Física da Ressonância Magnética

 

O que é Ressonância Magnética?
É um processo formação de imagem médica que utiliza um campo magnético e sinais de radiofrequência para produzir imagens de estruturas anatômicas, estudar a presença de doenças e outras funções biológicas do corpo humano.
A RM demonstra características físicas do tecido, técnica com uma boa resolução de contraste.

Vantagens
- Diferencia estruturas
- Obtém imagens em três planos.
- Obtém vasos, sem necessidade de contraste.
- Uso de contraste não iodado.

Desvantagens
- Maior tempo de exame
- Custo mais alto.
- Próteses e corpos estranhos podem ser deslocados.

RM tem uma abrangência maior de

Morfologia

Fisiologia

Metabolismo

Moléculas

Diferença de Tomografia Computadorizada e Ressonância Magnética

TC radiação ionizante - RM não ionizante

TC contraste iodado - RM gadolínio

TC cortes axiais - RM 3 cortes.

Magnetismo

Unidade de medida campo magnético: GAUSS

A terra tem em média 0,5 Gauss.

1 Tesla = 10.000 Gauss.

Uma máquina de ressonância magnética tem de 1,5 a 3 tesla.

Fenômeno de ressonância

É o fenômeno que acontece quando um sistema físico recebe energia por meio de excitações de frequência igual a uma de suas frequências naturais de vibração.

Assim, o sistema físico passa a vibrar com amplitudes cada vez maiores.

Quando uma vibração é provocada e outro corpo entra em frequência chamamos de ressonância.

Princípio de campo magnético.

Quanto mais alta a corrente elétrica, maior é o campo magnético.

Na ressonância temos um super condutor de corrente elétrica, é necessário utilizar hélio para resfriar a 90º o material para que seja possível  passar uma corrente muito alta.

Quando um corpo humano entra em contato com um campo magnético desta magnitude 1. Os prótons de todos elementos passam a se alinhar e se direcionam obedecendo este campo magnético na direção longitudinal devido ao momento angular e momento magnético dos prótons. O próton de interesse é o de Hidrogênio, por conter apenas 1 próton é torna-se melhor e mais eficaz a sua utilização.

2. Estes prótons fazem movimento de precessão (mudança do eixo de rotação) após o estímulo do campo e mudança para transversal.

3. Para gerar a imagem é necessário emitir uma radiofrequência para interagir e mudar a direção dos prótons de hidrogênio para causar um estimulo de movimento. 4. Este estimulo torna-se oscilação quando a radiofrequência é desligada, e então cada próton retorna ao seu estado inicial (direção). 5. Durante esse retorno a oscilação gera um sinal que é receptado por uma bobina coletora que converte em imagem. O equipamento seleciona o átomo de H por conta da velocidade de precessão (mudança de eixo) Cada átomo gira em uma velocidade diferente, o que diferencia uma estrutura da outra. Os núcleos ativos são núcleos de massa ímpar. Estes núcleo caracterizam por sua tendência a alinhar seu eixo de rotação a um campo magnético aplicado

Pulso de radiofrequência tem 1bi menos energia que os raios x .

B0 - direção do campo magnético

Numero atômico - prótons

Número de massa (prótons+nêutrons)

Razão giro campo magnético

Para o átomo de hidrogênio é de Y=42,6MH/tesla

W=Y.B0

Frequência = razão giromagnética x valor do campo magnético.

O valor da precessão é a razão de Larmor.

Spin

Rotação do núcleo com momento magnético em seu próprio eixo e isso produz um pequeno imã (momento magnético)

- Átomos com a mesma direção aumentam o campo magnético

- Átomos com diferentes direções resultam em zero.

- Na ausência de campo magnético a direção dos átomos de H são distintos.

- Na presença do campo magnético a direção dos átomos alinham.

Quanto mais spins alinhados melhor o sinal.

Massas pares podem se anular, quando for ímpar a magnetização é mais para um lado do que para o outro.

Precessão

É o movimento cíclico do próton ocasionando a mudança de eixo de rotação devido ao spin e ao campo magnético.

Precessão Angular

Os núcleos com spin, ao serem submetidos a um campo magnético externo, serão alinhados (magnetização dos tecidos). O campo magnético externo (B0) aplica estímulo sobre os núcleos causando a precessão.

Frequência de Larmor é determinado por razão (constante) giromagnética e campo magnético.

A frequência de pulso de radiofrequência aplicada é igual a frequência de Larmor que depende do Campo Magnético e do Spin.

Hipersinal e Hipossinal

Depende de como o tecido se comporta no retorno longitudinal. Cada tecido retorna em um tempo diferente.

T1 e T2 São definidos por relaxamento das atomos de H. e são características de cada estrutura, a partir disso aplica-se tempo e intervalos específicos, são também definidos por contraste na imagem, diferentes tons de cinza e por ponderações.

T1 Se refere a magnetização no eixo Z após término da aplicação do pulso.

T2 se refere ao declínio da magnetização transversa do plano XY após pulso RF

T1 hipersinal (branco) para gordura e hipossinal (cinza) para água.

T2 hipersinal para água e hipossinal para gordura.

Por que no T1 a gordura tem hipersinal e a água hipossinal e em T2 a água tem hipersinal e a gordura hiposinal?

Porque os prótons da gordura tem um tempo de relaxação transversal e recuperação longitudinal muito rápido, ou seja. Retornam ao seu estado “inicial” mais rapidamente.

Já a recuperação de líquido é mais lenta. 

TR (tempo de repetição) TE (tempo de Eco).

TR é a Aplicação do primeiro pulso de 90º depois um outro pulso de 180º é aplicado (refazimento) para direcionar o máximo de prótons a transversão para que todos retornem cada um no seu tempo, neste retorno há o TE que é onde ocorre a coleta de sinal pela bobina, esse sinal preenche uma linha no espaço K, então há um novo pulso de 90º iniciando o processo novamente.

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SEQUÊNCIAS

T1 - anatômico

TR menor que 800ms e maior que 400 - o TR determina a ponderação T1.

TE - menor que 20 ms. Fator turbo 2 a 6

TR curto e TE curto a gordura gera hipersinal e líquido hiposinal

T2 - patologia

TR 2500 ou superior

TE 60 a 140 ms

Fator turbo 8 a 30

TR longo TE longo, aquilo que demora para retornar para longitudinal tem gordura, portanto é hipossinal e líquido hipersinal, pode-se utilizar um atenuador de gordura.

DP Densidade protônica

TR 2000ms ou superior

TE 20 a 40

Fator turbo 2 a 8

O que tiver maior quantidade de próton de hidrogênio tem maior sinal, o que tiver menos prótons têm menor sinal.

Geralmente utilizado para músculo esquelético, cartilagem.

ESPAÇO K

Espaço virtual, que possui linhas e colunas que constituem a matriz, armazenam o sinal coletado para quando todas as linhas e colunas forem totalmente preenchidas, entreguem a imagem pronta.

Linhas do espaço K

T1 até 5 linhas

T2 12 e 16 linhas

DP 2 a 8 linhas

Bobinas de recepção

O que fazem? Coletam o sinal emitido pela oscilação causada pela radiofrequência e o armazenam no espaço K.

Existe uma bobina para cada região do corpo, quanto menor a bobina em relação a estrutura anatômica melhor a captação de sinal, exemplo: Utilizar uma bobina de joelho para captar sinal do punho não seria adequado pois é uma bobina maior do que a região de interesse, o que ocasionaria a diminuição do sinal e perda de qualidade do exame.

Quanto maior a quantidade de canais melhor ela é, pois capta mais regiões e consegue focar ainda mais na região de interesse.

A bobina de joelho é a única emissora e receptora, isso a torna muito mais quente que qualquer outra

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CODIFICAÇÃO DE IMAGEM

O sistema precisa ser capaz de localizar espacialmente o sinal em 3 dimensões, 3 eixos de imagem (cortes)

A máquina possui um gradiente que torna possível escolher a direção da excitação dos prótons, de acordo com o seletor de corte

Gradientes alteram o campo magnético principal, a BOBINA EMISSORA.

Os seletores

Seletor de corte

Seletor de frequência

Seletor de fase

Os gradientes

Gradiente Z - axial - cabeça para os pés, formam imagens redondas

Graziendes Y - coronal - posterior para anterior formam imagens “frontais”

Gradiente X - sagital - esquerda para a direita formam imagens laterais

Sequências de pulsos

Spin eco determina TR e TE e preenchimento de apenas 1 linha do espaço K

Um pulso de 90, um pulso de 180 e uma coleta de sinal.

Depois de definido esses 3 passos o exame inicia e o espaço K recebe todas essas informações, para armazenar e “traduzir em imagens”. O centro do espaço K é sinal e as periferias são ruídos.

Famílias de ponderações

Spin eco. Duração 8 minutos

Fast spin eco. Duração 2:30 - O Fator turbo está ligado diretamente ao TR - fast spin eco, acelera o preenchimento de espaço K. Cada pulso de 180 representa o fator turbo que coleta as fases de cada pulso. A sequência é a mesma, o que muda é o fator turbo, a Radiofrequência determina qual o fator turbo da sequência.

Spin eco Vantagens

Contraste verdadeiro, boa qualidade, ponderação real T2 sensível a patologia

T1 para visualização anatômica

T2 para patologias.

Vantagens do fast spin eco

Reduz tempo do exame

Pode-se utilizar matriz mais alta, o que aumenta a qualidade.

Aumento na ponderação de T2 - TR

Aumento no artefato de fluxo

Gordura mais brilhante em T2

Nota: O conteúdo deste blog é composto por anotações de estudantes para estudantes, portanto estamos abertos para sugestões, correções e trocas de conhecimento!