Radiologia Tecnológica

Modulo 1 e 2

MÓDULO I

Componentes de um Sistema de Ressônancia Magnética
1- Magneto Principal
A) Magnetos Permanentes
B) Eletromagnetos Solenóides

B.1 Magnetos de resistência
B.2 Magneto supercondutor
2- Bobinas Homogenizadoras “Shim Coils
3- Bobinas de Gradiente “Gradiente Coils”
4- Bobinas de Radiofreqüência
Bobinas de volume ou transceptoras
Bobinas de arranjo em fase ou PHASE ARRAY Bobinas de superfície
Relação de outras bobinas utilizadas
5-Sistema de Computador e Processamento de Imagem
Introdução àFísica e Química da Ressonância Magnética
Precessão
A Ressonância
Excitação
O Sinal da Ressonância Magnética
Decaimento Livre da Indução (D.L.I.)
Fatores que Influenciam as Imagens em RM
Fatores Intrínsecos
Densidade de Prótons
Tempo de Relaxamento T2
Tempo de Relaxamento T1
Magnetização No Voxel
Susceptibilidade Magnética
Efeitos de Fluxo 5
MÓDULO III
FATORES EXTRÍNSECOS
Tempo de Repetição (TR)
Tempo de Eco (TE)
Flip Angle (Ângulo de Excitação)
Formação de Imagens
Seleção de Cortes
Codificação de Fase
Matriz
Campo de Visão (Fov- Field Of View)
Rfov- Fov Retangular
Espessuras de Cortes
Nsa Ou Nex (Número de Medidas)
Intensidade do Campo Magnético (B0)
Bobinas de Recepção
Homogeneidade do Campo Magnético
ARTEFATOS E AS TÉCNICAS PARA SUA REDUÇÃO
SEQÜÊNCIAS DE PULSO
Spin-Eco
Fast Spin-Cho
Seqüência Turbo-Spin-Eco-Trem De Eco
Stir (Short Ti Inversion- Recovery)
Flair
Spir (Spectral Presaturation With Inversion Rcovery)
Seqüência Eco e Gradiente ou Fast Fild Echo (Ffe)
Eco-Planar
Grase (Gradiente And Spin-Echo)
ANGIOGRAFIA POR RM
TÉCNICAS ESPECIAIS 6
Colangiopancreatografia por Rm
Rm Funcional: Ativação Cerebral, Perfusão e Difusão
Angioressonância
Ressonância Magnética do Coração
Espectroscopia
Uroressonância
Mamografia Por Rm
Outros Avanços
MÓDULO IV
PLANEJAMENTO, SEQUÊNCIAS E SEUS PRINCÍPIOS BÁSICOS EM RM
1. CABEÇA E PESCOÇO
I- ENCÉFALO
II- FACE E PESCOÇO
III- OUVIDO
IV- ÓRBITA
V- HIPÓFISE
VI- ATM
2. COLUNA VERTEBRAL

3 COLUNA LOMBAR
SISTEMA MÚSCULO ESQUELÉTICO
MAMA
ABDOME
PELVE
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 7
INTRODUÇÃO
Os fundamentos da ressonância magnética (RM) aplicada à medicina são basicamente explicados através da física clássica e da física quântica.
Para os profissionais da área da saúde, a navegação por este universo complexo é muito difícil, pois na prática clínica e cirúrgica apenas os apaixonados por estes temas poderiam desenvolver esta especial aptidão.
O objetivo do presente trabalho é oferecer apenas, através dos conceitos básicos expostos de maneira bem simples, informações para aqueles que, de uma maneira ou de outra, necessitem alcançar um nível de entendimento adequado para uma avaliação das imagens obtidas através deste meio diagnóstico.
HISTÓRICO
As primeiras publicações a respeito do fenômeno da ressonância magnética (RM) foram feitas por dois grupos de cientistas americanos independentes: Felix Bloch e colaboradores, da Universidade de Stanford, e Edward Purcell e colaboradores, da Universidade de Harvard. Em 1952, ambos ganharam o Prêmio Nobel de Física por esta descoberta que basicamente reside no fato de que núcleos precessando em uma faixa fina de radiofreqüência podem emitir um sinal capaz de ser detectado por um receptor de rádio.
O valor de tal descoberta foi notado alguns anos mais tarde quando foi demonstrado que a freqüência precisa, com a qual ocorre a RM, é uma função do meio químico específico, no qual o núcleo reside (chemical shift). Durante os anos 50 e 60, a RM foi utilizada como um método analítico por Químicos e Físicos, para determinação das estruturas químicas, configuração atômica e processos de reação.
A primeira aplicação biológica foi proposta por Jasper Johns que obteve sinais de animais vivos somente em 1967. Entretanto, foi Paul Lanterbur, em 1973, quem modificou os espectrômetros para fornecer sinais espaciais codificados 8
através da variação linear do campo magnético e obtiveram as primeiras imagens de um objeto não homogêneo, dois tubos de água, as primeiras demonstrações de imagens por RM. A partir daí, a evolução da RM aplicada à medicina foi rápida.
As primeiras imagens humanas foram descritas por Sir Peter Mansfield em 1976, focalizando-se mais nas mãos e no tórax e, posteriormente, em 1977, na cabeça e no abdômen. Em 1983, depois de contínuas melhorias no software e hardware, os aparelhos de RM de corpo inteiro apresentavam um sistema capaz de realizar exames, com imagens de ótima resolução espacial, em poucos minutos.
As imagens na medicina podem ser produzidas por diferentes fontes que interagem no tecido humano. O tecido biológico em geral é opaco à radiação de comprimento de onda intermediário, como ultravioleta, infravermelho e a de microondas (freqüências inferiores a 150 Mhz).
Entretanto, o corpo humano é relativamente transparente às radiações de comprimento de onda curto (por ex. raios-X), que interagem com os elétrons e às de comprimento de onda longo (ondas de rádio), que interagem com os núcleos. As técnicas radiográficas (raios x convencionais e tomografia computadorizada) produzem imagens resultantes da atenuação dos fótons dos raios-X pelo tecido corporal. As variações de contraste, nestes casos, se baseiam na variação das densidades de cada tecido que está sendo examinado. Imagens podem também ser produzidas por ultra-som, onde a clareza do sinal é o resultado da quantidade relativa de sinais refletidos.
O ultra-som não utiliza a radiação ionizante contida no raios-X e na tomografia computadorizada (TC), porém oferece resolução espacial bastante inferior. Além disso, o ultra-som é limitado pela presença de uma janela acústica, entre a superfície externa e a região de interesse.
As imagens por RM, contudo, são obtidas de modo não invasivo, têm extraordinária resolução espacial, não empregam radiação ionizante e se baseiam na resposta específica do próton de hidrogênio, de absorver e refletir energia contida em ondas eletromagnéticas. Desta forma, em função da abundância de prótons de hidrogênio no corpo humano, as imagens, em última instância, representam um mapeamento da distribuição dos mesmos, nos diferentes tecidos examinados, num 9
determinado tempo. Além disso, a RM é o único método de imagem que permite a obtenção dos três planos ortogonais (sagitais, coronais e axiais), sem reposicionamento do paciente.
Em resumo, num exame de RM:
A. O paciente é colocado em um grande magneto, o que provoca a polarização dos seus prótons de hidrogênio, que se alinham em um determinado eixo (paralelo ou antiparalelo), pois os prótons de hidrogênio funcionam na natureza como minúsculos ímãs.
B. Os prótons de hidrogênio executam ainda um movimento em torno do seu eixo longitudinal e outro circular, simultaneamente, como se imitassem um pião. Este fenômeno chama-se precessão e tem uma freqüência própria para cada campo magnético específico e depende da intensidade do campo magnético (por isso que, quanto maior a potência do magneto, melhor a qualidade da imagem e mais rápido o exame).
C. O alinhamento dos prótons rompe-se com a aplicação de pulsos de radiofreqüência aplicados ao paciente, fazendo com que os prótons de hidrogênio precessem em sincronia, em fase. Isto cria um novo vetor magnético.
D. Quando o pulso de radiofreqüência é subitamente desligado, os prótons de hidrogênio voltam à sua posição normal e se realinham; nessa circunstância eles emitem um sinal que é captado por uma bobina localizada ao redor da área a ser examinada (por exemplo, bobina de crânio, de coluna, de joelho, de mama, da ATM, etc.).
E. O sinal emitido e captado pela bobina é utilizado pelo computador que, através de complexos princípios matemáticos, transforma-o em imagens.
No modulo II, passamos a explicar de forma mais sucinta alguns fenômenos físicos e químicos, para melhor entendimento do mecanismo de obtenção de imagens do corpo humano, através da ressonância magnética.
BIOSSEGURANÇA
Durante a realização de 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 radiofreqüência (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. Embora nenhum tenha identificado a presença de quaisquer riscos significativos ou inesperados, os dados não são suficientemente amplos para se supor segurança absoluta, além dos bioefeitos relacionados à exposição aos campos eletromagnéticos, usados para estudo de RM. Portanto, esta discussão dos bioefeitos de campos estáticos, de gradientes e eletromagnéticos de RF é suplementada por uma visão geral de outras
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considerações de segurança e aspectos de tratamento do paciente, relacionados a esta técnica de estudo.
BIOEFEITOS DOS CAMPOS MAGNÉTICOS ESTÁTICOS
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 realizadas por Vyalov, que estudou trabalhadores envolvidos na indústria de magnetos permanentes.
Expostos a campos magnéticos estáticos que variam de 0,0015 a 0,35 T, relataram sintomas de cefaléia, 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 às anormalidades descritas. Estudos subseqüentes realizados com maior rigor científico não comprovaram muitos dos achados mencionados.
Efeitos Térmicos
Há declarações conflitantes na literatura acerca do efeito de campos magnéticos estáticos sobre as temperaturas: corporal e cutânea de mamíferos. Alguns relatos indicam que os campos magnéticos estáticos aumentam ou aumentam e diminuem a temperatura tecidual, dependendo da orientação do organismo no campo magnético estático. Outros artigos afirmam que os campos magnéticos estáticos não têm efeito sobre as temperaturas cutâneas e corporais de mamíferos. 12
Nenhum dos pesquisadores que identificou efeitos do campo magnético estático sobre as temperaturas propôs um mecanismo plausível para esta resposta, nem este trabalho foi comprovado.
Além disso, estudos que relatam alterações da temperatura cutânea ou corporal, induzidas por campo magnético estático, usaram animais de laboratório que têm temperaturas lábeis ou instrumentos que podem ter sido afetados pelos campos magnéticos estáticos. Uma investigação em seres humanos indicou que a exposição a um campo magnético de 1,5T não altera a temperatura cutânea e corporal. Este estudo foi realizado utilizando um sistema de termômetro flurópico especial, que demonstrou não ser perturbado por campos magnéticos estáticos de alta intensidade. Portanto, acredita-se que a temperatura cutânea e corporal de seres humanos não sejam afetadas por exposição a campo magnéticos estáticos de até 1,5T.
Indução Elétrica e Efeitos Cardíacos
Biopotenciais induzidos, algumas vezes durante exposição a campos magnéticos estáticos, são causados por sangue, um líquido condutor, fluindo através de um campo magnético. O biopotencial induzido é exibido como ampliação da amplitude da onda T e também por outras alterações da onda, inespecíficas, aparentes ao eletrocardiograma, que foram observadas em intensidades de campo magnético estático de apenas 0,1T. O aumento da amplitude da onda T está diretamente relacionado à intensidade do campo magnético. Em outras palavras, em baixas intensidades do campo magnético, os efeitos não são tão predominantes quanto aquele de maiores intensidades do campo. Acredita-se que o efeito mais acentuado sobre a onda T seja causado quando o sangue flui através do arco aórtico torácico. Esta mudança da amplitude da onda T pode ser suficientemente significativa para deflagrar falsamente a excitação de RF durante um exame de RM com sincronização cardíaca. Outras partes do eletrocardiograma também podem ser alteradas pelo campo magnético estático e isso varia com o posicionamento dos eletrodos de registro. Para facilitar estudos de controle cardíaco, podem ser usadas 13
posições alternativas das derivações, para atenuar as alterações eletrocardiográficas induzidas pelo campo magnético. Após cessar a exposição ao campo, estas anormalidades de voltagem eletrocardiográficas voltam ao normal.
Como não há alterações circulatórias que pareçam coincidir com estas alterações eletrocardiográficas, não se acredita que haja riscos biológicos associados ao efeito magneto-hidrodinâmico que ocorre em conjunto com intensidades do campo magnético estático de até 2,0T.
Efeitos Neurológicos
Teoricamente, a condução do impulso no tecido nervoso pode ser afetada por exposição a campos magnéticos estáticos. Entretanto, esta área na literatura sobre o bioefeitos contém informações contraditórias. Alguns estudos relatam efeitos significativos sobre função e a estrutura daquelas partes do sistema nervoso central que foram associadas à exposição a campos magnéticos estáticos, enquanto outros não mostraram quaisquer alterações significativas. São necessárias outras investigações de possíveis bioefeitos indesejados, devido à ausência relativa de estudos clínicos neste campo que sejam diretamente aplicáveis ao estudo por RM. Atualmente, a exposição a campos magnéticos estáticos de até 2,0T não parece afetar significativamente as propriedades bioelétricas dos neurônios, em seres humanos.
Em resumo, não há evidências conclusivas de efeitos biológicos irreversíveis ou perigosos relacionados a exposições agudas em curto prazo, de seres humanos a campos magnéticos estáticos de intensidades até 2,0T. Em 1996, havia vários sistemas de RM para todo o corpo de 3,0 e 4,0T, operando em vários locais de pesquisa em todo o mundo. Um estudo preliminar indicou que trabalhadores e voluntários expostos a um sistema de RM de 4,0T haviam apresentado vertigem, náuseas, cefaléias, gosto metálico na boca e magnetofosfenos. Portanto, é necessária considerável pesquisa para estudar os mecanismos responsáveis por estes bioefeitos e para determinar possíveis meios, se houver, para neutralizá-los. 14
CONSIDERAÇÕES SOBRE O CRIOGÊNIO
Todos os sistemas de RM supercondutores em uso clínico atualmente empregam hélio líquido. O hélio líquido, que mantém as bobinas do magneto em seu estado supercondutor, atingirá o estado gasoso (“Ebulição") a aproximadamente - 268,93°C (4,22 K). Se a temperatura no interior do criostato aumentar subitamente, o hélio entra em estado gasoso. Nesta 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 valva "pop-off" de carbono pressuro-sensível cederá, provocando alguma saída de hélio gasoso do criostato. Em situações normais, este gás deve ser removido da sala de exame para a atmosfera externa. Entretanto, é possível que durante esta remoção, algum gás hélio seja acidentalmente liberado para a atmosfera ambiente da sala de exame.
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 capacidade de ventilação e a quantidade total de gás liberado determinarão se o gás hélio chegará ao paciente ou ao profissional, que estão na parte inferior da sala. O vapor de hélio parece vapor d'água, 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. Neste 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 o melhor design e isolamento do criostato, muitos dos novos magnetos supercondutores usam apenas hélio líquido. 15
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 geladura, semelhante àquela encontrada na liberação de hélio na forma gasosa. O nitrogênio 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 bem ventilada, porque as taxas de ebulição normais aumentam a concentração de gás inerte na sala de armazenamento até um nível perigoso ( J.E.Gray, PhD, comunicação oral, setembro de 1989). Pelo menos um relato de morte ocorreu em área industrial durante o carregamento de criogênio, embora saibamos que esta fatalidade nunca ocorreu na comunidade médica. Houve relato de perda súbita da consciência, inexplicada, em um tecnólogo saudável (sem episódios semelhantes prévios ou subseqüentes) que estava passando por uma área de armazenamento de criogênio onde havia múltiplos "dewars". Embora não haja verificação de alteração na concentração de oxigênio atmosférico ambiente para confirmar uma relação com os criogênios em si, a história é fortemente sugestiva desta relação. 16
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. O manuseio e armazenamento apropriados de criogênios, assim como o treinamento da resposta apropriada no caso de vazamento, devem ser enfatizados em cada local. 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; a ligação e a ativação automáticas de um sistema de ventilação da sala de exame, quando o monitor de oxigênio registrar abaixo de 18% ou 19%, devem ser consideradas em cada instalação do magneto.
Considerações Elétricas em um Resfriamento (Quench)
Além do potencial de liberação de criogênio, também há preocupação com as correntes que podem ser induzidas em condutores (como tecidos biológicos) próximos do campo magnético, que se modifica rapidamente, associado a um resfriamento. Em um estudo, foram realizadas monitorização fisiológica de um porco e monitorização do ambiente durante um resfriamento intencional a partir de 1,76T. Neste estudo não pareceu haver efeito significativo sobre a pressão arterial, pulso, temperatura e medidas eletroencefalográficas no porco, durante ou imediatamente após o resfriamento. Embora uma única observação não comprove a segurança para seres humanos expostos a um resfriamento, os dados sugerem que a experiência seria semelhante e que não haveria efeitos elétricos prejudiciais em seres humanos submetidos à experiência e exposição semelhantes.
BIOEFEITOS DOS CAMPOS MAGNÉTICOS DE GRADIENTE
O estudo por RM expõe o corpo humano a rápidas variações de campos magnéticos produzidas pela aplicação transitória de gradientes de campo magnético durante a seqüência do estudo. Os campos magnéticos de gradiente podem induzir campos elétricos e correntes em meios condutores (incluindo tecido biológico) de acordo com a lei de indução de Faraday. O potencial de interação entre campos 17
magnéticos de gradiente e tecido biológico é inerentemente dependente da freqüência do campo fundamental. Da densidade de fluxo máxima, da densidade média, da presença de freqüências harmônicas, das características da onda do sinal, da polaridade do sinal, da distribuição da corrente no corpo e das propriedades elétricas e da sensibilidade da membrana celular específica.
Para animais e seres humanos, a corrente induzida é proporcional à condutividade do tecido biológico e à velocidade de alteração da densidade do fluxo magnético. Teoricamente, as maiores densidades de corrente serão produzidas nos tecidos periféricos (isto é, no maior raio) e diminuirão linearmente em direção ao centro do corpo. A densidade da corrente será aumentada em freqüências e em densidades do fluxo magnético e será ainda mais acentuada por um maior raio do tecido com uma maior condutividade. Os trajetos atuais pelos tecidos com baixa condutividade (por ex., adiposo e osso) modificarão o padrão da corrente induzida.
Os bioefeitos das correntes induzidas podem ser devidos à energia depositada pelas correntes induzidas (efeitos térmicos) ou a efeitos diretos da corrente (efeitos não-térmicos). Os efeitos térmicos devidos a gradientes conduzidos usados em RM são negligenciáveis e não se acredita que sejam clinicamente significativos.
Os possíveis efeitos não-térmicos das correntes induzidas são estimulação de células nervosas ou musculares, indução de fibrilação ventricular, aumento do espaço do manitol encefálico, potencial epileptogênico, estimulação de sensações de flash visual e alteração da consolidação óssea. As correntes limiares necessárias para estimulação do nervo e fibrilação ventricular, são muito maiores que as densidades de correntes estimadas induzidas, em condições de RM clínica de rotina.
A produção de magnetofosfenos é considerada uma das respostas fisiológicas mais sensíveis ao campo magnético de gradiente. Acredita-se que os magnetofosfenos sejam causados por estimulação elétrica da retina e sejam completamente reversíveis, sem efeitos associados sobre a saúde. Foram produzidos por densidades de corrente de aproximadamente 17μA/cm². Em contraste, as correntes necessárias para indução de potenciais de ação no nervo são de aproximadamente 3.000μA/cm², e aquelas necessárias para indução de 18
fibrilação ventricular no tecido cardíaco saudável são calculadas em 100 a 1.000μA/cm². Embora não saibamos de casos descritos de magnetofosfenos para campos de 1,95T ou menos, os magnetofosfenos foram descritos de 4,0T ou próximos. Além disso, gosto metálico e sintomas de vertigem também parecem ser associados aos movimentos rápido dentro do campo magnético destes sistemas de 4,0T.
Testes em campos magnéticos de freqüência baixa, variável com o tempo, estão associados a múltiplos efeitos, incluindo agrupamento e alteração da orientação dos blastos e também o aumento da atividade mitótica de fibroblastos e alteração da síntese de DNA. Também foram analisados possíveis efeitos em vários outros organismos, incluindo os seres humanos. Embora nenhum estudo tenha demonstrado efeitos carcinogênicos decorrentes por períodos variáveis a campos magnéticos de várias potências, vários relatos sugerem que uma associação entre os dois ainda é possível.
BIOEFEITOS DOS CAMPOS ELETROMAGNÉTICOS DE RF
A radiação é capaz de gerar calor em tecidos em virtude das perdas resistivas. Portanto, os principais bioefeitos associados à exposição à radiação de RF, estão relacionados às qualidades termogênicas deste campo eletromagnético. A exposição à radiação de RF também pode causar alterações não-térmicas, campo-específicas em sistemas biológicos sem aumento significativo da temperatura. Isto é devido às declarações acerca do papel dos campos eletromagnéticos na produção de câncer e anormalidades do desenvolvimento e nas ramificações destes efeitos. Um relato da United States Environmental Protection Agency afirmou que as evidências existentes nesta questão são suficientes para demonstrar uma relação entre exposições a campos eletromagnéticos de baixo nível e o desenvolvimento de câncer. Até hoje, não foram realizados estudos específicos de possíveis bioefeitos não-térmicos das imagens de RM. Uma revisão no que se refere à RM foi publicada por Beers. 19
Ao estudar preocupações acerca da deposição de energia de RF, os pesquisadores tipicamente quantificaram a exposição à radiação de RF através da determinação da taxa de absorção específica (TAE). A TAE é a taxa normalizada para massa, em que a energia de RF é acoplada ao tecido biológico, sendo expressa em watts por quilograma. As medidas ou estimativas da TAE não são triviais, particularmente em seres humanos, e há vários métodos para determinar este parâmetro para dosimetria de energia de RF. A TAE produzida durante RM é uma função complexa de inúmeras variáveis, incluindo a freqüência (que, por sua vez, é determinada pela intensidade do campo magnético estático). O tipo de pulso de RF (90° ou 180°), o tempo de repetição a largura do pulso, o tipo de bobina de RF usada, o volume de tecido na bobina, a resistividade do tecido e a configuração da região anatômica estudada. O aumento real da temperatura tecidual causado por exposição à radiação de RF depende do sistema termorregulador do indivíduo (envolvendo fluxo sangüíneo cutâneo, área de superfície cutânea, taxa de suor, e outros fatores).
A eficiência e o padrão de absorção da energia de RF são determinados principalmente pelas dimensões físicas do tecido em relação ao comprimento de onda incidente. Portanto, se o tecido for grande em relação ao comprimento de onda, a energia é predominante absorvida na superfície; se for pequeno em relação ao comprimento de onda, há pequena absorção da energia de RF. Devido à relação entre energia de RF e dimensões físicas que acabamos de descrever, os estudos projetados para investigar os efeitos da exposição à radiação de RF, durante RM no ambiente clínico, exigem volumes teciduais e formas anatômicas comparáveis às de seres humanos. Além disso, os animais de laboratório não imitam ou simulam precisamente o sistema termorregulador ou as respostas dos seres humanos. Por estas razões, os resultados obtidos em experiências com animais de laboratório não podem ser simplesmente “calculados” ou extrapolados para seres humanos. 20
Imagens de RM e Exposição à Radiação de RF
Antes da realização dos estudos por RM, havia poucos dados quantitativos disponíveis sobre as respostas termorreguladoras de seres humanos expostos à radiação de RF. Os poucos estudos existentes não se aplicavam diretamente à RM, porque estas investigações examinavam sensações térmicas, ou aplicações terapêuticas de diatermia, geralmente envolvendo apenas regiões localizadas do corpo.
Foram realizados vários estudos de absorção de energia de RF durante RM, e estes forneceram informações úteis sobre o aquecimento de tecidos em seres humanos. Durante a produção de imagens de RM, o aquecimento tecidual resulta basicamente de indução magnética, com uma contribuição negligenciável dos campos elétricos, de forma que o aquecimento ôhmico é maior na superfície do corpo e aproxima-se de zero no centro do corpo. Cálculos e medidas preditivos obtidos de forma fictícia e em seres humanos expostos a estudo por RM, apóiam este padrão de distribuição da temperatura.
Embora um estudo tenha relatado que a produção de imagens de RM produzia aumentos significativos da temperatura em órgãos internos, ele foi realizado em cães adultos conscientes, devido a fatores relacionados às dimensões físicas e sistemas termorreguladores diferentes destas duas espécies. Entretanto, estes dados podem ter implicações importantes para o uso de RM em pacientes pediátricos, porque esta população de pacientes é tipicamente sedada ou anestesiada para exames por RM.
Uma investigação utilizando sondas de termometria fluróptica, que não são perturbadas por campos eletromagnéticos, demonstrou que seres humanos expostos a RM em níveis de TAE até 4,0 W/Kg (dez vezes maior que o nível atualmente recomendado pela United States Food and Drug Administration [FDA]). Não apresentam aumento estatisticamente significativos da temperatura corporal e apresentam elevações das temperaturas cutâneas que não parecem ser clinicamente perigosas. Estes resultados implicam que o nível de exposição sugerido de 0,4 W/Kg, para radiação de RF durante RM, é muito conservador para pessoas 21
com função termorreguladora normal. Entretanto, são necessários outros estudos para avaliar as respostas fisiológicas de pacientes com condições que podem comprometer a função termorreguladora, antes que estes sejam submetidos a procedimentos de RM que exigem altas TAEs. Estes pacientes incluem pessoas idosas, aquelas com condições subjacentes como febre, diabetes, doença cardiovascular ou obesidade e os que usam medicamentos que afetam a termorregulação, como bloqueadores dos canais de cálcio, bloqueadores beta-adrenérgicos, agentes diuréticos e vasodilatadores.
Órgãos Termossensíveis
Alguns órgãos humanos que possuem capacidades reduzidas de dissipação do calor, como o testículo e o olho, são particularmente sensíveis a temperaturas elevadas. Portanto, são locais primários de possíveis efeitos prejudiciais se as exposições à radiação de RF durante RM forem excessivas.
Testículos
As investigações laboratoriais demonstraram efeitos prejudiciais sobre a função testicular (incluindo redução ou cessação da espermatogênese, comprometimento da motilidade dos espermatozóides e degeneração dos túbulos seminíferos), causados por aquecimento induzido por radiação de RF decorrente de exposições suficientes para aumentar as temperaturas teciduais escrotais ou testiculares até 38°C a 42°C. Em um estudo, a temperatura cutânea escrotal (que é um índice da temperatura intratesticular) foi medida em voluntários submetidos a estudo por RM em uma TAE média no corpo todo de 1,1 W/Kg. A maior alteração na temperatura cutânea escrotal foi 2,1°C e a maior temperatura cutânea escrotal registrada foi 34,2°C Estas mudanças de temperatura estavam abaixo do limiar que compromete a função testicular. Entretanto, o aquecimento excessivo do escroto, durante estudo por RM em pacientes que já são oligospérmicos, poderia exacerbar 22
determinados distúrbios pré-existentes associados a aumento das temperaturas escrotal ou testicular (doença febril aguda e varicocele, por exemplo) e levar a possível esterilidade temporária ou permanente. São necessários outros estudos para investigar estas questões, particularmente se os pacientes forem examinados em TAEs médias do corpo todo, maiores que aquelas previamente avaliadas.
Olho
A dissipação de calor do olho é um processo lento e ineficiente devido à sua relativa ausência de vascularização. Exposições agudas de campos próximos à radiação de RF, caso sejam de intensidade e duração suficientes, dos olhos ou cabeças de animais de laboratório, demonstraram ser cataratogênicas em virtude da ruptura térmica dos tecidos oculares. Entretanto, uma investigação realizada por Sacks e colegas, revelou que as imagens de RM, em exposições muito acima dos níveis de estudo clínicos típicos, não produziram efeitos discerníveis sobre os olhos de ratos. Entretanto, pode não ser aceitável extrapolar estes dados para seres humanos, considerando-se o acoplamento da radiação de RF à anatomia e volume tecidual dos olhos de ratos de laboratório, em comparação com os seres humanos.
As temperaturas das córneas foram medidas em pacientes submetidos a estudo por RM do cérebro, utilizando uma bobina de emissão-recepção para cabeça TAEs locais de até 3,1 w/Kg. A maior modificação da temperatura da córnea foi de 1,8°C e a maior temperatura média foi de 34,4°C. Como limiar da temperatura para cataratogênese induzida por radiação de RF em modelos de animais, foi demonstrado entre 41°C e 55°C para exposições agudas; em campo próximo, não parece que a RM utilizando uma bobina para cabeça tenha o potencial de causar lesão térmica do tecido ocular. O efeito da RM em maiores TAEs e os efeitos em longo prazo da RM sobre os tecidos oculares ainda não foi determinado. 23
Radiação de RF “Pontos Quentes”
Teoricamente, “pontos quentes” da radiação de RF causados por uma distribuição desigual da energia de RF podem surgir, sempre que forem produzidas concentrações de corrente associadas a padrões condutivos restritivos. Alguns sugeriram que os pontos quentes da RF podem gerar pontos quentes térmicos em determinadas condições, durante imagens de RM. Como a radiação de RF é absorvida principalmente pelos tecidos periféricos, foi usada termografia para estudar o padrão de aquecimento associado às imagens de RM em TAEs de corpo todo. Este estudo demonstrou evidência de pontos quentes térmicos na superfície relacionados à RM em seres humanos. O sistema termorregulador aparentemente responde ao estímulo do calor, distribuindo a carga térmica, produzindo um efeito de “espalhamento” das temperaturas superficiais. Todavia, há uma possibilidade de que possam surgir pontos quentes térmicos internos nas imagens de RM.
ORIENTAÇÕES DA FDA NORTE-AMERICANA PARA APARELHOS DE RM
Teoricamente, “pontos quentes” da radiação de RF causados por RM foram reclassificados de classe III, na qual é exigida aprovação pré-comercialização, para classe II, que é regulada por padrões de desempenho, desde que os aparelhos estejam dentro dos limites definidos descritos adiante. Após esta reclassificação, os novos aparelhos só tinham que demonstrar ser “substancialmente equivalentes” a qualquer aparelho classe II trazido ao mercado, utilizando o processo de notificação pré-comercialização (510[K]) ou a qualquer dos dispositivos descritos pelos 13 fabricantes de sistemas de RM que haviam solicitado reclassificação à FDA.
Foram identificadas quatro áreas relativas ao uso de sistemas de RM para as quais a FDA divulgou orientações de segurança. Incluem o campo magnético estático, os campos magnéticos de gradiente, a potência de RF do exame e as considerações acústicas. As orientações a seguir são extraídas do “Safety Parameter Action Levels” da FDA:
Campo magnético estático: Intensidades do campo magnético estático que 24
não ultrapassem 2,0T estão abaixo do nível de preocupação para o campo magnético estático. Caso a intensidade do campo magnético estático ultrapasse 2,0T, o fabricante deve fornecer outras exigências de segurança.
Campo magnético de gradiente: Limitar a exposição do paciente a campos magnéticos variáveis no tempo com intensidades menores que aquelas necessárias para produzir estimulação do nervo periférico ou outros efeitos. Há três alternativas:
�� Demonstrar que a taxa máxima de modificação do campo magnético (dB/dt) do sistema é de 6T/s ou menos.
�� Demonstrar que para gradientes axiais, dB/dt < equiv="CONTENT-TYPE" content="text/html; charset=utf-8">

Modulo II

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 freqüência.

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.

B) Eletromagnetos Solenóides

São constituídos por rolos de fio envoltos como uma mola, formando uma

bobina eletromagnética. A corrente elétrica que passa pelo fio, induz a formação de

um campo magnético. A potência do campo magnético é proporcional à corrente

elétrica que passa pelo fio. A grande vantagem é que o campo magnético pode ser

desligado imediatamente, porém tem alto custo operacional pelo grande consumo de

energia elétrica. O campo magnético tem fluxo de direção horizontal, da cabeça aos

pés do paciente.

B.1) Magnetos de resistência

A potência destes magnetos também depende da corrente elétrica induzida

nos rolos de fio. O sistema de resistência tem peso mais leve que o magneto

permanente, porém os custos operacionais são bastantes elevados, devido à grande

quantidade de energia necessária ao campo magnético. Enfim, a potência máxima

nesse tipo de sistema é inferior a 3.0T. O campo magnético tem fluxo de direção

horizontal, da cabeça aos pés do paciente.

B.2) Magneto supercondutor

É constituído por fios de nóbio e titânio, denominados materiais

supercondutores, pois apresenta resistência zero sob uma temperatura muita baixa

de aproximadamente 4°K (Kelvin). Os fios são resfriados pelos criogênios

(geralmente Hélio líquido à -269°C) para eliminar a resistência. O magneto

supercondutor produz campos magnéticos de alta potência em torno de 0,5T à 4T. O

fluxo do campo magnético tem direção horizontal, da cabeça para os pés do

paciente.

Magneto supercondutor.

2- BOBINAS HOMOGENIZADORAS “SHIM COILS”

São bobinas eletromagnéticas menores, utilizadas para manter ou corrigir os

distúrbios da homogeneidade do campo magnético, pois é praticamente impossível

produzir um campo magnético perfeitamente homogêneo.

3- BOBINAS DE GRADIENTE “GRADIENTE COILS”

São bobinas eletromagnéticas, com potência para provocar variações

lineares no campo magnético, possibilitando a localização espacial do sinal de RM.

As bobinas de gradiente produzem um fluxo de corrente em direções

opostas ao campo magnético. A combinação desse sistema de bobinas de gradiente

gera gradientes de campo lineares em cada um dos eixos ortogonais ( x, y e z).

Portanto, os gradientes são responsáveis pela seleção de cortes, formação

de imagens, codificação de fase e codificação de freqüência. Gradientes potentes

possibilitam a aquisição de imagens de alta velocidade ou de alta resolução. A

potência do gradiente é expressa em G/cm ou MT/m, onde:

Módulo de gradiente.

4- BOBINAS DE RADIOFREQÜÊNCIA

Emitem pulsos de radiofreqüência 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

radiofreqüência. 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.

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

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.

Relação de outras bobinas utilizadas:

• C4.

• BREAST COIL.

• ENDO-CAVITARY COIL.

• EXTRMITY COIL E1.

• MICROSCOPY COILS.

• Q-BODY COIL.

• R1 COIL.

• SENSE CARDIAC COIL.

• SENSE HEAD COIL.

• SENSE KNEE COIL.

• SENSE NEUROVASCULAR.

• SYNERGY PEDIZTRIC COIL.

• SENSE PERIPHVASCULAR COIL.

• SENSE XL TORSO COIL.

• THIRD PARTY COIL.

• TMJ COIL/ COIL HOLDER.

5- SISTEMA DE COMPUTADOR E PROCESSAMENTO DE IMAGEM

É utilizado para o armazenamento, processamento de dados e visualização

das imagens num monitor digital.

Os sistemas computadorizados de RM consistem de:

- Um microcomputador com capacidade de expansão;

- Um processador do arranjo para transformação de Fourier;

- Um processador de imagens que retira dados do processador do arranjo

para formar uma imagem;

- Driver de disco rígido para o armazenamento de dados brutos e dos

parâmetros da seqüência de pulsos;

- Um mecanismo de distribuição de força para distribuir e filtrar a corrente

alternada e direta.

Tela do microcomputador de operação da RM.

Viewforum, microcomputador - acessório utilizado para editar as imagens.

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

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 radiofreqüência,

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 radiofreqüência excita o vetor longitudinal para

o plano transversal, onde o sinal resultante é captado pela antena receptora de

radiofreqüência.

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.

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

dos núcleos, pois núcleos de baixa energia térmica não possuem energia suficiente

para opor-se ao campo magnético na direção antiparalela.

Núcleos de alta energia térmica, contudo, dispõem de um diferencial de

energia térmica suficiente para opor-se ao campo magnético externo. Porém, se

aumentarmos a potência do campo magnético externo, o número destes núcleos de

alta energia diminui progressivamente.

Como o estado paralelo é de baixa energia, ele é mais estável que o estado

antiparalelo, de alta energia, e dentro de um forte campo magnético o número de

prótons apontando para cima (direção paralela) é maior do que o número de prótons

apontando para baixo (direção antiparalela). Assim sendo, a diferença da somatória

de prótons para cima e da somatória de prótons para baixo, é representada por um

vetor (resultante), cuja direção é a mesma do campo magnético.

Em imageologia, o paciente é sempre colocado em um campo magnético

externo de potência fixa; a resultante é representada por um único vetor,

denominado vetor de magnetização efetiva (VME).

Portanto, o VME seria um vetor que representaria a diferença de energia

entre a população de prótons de hidrogênio de baixas e altas energias e, quando

este estado é alcançado, dizemos que os tecidos do paciente estão em equilíbrio e

totalmente magnetizados.

Pode-se provocar uma mudança na direção do VME de um determinado

tecido do paciente, de um estado de baixa energia (paralela) para um estado de alta

energia (antiparalela), bastando, para isso, acrescentar aos prótons em questão,

energia na forma de ondas de rádio.

À medida que uma maior quantidade de energia é acrescentada ao sistema,

maior a quantidade de campos magnéticos protômicos que mudam para a direção

oposta, de baixo para cima e maior, portanto, a intensidade do VME. Assim, o VME

é tanto maior quanto maior o campo magnético em que está inserido o paciente. É

por isso que, em campos de alta potência, os sinais obtidos são melhores.

PRECESSÃO

Quando o núcleo do hidrogênio está em um campo magnético de potência

zero, teoricamente o mesmo encontra-se girando apenas em torno de seu eixo; a

resultante dos vetores de todos os átomos de hidrogênio, o VME, por sua vez, deve

também girar apenas em torno de seu eixo.

Sob influência de um campo magnético, contudo, o VME apresenta uma

rotação adicional em torno do eixo deste campo magnético. Esta rotação secundária

é denominada de precessão e faz com que o VME descreva um movimento circular

em torno do eixo do campo magnético.

Este movimento de precessão dos eixos dos átomos de hidrogênio pode ser

comparado ao movimento do pião. O número de movimentos de precessão na

unidade de tempo é denominado freqüência de precessão e a unidade da freqüência

de precessão é o megahertz (MHz). Um Hz equivale a um ciclo por segundo e um

Mhz a um milhão de ciclos por segundo.

A precessão dos núcleos de baixa energia se faz em movimentos circulares

para cima e, os de alta energia, para baixo. O valor da freqüência de precessão de

cada átomo é obtido através da equação de Larmor.

W��= B��. Y

W��= freqüência de precessão.

B��= potência do campo magnético.

Y= razão giromagnética.

A razão giromagnética é a relação entre o momento angular e o momento

magnético de cada núcleo ativo em RM. É uma constante para cada um destes

núcleos ativos, para um campo magnético de 1.0 T. Desta forma, ela é expressa em

MHz /T. 1.0. Tesla (T) equivale a 10.000 Gauss (G).

A razão giromagnética do hidrogênio é de 42,57 MHz /T. Em diferentes

magnetos, com diferentes potências de campo, o hidrogênio apresenta freqüências

de precessão variáveis.

A freqüência 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 0.5T). Percebe-se, portanto, que quanto menor a intensidade do campo

magnético, menor a freqüência de precessão e quanto maior a intensidade do

campo magnético, maior a freqüência de precessão do próton de hidrogênio.

Portanto, Wo, também conhecida por freqüência 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 freqüência, próxima à

freqüência 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

freqüência, estes ganham energia e, se a freqüência desta oscilação for exatamente

igual à sua freqüência de precessão (Wo), eles entram em ressonância.

O fenômeno da ressonância não ocorre se a energia é aplicada a uma

freqüência diferente da freqüência 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 radiofreqüência exatamente igual à freqüência 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 freqüência de precessão difere

da freqüência de precessão do hidrogênio (63,85 MHz, no caso de um magneto de

1.5 T).

EXCITAÇÃO

Um pulso de radiofreqüência 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 radiofreqüência. 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

0.5T, por exemplo.

Como conseqüência 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 radiofreqüência.

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 radiofreqüência para mover-se 90º em relação ao Bo e, neste caso, o

VME passa para a posição transversa, efetuando rotação à freqüência 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 freqüência de Larmor em torno do vetor Bo.

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 freqüência

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 freqüência deste sinal será a mesma da freqüência 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 conseqüência, 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.

Quando diminui o grau de magnetização transversa, também diminui

progressivamente a magnitude da voltagem induzida na bobina receptora que está

ao redor do paciente, até zero. Este fenômeno é denominado declínio de indução

livre (DIL). A recuperação da magnetização longitudinal é conhecida como

recuperação T1 e o declínio da magnetização transversa denomina-se declínio T2.

A razão da recuperação é um processo exponencial, com o tempo de

recuperação constante denominado T1. Este é o tempo necessário para a

recuperação de 63% da magnetização longitudinal. A razão do declínio

(relaxamento) é também um processo exponencial e representa o tempo necessário

para perda de 63% da magnetização transversa (tempo T2).

Logo após o pulso de 90° de RF, ocorre a defasagem ou decaimento da

magnetização transversa, chamado efeito T2*. Esta perda de coerência de fase é

resultado da perda da corrente induzida na bobina receptora de RF. Os prótons

entram em precessão fora de fase e freqüência, emitindo um sinal menor detectado

pela bobina de RF. Portanto, a defasagem da magnetização transversa é causada

por fatores extrínsecos reversíveis (heterogeneidade do campo magnético) e fatores

intrínsecos irreversíveis (defasagem intra-voxel).

FATORES QUE INFLUENCIAM AS IMAGENS EM RM

A obtenção de imagem por RM, nas diferentes sequências de pulso,

depende 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 conseqüência

principalmente dos mecanismos de recuperação T1 e 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.

FATORES INTRÍNSECOS

• DENSIDADE DE PRÓTONS:

�� Número de prótons (SPINS) móveis dentro de um voxel de um 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

seqüência.

�� Tecido adiposo, líquido, tecido edemaciado, L.C.R., 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 importante saber que os tecidos apresentam diferentes tempos de

relaxamento denominados T1 e T2, devido a seus diferentes ambientes

macromoleculares. 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 de sinal. Os efeitos relaxamento T1 e T2 trabalham em direção opostas,

pois T1 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 T1 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. Seqüências

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 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 a substância tornar-se magnetizada.

�� 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.

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