não depende somente da física envolvida, mas também do contraste utilizado no momento de aquisição. Vimos que o meio de contraste à base de gadolínio produz contrastes nas imagens ponderadas em T1 nos tecidos, que passam a emitir sinal com uma maior intensidade. Não esquecendo que o gadolínio é um elemento pertencente à família dos metais mais nobres, conhecidos como terras raras. O contraste comparado ao T2 os tecidos passam a diminuir seus sinais, caracterizando o contraste hipointenso. A título de curiosidade, no Brasil alguns serviços vêm utilizando alternativamente o suco de açaí como meio de contraste em T2 quando se trata de exames do sistema digestório: a ação do suco torna a luz das cavidades hipointensa. REFERÊNCIAS BERNSTEIN MA, KING KF, ZHOU XJ. Handbook of MRI Pulse Sequences. London: Elsevier; 2004. BLOCH F. Nuclear induction. Phys Rev 1946; 70:460. FOSTER MA. Magnetic Resonance in Medicine and Biology. New York:Pergamon Press; 1984. HAHN EL. Spin echoes. Phys Review 1950;80 (4). LAUTERBUR PC. Image formation by induced local interactions: examples employing Nuclear Magnetic Resonance. Nature 1973;242:190191. MANSFIELD P. Multiplanar imaging formation using NMR spin echoes. J Phys 1977;10:L55–L58. PURCELL EM, TORREY HC, POUND RV. Resonance absorption by nuclear magnetic moments in a solid. Phys Rev 1946; 69:37. INTRODUÇÃO A blindagem da ressonância magnética é um componente fundamental para um perfeito funcionamento do sistema. Sua real função é atenuar os sinais de radiofrequência externos que possam vir a interferir na qualidade do exame. Ao se discutir projetos de arquitetura para edifícios destinados à assistência à saúde, é fundamental a compreensão da evolução da tecnologia médica, bem como de suas consequências. Os novos métodos de diagnóstico por imagem apresentam seus resultados em arquivos eletrônicos que podem ser armazenados em espaços muito reduzidos, tornando o “antigo” arquivo de resultados um espaço obsoleto. Consequentemente, os espaços hospitalares acabam sendo projetados para serem, a cada dia, mais flexíveis e impessoais; em contrapartida, os ambientes que são diretamente destinados aos pacientes requerem mais atenção do ponto de vista de conforto e humanização. Pesquisas apontam que as condições ambientais em ambientes hospitalares, como por exemplo a sala de exames de ressonância magnética e tomografia computadorizada, podem diminuir os anseios e as expectativas do paciente, o que facilita a execução do trabalho do profissional de saúde. A preocupação com os pacientes deve existir em todo o projeto que envolve a ressonância magnética, desde a concepção, como um todo, até os detalhes do seu interior: cores, texturas, aberturas para visualização do exterior e entrada de luz, materiais naturais, como a pedra e a madeira, que ajudam a criar ambientes mais relaxantes e que auxiliam na recuperação do paciente. Com isso evidenciase a grande importância do tema, que passa a ser discutido com o objetivo apresentar reflexões sobre as condições ambientais de um Estabelecimento de Assistência à Saúde (EAS). INDICAÇÃO DE VÍDEO Vídeo demonstrativo sobre o funcionamento de um setor de ressonância magnética. Disponível em: x www.youtube.com/watch?v=ruqpGUSj2No. Acesso em: 11 ago. 2016. Demonstração das aplicações do método diagnóstico. Disponível em: x www.youtube.com/watch?v=ytQP1oa5CVA. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE LEITURA: Este caderno de projetos em ressonância magnéticamostra com total veracidade como funciona e que equipamentos fazem parte de um serviço de ressonância. Disponível em: <www.athosmed.com.br/pdf/caderno_de_projetos.pdf>. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE FILME Breve demonstração em relação ao funcionamento dos equipamentos em ressonância magnética. Disponível em: x www.youtube.com/watch?v=kycJTRoo48U. Acesso em: 11 ago. 2016. https://www.youtube.com/watch?v=ruqpGUSj2No https://www.youtube.com/watch?v=ytQP1oa5CVA http://www.athosmed.com.br/pdf/caderno_de_projetos.pdf https://www.youtube.com/watch?v=kycJTRoo48U CONTEÚDO A ressonância magnética (MRI) é uma tecnologia de imagens médicas não invasivas que produz imagens de seções transversais altamente detalhadas das estruturas internas do corpo, incluindo órgãos, tecidos moles e ossos. Os equipamentos de ressonância magnética são sistemas complexos e de muita engenharia, tipicamente produzidos em quantidades muito baixas, frequentemente apenas um, para atingir os requisitos dos pesquisadores e das aplicações especiais. A tecnologia de ressonância magnética é baseada no uso de magnetos poderosos e sinais de radiofrequência, e por isso o uso de metais em sua construção deve ser minimizado, para evitar interferência. Em ressonância magnética, no quesito instalações, daremos ênfase aos equipamentos que compõem a RM e à segurança que os cerca. O equipamento de RM infelizmente não apresenta uma arquitetura agradável para uma grande parcela de pacientes. À primeira vista, o aparelho de RM é muito semelhante a um aparelho de TC. Na sala, estão os vários monitores, a mesa motorizada, o portal. Porém as semelhanças se resumem ao aspecto físico. Figura Sala de RM. Fonte: Publicado por Jan Ainali, “Philips MRI in Sahlgrenska Universitetsjukhuset, Gothenburg, Sweden”, 2008, Wikimedia Commons, sob a licença Creative Commons Attribution 3.0 Unported. Link da página: en.wikipedia.org/wiki/File:MRIPhilips.JPG. Acesso em: 01/09/2016. A instalação de um serviço que englobe RM possui alguns componentes estruturais para que o funcionamento do aparelho seja aplicado com excelência. Para facilitar, abordaremos alguns dos componentes em forma de tópicos para expor com clareza todos os seus aspectos. Os componentes são: cabine atenuadora de radiofrequência ou gaiola de Faraday; magneto; bobinas de gradiente de campo magnético (x,y,z); bobinas receptoras e transmissoras de radiofrequência (RF); sistemas controladores do envio e recebimento de RF; sistema controlador do gradiente de campo magnético; computadores. Figura Cabine atenuadora de radiofrequência ou gaiola de Faraday. Fonte: Adaptado de UTFPR, s.d. Figura Bobinas de gradiente de campo magnético (x,y,z). Fonte: Adaptado de FLOR, 2011. Figura Computadores em RM. Fonte: EPSTOCK/Shutterstock®. Link da página: shutterstock.com/pic103356656. Acesso em: 01/09/2016. Tanto no que se refere ao magneto assim como a todo o resto do equipamento, teremos, de acordo com o fabricante, algumas variações em relação aos equipamentos aplicados nas instalações do setor. A função básica do magneto é gerar um campo magnético alto e homogêneo na região em que a parte anatômica será posicionada. A forma de gerar o campo magnético define os tipos de magnetos que existem hoje: a) magnetos permanentes; b) eletromagnetos: dividemse em magnetos resistivos e magnetos supercondutores. Uma divisão em relação ao design do equipamento criou uma nomenclatura não muito correta, que vem sendo aplicada pelo mercado: aberto e fechado. O sistema fechado de RM na verdade não é fechado, pois se caracteriza por um cilindro oco, aberto nas duas extremidades. O paciente é posicionado dentro desse cilindro, na sua região central, também chamado isocentro. O equipamento aberto é assim chamado pois oferece maior comodidade ao paciente, uma vez que as partes laterais são abertas ou semiabertas, permitindo uma menor sensação de confinamento e reduzindo assim a claustrofobia. MAGNETOS PERMANENTES São constituídos de ímãs permanentes e oferecem como vantagens a não utilização de energia elétrica e a configuração aberta. Alguns fabricantes adotam a construção na forma de um “C”, o que permite ao paciente acesso facilitado, sensação de maior espaço e conforto. Entretanto, os magnetos permanentes não conseguem atingir valores altos de campo magnético, ficando reduzidos a menos de 0,5 T. ELETROMAGNETOS Os eletromagnetos são constituídos por enrolamentos de fios (bobinas) onde a passagem de corrente elétrica irá produzir o campo magnético. A passagem de corrente elétrica pode ocorrer com a presença da resistência elétrica (magnetos resistivos) ou com o uso do fenômeno da supercondutividade (magnetos supercondutores) MAGNETOS RESISTIVOS Esse tipo de magneto está praticamente extinto do mercado de equipamento de RM para formação de imagem, pois o campo magnético é gerado pela passagem de corrente elétrica pelo conjunto de bobinas de forma clássica, ou seja, com a presença constante da resistência elétrica. Assim, é possível desligar o campo magnético quando não há exames e religálo conforme a necessidade. As desvantagens são o alto consumo de eletricidade para manter o campo magnético e a limitação quanto à intensidade do campo magnético produzido. Uma vez que o fio oferece resistência à passagem de corrente elétrica, a produção de calor é inevitável e, consequentemente, somente valores baixos de campos (até cerca de 0,3 T) são possíveis. Também possuem homogeneidade de campo reduzida e necessitam ser refrigerados a água. A massa desses magnetos também pode exceder 10.000 kg. MAGNETOS SUPERCONDUTORES São eletromagnetos compostos de enrolamentos quilométricos de fio de uma liga de nióbiotitânio que, mergulhados em hélio líquido (criogênico) a uma temperatura próxima do zero absoluto (273 ºC ou 0 kelvin), não irão oferecer resistência elétrica, atingindo a chamada supercondutividade. Assim, podem produzir um campo magnético alto, sem a geração de calor e sem custo relacionado a consumo elétrico. Nesse tipo de magneto é crítico o controle dos sistemas relacionados a temperatura, pressão e quantidade de hélio no interior do magneto para que não ocorra o aumento da temperatura interna, que elevaria a taxa de evaporação do hélio (conhecida como boiloff) e poderia chegar ao ponto crítico de resultar no apagamento do campo magnético, o chamado quenching. Apesar do custo de produção e comercialização mais alto e da maior necessidade de controle durante sua operação, os magnetos supercondutores são os mais utilizados no mercado, por sua possibilidade de atingir o valores de campo magnético superiores a 1,5 T, o que, sob aspectos clínicos, permite o uso pleno da tecnologia e dos recursos de RM. É importante destacar que uma das principais características de qualidade dos magnetos é a chamada uniformidade ou homogeneidade do campo magnético. Um alto grau de homogeneidade corresponde a pequenas variações no valor central do campo magnético e, por consequência, no valor da frequência central de precessão dos spins. Os equipamentos supercondutores com cilindros mais extensos tendem a ter melhor homogeneidade que os de magnetos mais curtos e com diâmetro interno maior. Os magnetos “abertos” também possuem regiões de homogeneidade mais reduzidas. São três conjuntos de bobinas independentes e não refrigeradas pelo sistema de criogenia (hélio) que irão produzir uma pequena variação no campo magnético o mais linear possível numa dada direção (x, y ou z). Três direções de aplicação dos gradientes são necessárias para codificar a origem espacial do sinal (localização) e assim formar imagens bidimensionais (2D) e tridimensionais (3D). O acionamento combinado dos gradientes permite criar variações em qualquer direção dentro domagneto, criando assim planos de corte que não necessariamente precisam seguir os planos convencionais, axial, sagital e coronal. Os gradientes serão usados em momentos específicos durante o processo de aquisição das imagens e podem ser facilmente identificados pelo ruído característico de seu funcionamento. O ruído acústico gerado pelos gradientes é resultado da rápida passagem de corrente elétrica pelo fio que sofre dilatação e propaga a onda sonora. As características de desempenho dos sistemas de gradiente são limitadas por características biológicas do corpo humano, uma vez que a variação rápida de campo magnético, durante o exame, produz correntes elétricas em superfícies condutoras como a pele e pode resultar em estímulo de nervos periféricos e choque elétrico. Essas correntes indesejadas, chamadas também de correntes parasitas ou correntes de EDDY que podem se formar na carcaça do magneto durante o acionamento dos gradientes devem ser compensadas por sistema de bobinas desenhadas especificamente para isso e chamadas de blindagem ativa das bobinas de gradiente, ou mesmo via software. A rápida passagem de corrente elétrica em alta intensidade por esses conjuntos independentes de bobinas faz com que seja necessária refrigeração por água ou ar. As bobinas ou antenas de RF são responsáveis pela transmissão e pelo recebimento do sinal de RM. As bobinas podem ser transmissoras e receptoras, somente transmissoras ou somente receptoras. O envio do pulso de RF (também chamado de campo B1) produz o desvio no vetor magnetização, gerando a componente transversal da magnetização (xy), que irá ser detectada pela mesma bobina que gerou o pulso ou por uma outra bobina receptora específica. Quando não são utilizadas bobinas locais para transmissão do pulso de RF essa tarefa é realizada pela bobina de corpo. A bobina de corpo está inserida na própria carcaça do equipamento e vem sendo cada vez mais utilizada como a única bobina transmissora. Para as bobinas locais fica somente a tarefa de coletar o fraco sinal de RF que se origina de um corte do corpo do paciente. Uma variedade de bobinas foi e continua sendo desenvolvida não só para permitir uma coleta mais eficiente do sinal como também para ser utilizada em novas aplicações e novas metodologias de aquisição do sinal. FINALIZAÇÃO Podemos destacar o uso cada vez mais intenso de bobinas de múltiplos elementos com arranjo de fase. As bobinas de arranjo de fase são compostas por múltiplas pequenas bobinas (ou elementos), cada uma com um circuito próprio de detecção, que se sobrepõem e irão envolver a anatomia de interesse. Até bem pouco tempo atrás a única bobina do tipo arranjo de fase era a bobina de coluna, porém atualmente o conceito vem sendo aplicado para todas as bobinas. Utilizar bobinas com múltiplos elementos permite o uso das técnicas de imagens paralelas (SENSE, GRAPPA, ARC etc.), que irão utilizar a informação da distribuição espacial do padrão de sinal gerado pela bobina em cada paciente e economizar etapas da codificação de sinal, permitindo assim um ganho expressivo de tempo e novas possibilidades de utilização da RM, especialmente onde velocidade é mandatória. REFERÊNCIAS GUTIERREZ RMV; ALEXANDRE PVM. Complexo industrial da saúde: uma introdução ao setor de insumos e equipamentos de uso médico. Complexo Eletrônico. Artigo. BNDES Setorial, Rio de Janeiro, n. 19, p. 119155, mai. 2004. IMAGINOLOGIA. Disponível em: <www.imaginologia.com.br>. Acesso em: 25 jan. 2008. INSTITUTO DOS ARQUITETOS DO BRASIL. Departamento de São Paulo. O que faz um arquiteto. Disponível em: www.iabsp.org.br/oquearquitetofaz.asp. Acesso em 08 jan. 2008. IIDA I. Ergonomia: projeto e produção. São Paulo: Edgar Blücher, 2002. LOPES AD. Ao vivo e em cores. Revista Veja: Especial Tomografia, São Paulo, n. 2034, 14 nov. 2007. MARTINS VP. A humanização e o ambiente físico hospitalar. Anais do I Congresso Nacional da ABDEH – IV Seminário de Engenharia Clínica, São Paulo, 2004. MIQUELIN LC. Anatomia dos edifícios hospitalares. São Paulo: CEDAS, 1992. SABBATINI R. As maiores invenções médicas do milênio. Jornal Correio Popular, Coluna Ciência. Campinas, 25 fev. 2000. SEGURANÇA EM RM A segurança em RM deve ser pensada e analisada de forma a envolver toda a equipe de profissionais de um serviço, incluindo desde as pessoas que atuam diretamente no sistema até os profissionais que atuam na área administrativa. As pessoas envolvidas na marcação dos exames devem apresentar um conhecimento mínimo sobre o método, bem como as suas contraindicações. Essa atitude é importante para uma primeira triagem, visando impedir que pacientes que apresentem riscos potenciais venham a se submeter a esse procedimento. INDICAÇÃO DE VÍDEO O vídeo indicado demonstra o que a falta de segurança e de precaução pode fazer em um serviço de RM. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=dFBY2DzqPM&list=PLD8C4DA3081FD4B4D. Acesso em: 11 ago. 2016. Este vídeo mostra o poder do magneto presente na ressonância magnética. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=Zly06LoRNac&list=PLD8C4DA3081FD4B4D&index=3. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE LEITURA O livro Técnicas em Ressonância Magnética enfatiza a segurança em RM, evidenciando a importância de todos os funcionários envolvidos no método diagnóstico. Disponível em: http://funflyship.com.br/mais/livroempdfmanualdetecnicasderessonancia magnetica. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE FILME Breve vídeo sobre acidentes em ressonância magnética, disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=XbJhg7fXECc. Acesso em: 11 ago. 2016. Mais um vídeo sobre acidentes em ressonância magnética, disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=KRfp7qS9Db0. Acesso em: 11 ago. 2016. http://www.youtube.com/watch?v=-dFBY2DzqPM&list=PLD8C4DA3081FD4B4D http://www.youtube.com/watch?v=Zly06LoRNac&list=PLD8C4DA3081FD4B4D&index=3 http://funflyship.com.br/mais/livro-em-pdf-manual-de-tecnicas-de-ressonancia-magnetica http://www.youtube.com/watch?v=XbJhg7fXECc http://www.youtube.com/watch?v=KRfp7qS9Db0 CONTEÚDO Para dar continuidade ao tema segurança em RM, vamos iniciar citando as contraindicações ao exame de RM. Primeiramente estão os portadores de marcapasso cardíaco, os portadores de implantes eletrônicos, os portadores grampos de aneurisma e mulheres grávidas durante o primeiro trimestre de gestação. Os pacientes com contraindicações parciais são os portadores de próteses metálicas em geral, os que sofrem de claustrofobia e as gestantes após o terceiro mês. Nenhum objeto ferromagnético que possa ser atraído pelo magneto deve entrar na sala do exame. É recomendável que o paciente troque de roupa e remova pertences como relógios, brincos, colares, correntes, celulares, cartões referentes a transporte e bancários ou quaisquer outros objetos que possam sofrer atração magnética. O serviço de ressonância deve dispor de cartazes de advertência e de sistema de segurança nas portas a fim de impedir a entrada de pessoas não autorizadas. Nos casos de parada respiratória ou cardíaca, o paciente deve ser retirado da sala, para o procedimento de emergência. Para facilitar o entendimento, vamos tratar os próximos assuntos de segurança no modelo de tópicos. Atração de objetos metálicos – nesse caso tratamos da interação dos grampos e clipes cirúrgicos e sua localização dentro do corpo do paciente e sua interação com o campo magnético estático. Algumas próteses de estribo também são contraindicadas. Recomendase que seja feito um rastreamento por raios X nos casos de pacientes que tenham ferimentos por arma de fogo (PAF). Aquecimento local de tecidos e objetos metálicos – o tecido biológico sofre aquecimento pelo depósitoda radiofrequência. Objetos metálicos no interior do corpo do paciente também sofrem aquecimento. É necessário controlar o nível de aquecimento para evitar acidentes com os pacientes. Em relação aos riscos ocupacionais temos os efeitos biológicos, que representam uma imensa adversidade no longo prazo para pessoas que trabalham no setor de RM. Por isso recomendase que as funcionárias grávidas não permaneçam dentro da sala de exames quando os gradientes estiverem ligados. Com relação aos demais funcionários do setor, devese proceder a uma investigação eventual do risco potencial de cada um, bem como oferecerlhes treinamentos de rotina. Quenching é o processo de perda súbita do campo magnético que é gerado pelas bobinas, de modo que elas deixam de ser supercondutoras e passam a agir como se fossem bobinas de resistência. Esse processo pode acontecer por acidente ou por indução manual no caso de emergência. Os alarmes que detectam a baixa dos níveis de O2 na sala e que pode significar escape de gás hélio devem ser sempre testados, e, quando forem acionados, o paciente deve ser imediatamente removido da sala. CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta aula observamos como se efetua a segurança da sala de RM e como os funcionários e toda a equipe devem proceder no caso de alguma intercorrência no setor. Algumas dicas de segurança são como ouro para o bom funcionamento, por exemplo, antes de marcar o exame para um paciente, verificar se ele não se enquadra na lista de contraindicações para o exame; verificar se o paciente sofre de claustrofobia; esclarecer para o paciente como é o procedimento; atendelo e confortálo da melhor forma possível; procurar saber se o paciente possui tatuagem e, nesse caso, cobrir as tatuagens com panos umedecidos para evitar o aquecimento do local; sutiãs devem ser substituídos pela roupa correta no momento do exame; e o mais importante, investigar sempre no prontuário do paciente a fim de prevenir acidentes com ele e com a equipe. REFERÊNCIAS IBGE INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Estatísticas da saúde: Expectativa de vida do brasileiro aumenta para 74 anos. Último acesso: 23 de outubro de 2015 Two stuck to MRI machine for 4 hrs. Mumbai Mirror. http://www.mumbaimirror.com/mumbai/coverstory/TwostucktoMRImachine for4 hrs/articleshow/45103043.cms. Último acesso: 16 de dezembro de 2014. Man stabbed in eye during brain scan. The New Zealand Gerald. http://www.nzherald.co.nz/nz/news/article.cfm?c_id=1&objectid=11359290. Último acesso: 16 de dezembro de 2014. http://www.mumbaimirror.com/mumbai/cover-story/Two-stuck-to-MRI-machine-for-4-%20hrs/articleshow/45103043.cms http://www.nzherald.co.nz/nz/news/article.cfm?c_id=1&objectid=11359290 CONTEÚDO Imagine que você acabou de adquirir um excelente equipamento de ressonância magnética e recebeu da empresa fornecedora um manual de instalação com 50 páginas e centenas de recomendações técnicas. Pois é, equipamentos dessa magnitude, infelizmente, ainda não funcionam apenas “plugando na tomada”. Então, o jeito é estudar todas as recomendações ou contratar alguém com experiência que se responsabilize por supervisionar o projeto. Mas, como esse é um dos equipamentos de instalação mais complicada e que gera mais dúvidas durante a construção hospitalar, seguem 10 dicas úteis sobre os problemas mais frequentes com que um serviço em RM pode se deparar. 1) Local da sala de exames A definição na planta arquitetônica do local onde se pretende instalar o equipamento de RM é de suma importância, a começar pela observação das distâncias mínimas entre o isocentro do magneto (corpo da máquina) até locais com massas metálicas em movimento, como elevadores, garagem ou passagem de automóveis. Do contrário, o local pode não atender às condições técnicas de funcionamento, já que a RM funciona como um poderoso ímã que sofre interferências, podendo afetar bastante a qualidade dos exames. 2) Local da sala de comando Outro problema comum encontrado nos projetos arquitetônicos é o posicionamento inadequado da sala de comandos em relação ao eixo da RM, por exemplo, posicionada em paralelo à mesa de exames. Essa posição está incorreta, pois é importante que o operador da máquina tenha total visão do paciente dentro do túnel. 3) Rota de acesso A ressonância magnética é um dos maiores e mais pesados equipamentos que serão entregues durante a montagem de um novo hospital. O magneto pode pesar até 6.000 kg e ter dimensões bastante avantajadas, suficientes para que não passe por nenhuma das portas. Portanto, é fundamental que desde a fase de projetos seja planejada a rota de entrada do equipamento. 4) Tubo Quench Para o funcionamento da ressonância magnética é necessário fazer circular em bobinas (condutores enrolados) uma alta corrente elétrica para gerar um alto campo magnético. Mas, para que essa alta corrente elétrica seja possível sem aquecimento, é necessário resfriar os condutores com gás hélio em baixíssima temperatura, na sua forma líquida criogênica. Quando há algum problema na máquina ou alguma outra emergência que requeira a diminuição imediata do campo magnético, esse gás deve ser esgotado através de um duto especial chamado de tubo quench, ou duto de exaustão de emergência. 5) Circuito de água gelada Como citado anteriormente, os ímãs da ressonância magnética são resfriados com gás hélio em sua forma líquida, a baixíssimas temperaturas ( 268,93 °C). Para manter esse gás resfriado, é utilizado um sistema de resfriamento a água, ou seja, chillers. Logo, é necessário prever no projeto uma área técnica externa para instalação desse sistema e planejar o percurso das linhas de água gelada que vão do chiller até a sala técnica da RM, para a passagem dessas linhas de água gelada. 6) Climatização Outro item de grande importância para a instalação de uma RM é a climatização dos ambientes. Como é requisitado controle especial de temperatura e umidade para os ambientes e como cada modelo possui suas especificidades e dissipações térmicas diferentes, é necessário contratar um projetista para auxiliar a especificar e adquirir máquinas de ar condicionado apropriadas. 7) Piso da sala de exames Todas as salas de exames precisam de uma cabine de radiofrequência (RF), também chamada de blindagem de RF ou gaiola de Faraday. Esta consiste normalmente numa caixa de alumínio ou outro material similar, e serve para evitar que ondas de radiofrequência externas entrem, causando interferências na geração dos sinais e no funcionamento da ressonância. 8) Instalações acima e abaixo da sala de exames de RM Outro problema que ocorre bastante na instalação de RM e que acaba gerando perdas e retrabalho é a passagem de instalações diversas pelo entreforro acima da sala de exames de RM. Porém, não é permitida a passagem de nenhuma instalação, quer seja calha elétrica, duto de ar condicionado, gases e muito menos tubulação hidráulica passando por cima da cabine de RF. Todas essas instalações devem contornar (dar a volta) a sala de exames e nunca passar por sobre ela. Por causa desse requisito, é proibido que no pavimento logo acima da sala de exames de RM fiquem ambientes como: central de material esterilizado, vestiário com banheiros do centro cirúrgico, entre outras áreas com muitas instalações hidráulicas que ofereceriam um risco sério à integridade da RM. Também, não é permitido que haja nem acima nem abaixo da sala de exames de RM equipamentos pesados, como: geradores, máquinas de ar condicionado, equipamentos de lavanderia, esterilização ou qualquer motor elétrico de potênciamais elevada. Para melhor compreensão de todas essas exigências espaciais, que mostra a distribuição do campo magnético produzido por uma RM no eixo vertical. 9) Iluminação da sala de comando O projeto de iluminação da sala de comandos é de responsabilidade do cliente, ou melhor, da empresa de projetos elétricos contratada, e por isso este é um tópico que acaba não sendo muito bem especificado no manual de instalação da RM, nem supervisionado pela empresa fornecedora. A iluminação da sala de comando deve ser dimerizável, ou seja, com controle de intensidade para que seja possível deixar o ambiente em penumbra ideal para trabalho e visualização dos monitores especiais que ali são utilizados. A iluminação ideal deve ser estável (sem oscilação), podendo ser adotado valor nominal máximo de 300 lux, para limpeza e manutenção, mas durante o trabalho com monitores deve permitir a redução da intensidade para a ordem de 10 a 30 lux (penumbra). Também é importante que a sala não possua janelas ou outras luminárias que possam provocar reflexão indesejada nos monitores. 10) Acabamento da cabine de RF Em todas as salas de exames de ressonância magnética precisam ser montadas cabines de proteção de radiofrequência, também chamadas de gaiolas. Essas gaiolas normalmente não vêm junto com o equipamento de RM e devem ser compradas de fabricantes especializados, que fornecerão sob encomenda de acordo com as especificações do modelo da ressonância. Interessante comentar que a maioria dos hospitais adquire a gaiola no seu pacote de acabamento mais básico, que custa em torno de R$ 90 mil. INDICAÇÃO DE VÍDEO Vídeo sobre arquitetura em RM. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=2GHb4MV3tVs. Acesso em: 11 ago. 2016. Vídeo sobre funcionamento e arquitetura em RM. Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=lsdz3lIzUDI. Acesso em: 11 ago. 2016. INDICAÇÃO DE LEITURA A leitura indicada mostra como se deve programar a arquitetura para a introdução do método diagnóstico em RM, mostrando os fatores técnicos e funcionais. Disponível em: http://www.pcs.usp.br/~pcs5002/oasis/soarmcsbr.pdf. Acesso em: 11 ago. 2016. http://www.youtube.com/watch?v=2GHb4MV3tVs http://www.youtube.com/watch?v=lsdz3lIzUDI http://www.pcs.usp.br/~pcs5002/oasis/soa-rm-csbr.pdf CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta aula observamos os padrões necessários para que o serviço em RM funcione com conformidade e com qualidade. Algumas normas na arquitetura devem ser seguidas para garantir a qualidade do atendimento de todos que possam vir a frequentar o serviço diagnóstico. É importante perceber que, por ser um serviço muitas das vezes particular, a qualidade e a excelência também têm que partir do profissional desde a recepção até o técnico ou tecnólogo em radiologia. REFERÊNCIAS BONTRAGER KL, LAMPIGNANO JP. Tratado de posicionamento radiográfico e anatomia associada. 7a ed.. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. LUFKIN RB. Manual de Ressonância Magnética. 2ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999. 354p. NÓBREGA A I. Ressonância Magnética Nuclear – Série Tecnologia em Radiologia Médica. 1ª ed. São Paulo: Atheneu, 2010. 110p. STEWART CB. Ciência radiológica para tecnólogos: física, biologia e proteção. 9ª ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. WESTBROOK. Manual de Técnicas de Ressonância Magnética. 2ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001. 436p. Introdução Material Complementar Conteúdo Considerações Finais Referências Aula 07 - Introdução Aula 07 - Material Complementar Aula 07 - Conteúdo Aula 07 - Conclusão Aula 07 - Referências Aula 08 - Introdução Aula 08 - Material Complementar Aula 08 - Conteúdo Aula 08 - Conclusão Aula 08 - Referências Introdução Material Complementar Conteúdo Considerações Finais Referências Conteúdo Material Complementar Considerações Finais Referências
Compartilhar