Baixe Ressonância Magnética 2 e outras Notas de estudo em PDF para Ética, somente na Docsity! Q Portal Educação e Portal ee Sites Associados urso de ncia Magnética ÓDULO II à disponível apenas como parâmetro de estudos para ada. E proibida qualquer forma de comercialização do ui contido são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação COMPONENTES DE UM SISTEMA DE RESSÔNANCIA MAGNÉTICA: 1- Magneto principal. 2- Bobinas homogeneizadoras “Shim Coils”. 3- Bobinas de gradiente “Gradient Coils”. 4- Bobinas de rádio frequência. 5- Sistema de computador e processamento de imagem. 1- MAGNETO PRINCIPAL: a- Magnetos Permanentes; b- Magnetos Solenóides. A) Magnetos Permanentes São produzidos por uma liga de alumínio, níquel e cobalto, conhecida como Alnico. A principal vantagem é que estes magnetos não necessitam de uma fonte de força, portanto ficam magnetizados permanentemente, proporcionando um baixo custo operacional. O campo magnético tem linhas de fluxo que correm verticalmente, do pólo sul para o pólo norte (de baixo para cima) do magneto, mantendo o campo magnético praticamente confinado à sala de exame. Podem ser fabricados com configurações abertas, que apesar de baixas potências de campo e relação de sinal ruído mais baixo, tornam-se benéficos para pacientes claustrofóbicos e obesos, para estudos músculo esqueléticos dinâmicos e procedimentos intervencionistas, que nas configurações fechadas tornam difíceis as realizações destes exames. 53 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação Módulo de gradiente. 4- BOBINAS DE RADIOFREQUÊNCIA Emitem pulsos de radiofrequência em intervalos de tempo determinados, em regiões específicas do corpo do paciente, para medir a intensidade do sinal dos tecidos. Tipos de bobinas: 1- Bobinas de volume ou transceptoras: Transmitem e recebem pulsos de radiofrequência. A maioria são bobinas de quadratura, que possuem 2 pares de bobinas para transmitir e receber o sinal do tecido. São as bobinas de cabeça, corpo, quadratura e extremidades. 2- Bobinas de arranjo em fase ou PHASE ARRAY: Constituídas por bobinas e receptores múltiplos. O sinal captado pelo receptor de cada segmento é combinado para formar a imagem. Tem a vantagem de uma bobina pequena, pela melhor relação de sinal e ruído, e a vantagem de uma bobina de volume para estudar regiões maiores. Geralmente são utilizadas para estudos da coluna vertebral. 56 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores Portal Educação 3- Bobinas de superfície: Apenas recebem o sinal dos tecidos. São utilizadas nas superfícies cutâneas. Imagens adquiridas com bobinas de superfície têm ótima relação/ruído, possibilitando adquirir imagens com maiores detalhes anatômicas. Principais tipos de bobinas usadas em aparelho da “Philips” de 1,5T de ressonância magnética: Bobina: Sense Head/Neck Coil Bobina: Head Coil Bobina: Sense Body Coil Bobina: Sense Flex-M Coil 57 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores fa Portal Educação Bobina: C3 Bobina: Sense Spine Coil Bobina: Knee/Foot Coil Bobina: C1 Suporte para bobina Body Coil para exame de Mama. Suporte para bobina Flex-M para exame de ATM. 58 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores Ex Portal Educação Máquina de impressão das imagens da RM. Estabilizador utilizado para dar suporte para os dois microcomputadores e máquina de impressão. INTRODUÇÃO À FÍSICA E QUÍMICA DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA Sabemos que o átomo é uma estrutura constituída de um núcleo central e elétrons em órbita ao redor dele. Por sua vez, o núcleo é formado por partículas menores, prótons e nêutrons. Os elétrons têm carga elétrica negativa, os prótons, carga positiva, e, os nêutrons, como o nome sugere, não têm carga elétrica. A soma dos prótons de um núcleo determina o número atômico e o número de massa representa a somatória dos prótons e nêutrons. Um átomo eletricamente 61 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação estável é aquele que tem um número de cargas elétricas negativas (elétrons) igual ao número de cargas elétricas positivas (prótons). Átomos eletricamente instáveis são aqueles que possuem maior ou menor quantidade de elétrons, em relação ao número de prótons. Átomos eletricamente instáveis são denominados íons. Na estrutura atômica podem-se observar outros movimentos, além do movimento dos elétrons ao redor do núcleo. São os movimentos dos elétrons girando sobre seu próprio eixo e dos núcleos girando também em torno de seus eixos. No fenômeno da RM tem especial importância o movimento do núcleo em torno do seu eixo, particularmente quando este é colocado em um campo magnético, isto porque, como sabemos da física clássica, corrente elétrica em movimento através de um fio, ou carga elétrica em movimento, gera um campo magnético. O próton de hidrogênio, por exemplo, girando em torno do seu próprio eixo, cria um minúsculo campo magnético. São denominados núcleos ativos em RM, aqueles que têm tendência a alinhar seu eixo de rotação a um campo magnético externo aplicado, graças às leis da indução eletromagnética. Estes núcleos possuem, portanto, carga efetiva e em rotação dentro de um campo magnético, adquirem um momento magnético, ou momento angular, ou rotação “spin”. O alinhamento, ou a somatória dos momentos magnéticos dentro de um campo magnético, é expresso como um vetor somatório. Para se produzir uma imagem por ressonância magnética há a necessidade do processo de alinhamento nuclear, da excitação dos prótons por radiofrequência, da codificação espacial e da formação de imagens. O magneto alinha os núcleos em estados de baixa energia (paralelo ao campo magnético) e alta energia (antiparalelo ao campo magnético). Uma fonte de radiofrequência excita o vetor longitudinal para o plano transversal, onde o sinal resultante é captado pela antena receptora de radiofrequência. Portanto, o sinal de RM, origina-se dos núcleos dos átomos de uma determinada região do corpo do paciente, em Ressonância, sob a ação de um campo magnético homogêneo e uniforme. 62 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação Os átomos que produzem sinal na RM são: o hidrogênio, o sódio, o fósforo e o carbono; o hidrogênio é o que produz a maior intensidade de sinal. O núcleo do hidrogênio é formado por um próton, apenas. Seu número atômico, portanto, é igual ao número de massa. Seu próton solitário lhe proporciona um momento magnético bem definido e, por ser abundante nos animais, constitui a base da imagem por RM. O corpo humano, por exemplo, constitui-se de 70 a 80% de água. Como já foi dito, toda vez que partículas elétricas se movem, elas criam um campo magnético. O hidrogênio, com o movimento rotacional de seu próton único, cria um campo magnético induzido à sua volta. Desta forma, esta minúscula partícula funciona nada mais, nada menos, como um magneto de proporções infinitesimais, provido de pólos norte e sul, de igual intensidade. Os pólos deste pequeno magneto são alinhados por um eixo que representa o momento magnético que tem as propriedades de um vetor: a direção do vetor é a direção do momento magnético e o comprimento do vetor é igual ao comprimento do momento magnético. Na natureza, apenas sob o efeito do campo magnético terrestre, os momentos magnéticos dos núcleos de hidrogênio não têm uma orientação definida. Porém, em ambientes de fortes campos magnéticos estáticos, os momentos magnéticos dos núcleos de hidrogênio se alinham a este campo magnético, como uma agulha magnética se alinha ao campo magnético terrestre. A maior parte dos núcleos alinhando-se na mesma direção (paralela) e uma pequena parte na direção oposta (antiparalela) ao eixo do campo magnético. Os núcleos que alinham seu momento magnético na direção paralela são considerados de baixa energia ou de rotação positiva e os que alinham seu momento magnético na direção antiparalela (180º, na direção oposta) são de alta energia ou de rotação negativa. Dentro de um campo magnético forte e estático, os fatores determinantes do alinhamento do momento magnético para cima (paralelo) ou para baixo (antiparalelo). São a potência deste campo magnético e o nível de energia térmica 63 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação A frequência de Larmor de um determinado próton é constante para um determinado campo magnético. Por exemplo, a 1.5 T, Wo do hidrogênio é de 63,85 MHz (42,57 MHz X 1.5 T) e, a 0.5 T, Wo do hidrogênio é de 21,28 MHz (42,57 MHz X 0.57). Percebe-se, portanto, que quanto menor a intensidade do campo magnético, menor a frequência de precessão e quanto maior a intensidade do campo magnético, maior a frequência de precessão do próton de hidrogênio. Portanto, Wo, também conhecida por frequência de Larmor, aumenta quando Bo aumenta e vice-versa. A RESSONÂNCIA O fenômeno da ressonância ocorre quando um objeto é exposto a um ambiente no qual ocorre uma perturbação oscilatória de frequência, próxima à frequência natural de oscilação deste objeto. Em se tratando de núcleos de qualquer tipo de átomos, quando estes são colocados em um meio que apresenta uma oscilação semelhante à sua própria frequência, estes ganham energia e, se a frequência desta oscilação for exatamente igual à sua frequência de precessão (Wo), eles entram em ressonância. O fenômeno da ressonância não ocorre se a energia é aplicada a uma frequência diferente da frequência de precessão do núcleo exposto a esta energia. Portanto, no caso do hidrogênio, para que ocorra o fenômeno da ressonância, quando examinamos um paciente, é preciso aplicar-se ao meio magnético no qual ele se encontra, um pulso de radiofrequência exatamente igual à frequência de Larmor do VME do hidrogênio. Os outros núcleos ativos do corpo do paciente, alinhados com o campo magnético, não entram em ressonância porque sua frequência de precessão difere da frequência de precessão do hidrogênio (63,85 MHz, no caso de um magneto de 1.57). 66 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação EXCITAÇÃO Um pulso de radiofrequência que provoque o fenômeno da ressonância, leva energia ao sistema e faz com que ocorra um aumento do número de núcleos de hidrogênio com rotação negativa (para baixo), em detrimento ao número de núcleos de hidrogênio com rotação positiva (para cima). Este fenômeno recebe o nome de excitação e é devido exclusivamente à transferência de energia ao sistema, pela fonte de radiofrequência. A diferença de energia entre as populações de núcleos com rotação positiva e negativa, corresponde à energia necessária para produzir ressonância por excitação. Em campos magnéticos de alta potência, a diferença de energia entre as duas populações de núcleos é grande, de tal modo que é preciso muito mais energia para produzir ressonância do que em campos magnéticos de baixa potência: magnetos de 1.5T requerem muito mais energia excitatória do que magnetos de 0.57, por exemplo. Como consequência do fenômeno de ressonância, observa-se que o VME afasta-se do alinhamento em relação à linha paralela de Bo (eixo plano-longitudinal), criando um ângulo entre ele e Bo. Este ângulo é denominado ângulo de inclinação ou, em inglês, “flip angle”. A magnitude deste ângulo depende da amplitude e duração do pulso de radiofrequência. O ângulo de inclinação pode ser de 5º a 90º ou 180º. Inicialmente, vamos trabalhar com ângulos de 90º e voltaremos a explicar mais tarde por que o ângulo de 90º é referencial. Portanto, para inclinar 90º, o VME deve receber energia suficiente do pulso de radiofrequência para mover-se 90º em relação ao Bo e, neste caso, o VME passa para a posição transversa, efetuando rotação à frequência de Larmor. A partir daí, os momentos magnéticos dos núcleos de hidrogênio que se encontravam fora de fase, isto é, ao acaso, passam a entrar em fase, ficam em uma mesma posição na trajetória precessional. Representados agora por um único VME no plano transverso, girando à frequência de Larmor em torno do vetor Bo. 67 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação O SINAL DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA Como foi explicada anteriormente, a soma dos momentos dos átomos de hidrogênio em fase, é representada por um único vetor, o VME, que fica em precessão a um ângulo de 90º em torno de Bo. Este vetor representa também cargas elétricas em movimento girando de forma cíclica, a uma frequência determinada, o que provoca o aparecimento de ondas eletromagnéticas. Pelas leis da indução de Faraday, uma onda eletromagnética induz a certa voltagem em uma bobina receptora, ou simplesmente uma antena, quando esta é colocada nas proximidades daquela. Assim sendo, o VME em movimento coerente, isto é, em fase no plano transversal, gera, em uma bobina colocada em suas proximidades, uma corrente elétrica criada pela diferença de voltagem, diferença esta que é dependente da posição do VME. Esta voltagem constitui o sinal de ressonância magnética. A frequência deste sinal será a mesma da frequência de Larmor, no caso para o hidrogênio, e a magnitude deste sinal depende do grau de magnetização transversal, pois o sistema não consegue criar variações de voltagens com o VME em sua posição. DECAIMENTO LIVRE DA INDUÇÃO (D.L.I.) Enquanto permanece o pulso de RF aplicado ao VME, este se mantém a 90º em relação ao eixo Bo e permanece também a magnetização transversal. Ao desligar-se este pulso, os momentos dos átomos de hidrogênio que se encontram em fase, passam a perder energia e, em consequência, começam a ficar fora de fase; os VME passam a sofrer influência de Bo, tentando o realinhamento. Este processo pelo qual o VME perde energia e tenta se realinhar com o eixo Bo chama-se relaxamento e o grau de magnetização longitudinal aumenta gradualmente, (recuperação) em detrimento à magnetização transversal (declínio). Portanto, relaxamento significa desaparecimento da magnetização transversal e reaparecimento da magnetização longitudinal. 68 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação transversa. A amplitude da magnetização transversa é diretamente proporcional à intensidade de sinal. Os efeitos relaxamento T1 e T2 trabalham em direção opostas, pois Tí é um processo de recuperação da magnetização transversa e T2 é um processo de decaimento da magnetização transversa. A intensidade de sinal é medida pela forma de pulso de RF que é aplicado e medido pela bobina RF. A água e outras substâncias semelhantes como o L.C.R., tem um tempo de relaxamento Tt e T2 longos, portanto apresentam sinal hipointenso nas imagens ponderadas em T1 e sinal hiperintenso nas imagens ponderadas em T2. Os lípides têm um pouco de relaxamento T1 curto e T2 intermediário a curto, portanto apresentam sinal hiperintenso nas imagens ponderadas T1, e sinal intermediário nas imagens ponderadas em T2. Líquidos puros como a água, quando adicionamos às soluções protéicas ou macromoléculas, levam a uma diminuição do tempo de relaxamento. Seguências com TR e TE curtos produzem uma imagem ponderada; em T1, TR e TE longos produzem imagem ponderada; em T2, e TR longo e TE curto produzem uma imagem ponderada em densidade de prótons. As imagens ponderadas em T1 fornecem mais detalhes anatômicos, enquanto as imagens ponderadas em T2 são melhores para demonstrar alterações de sinais patológicos. . MAGNETIZAÇÃO NO VOXEL = Tecidos apresentam diferentes tempos de relaxamento. => Os processos de relaxamento Ti 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 a substância tornar-se magnetizada. A Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores No Portal Educação = Substâncias paramagnéticas ou ferromagnéticas. -Hemoglobina -Melanina (Ga 3+) “Ferro (Fe+2, Fe+3) “Manganês (Mn+2) . EFEITOS DE FLUXO => Efeito da velocidade x fluxo- Quanto maior o fluxo, maior a intensidade de sinal; ocorre uma redução de sinal em SPIN-ECO por ausência de fluxo. > Fluxo turbulento- Perda de sinal devido à defasagem intra-voxel e à perda de coerência de fase (irreversível). - Defasagem intra-voxel: Em algumas regiões pode ocorrer um defasagem do sinal, como na região da bifurcação da carotídea. - Realce relacionado ao fluxo- Aumento da intensidade de sinal pela entrada de spins não saturados no plano de corte. CENTRO- Maior velocidade, PERIFERIA- Menor velocidade. cescanennnencnnnna! FIM DO MÓDULO Il----------....... 72 Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores