Fundamentos de Física Aplicada em RM

Fundamentos de Física Aplicada Definição de Ressonância Magnética Sistema de Ressonância Magnética Fundamentos de Ressonância Magnética Tempo de Relaxamento Seqüências de Pulso

Na radiologia convencional e na TC, as imagens resultam das diferenças entre os raios X absorvidos e não absorvidos pelos elétrons por efeito fotoelétrico e compton. A radiação ionizante portanto, interage com os elétrons da região examinada e o contraste final vai depender dos diferentes coeficientes de atenuação dos tecidos. Na US o feixe incidente de ultrassom é refletido nas diferentes interfaces e gera ecos. Quanto mais ecogênico o tecido, mais "branco" este será demonstrado; quanto menos o ultrassom é refletido, menos ecogênico o tecido será, demonstrando uma atenuação mais “cinza”, até que, quando não há reflexão do som a estrutura é anecóica (“preta”).

Na ressonância magnética as regras utilizadas para explicar a escala de cinza não são tão simples, pois a mesma anormalidade pode aparecer branca em algumas imagens e preta em outras. Como veremos, o aspecto final das imagens depende não somente de propriedades inerentes aos tecidos, mas também de aspectos técnicos tais como as seqüências de pulso ou fatores de tempo que forem escolhidos.

Para compreender como "funciona" a R.M., é preciso então aprender: alguns princípios físicos que incluem as propriedades magnéticas dos núcleos, o comportamento coletivo dos núcleos, quando excitados por ondas de rádio, as propriedades de relaxamento dos núcleos devidas a seus ambientes macromoleculares, bem como os equipamentos e as técnicas utilizadas para diferenciar os tecidos através da maximização de contraste nas imagens.

Sistema de Ressonância Magnética Os principais componentes de qualquer sistema de Ressonância Magnética são:   o magneto principal; as bobinas de homogeneidade ("shim coils"); as bobinas de gradiente ("gradient coils"); as bobinas receptoras e transmissoras; um sistema de computadores

Sistema de Ressonância Magnética O Magneto principal - Permanente (refrigerator magnet) - Resistivos(science class nail/wire/battery) - Supercondutor (super cooled with cryogens, e.g. liquid helium)

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas de homogeneidade (shim coils) São bobinas eletromagnéticas menores, utilizadas para fazer a "sintonia fina" do magneto principal, tornando-o o mais homogêneo possível no seu centro, aonde as imagens são adquiridas

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas de gradiente (gradient coils) São bobinas eletromagnéticas com potências de apenas uma pequena fração do campo magnético principal. São utilizadas para variar o campo magnético no centro do magneto principal de forma deliberada, ao longo das três direções perpendiculares.

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas receptoras e transmissoras São de três tipos: - transmissoras (“transmit coil”); Fig 1 - receptoras (“receive coil”); Fig 2, Fig 3 - transmissoras e receptoras (“transmit/receive coil”) Fig 4

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas receptoras e transmissoras

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas receptoras e transmissoras

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas receptoras e transmissoras Figura 3 - Bobinas receptora múltipla são utilizadas para estudos de coluna vertebral, permitindo um estudo completo sem necessidade de modificar o posicionamento e landmark no paciente

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética As bobinas receptoras e transmissoras

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética Um Sistema de Computadores

Sistema de Ressonância Magnética    Sistema de Ressonância Magnética Sistema de Ressonância Magnética Norte Sul receptor tranmissor

Fundamentos de RM A matéria consiste em átomos (como 1H, 12C,etc). Entre os núcleos mais utilizados para a investigação de imagem por RM o mais usado é o próton de 1H, pois os dois maiores componentes do corpo humano a água e a gordura, ambos contém hidrogênio. Na ausência de um campo magnético externo, os dipolos magnéticos dos prótons de hidrogênio (spins) estão orientados ao acaso no corpo e não existe magnetização resultante em um tecido.

Fundamentos de RM sem aplicação de campo magnético externo. Os prótons em movimento estão orientados ao acaso. quando colocados em um campo magnético externo (Bo), os prótons se alinham na mesma direção, no mesmo sentido ou no sentido contrário ao do campo magnético. A ligeira preponderância de dipolos orientados no mesmo sentido de campo cria um pequeno vetor de magnetização resultante (Mo).

Fundamentos de RM A: Os dipolos alinhados precessam em torno do eixo do campo magnético Bo, na direção longitudinal B - Demonstração da relação entre potência de campo e frequência de precessão. Potência de campo magnético menor resulta em menores frequências de precessão, potência de campo maior resulta em maiores frequências de precessão.

Fundamentos de Física Aplicada

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Fundamentos de Física Aplicada   Como foi visto, os efeitos de relaxamento T1 e T2 na realidade trabalham em direções opostas, porque T1 é um processo de recuperação, enquanto T2 é um processo de decaimento . O efeito de relaxamento que predomina no interior do voxel e consequentemente a sua intensidade de sinal é determinada pela forma que a RF é aplicada e recolhida (isto é denominado “sequência de pulso”).

Fundamentos de Física Aplicada Seqüências de Pulso   Seqüências de pulso podem ser planejadas para enfatizar efeitos T1 , efeitos T2 ou nenhum (PD). Por exemplo, tecidos com T1 curto (como a gordura), aparecerão brancos em uma T1, enquanto tecidos com T1 longo (como o líquor), aparecerão escuros em uma T1. Ao contrário, tecidos com um T2 curto (como a gordura) aparecerão escuros nas T2, enquanto tecidos com um T2 longo (como o líquor) aparecerão brancos nas T2.

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Resolução espacial aumentada Fundamentos de Física Aplicada Resolução espacial aumentada Matriz fina   Pixel pequeno

Resolução espacial diminuída Fundamentos de Física Aplicada Resolução espacial diminuída Matriz grosseira   Pixel grande

Matriz simétrica Fov quadrado Fundamentos de Física Aplicada Matriz simétrica Fov quadrado Pixel quadrado Freqüência   Fase

Fundamentos de Física Aplicada SNR 8 7 6 5   4 3 2 1 NEX

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