Para entender como funciona o aparelho de tomografia por ressonância magnética, é necessário definir primeiro a "magnética" e perceber alguns príncipios físicos associados ao tema ressonância.
Princípios físicos relevantes
- O spin ½ do núcleo 1H, com abundância natural nos sistemas biológicos;
- Na presença de um campo magnético externo B0 (ex: 1,5T), os núcleos precessam à volta do campo segundo duas orientações, paralela e anti-paralela;
- Dois estados com duas energias diferentes:
- 10 protões a mais por milhão no estado de menor energia, para B0=1,5T ;
- Macroscopicamente, resulta uma magnetização total M com a direcção do B0.
O maior e mais importante componente em um sistema de ressonância magnética é o magneto.
Magneto
O magneto de um sistema de ressonância magnética é classificado por uma unidade de medida conhecida como tesla. Outra unidade de medida normalmente usada com magnetos é o gauss (1 tesla = 10 mil gauss). Os magnetos utilizados nos sistemas de ressonância magnética actualmente estão dentro da faixa de 0,5 a 2 tesla, ou de 5 mil a 20 mil gauss. Os campos magnéticos maiores do que 2 tesla não foram aprovados para uso médico, apesar de haver magnetos muito mais poderosos (até 60 tesla) sendo utilizados em pesquisas.
O local do aparelho de tomografia por ressonância magnética pode ser um lugar perigoso se não tomarmos precauções muito severas. Os objetos de metal que os pacientes possam possuir podem tornar-se elementos muito perigosos se levados até à sala de exames.
A força magnética exercida sobre um objecto aumenta exponencialmente conforme este se aproxima do íman.
Um campo magnético bem uniforme, ou homogéneo, com grande intensidade e estabilidade, é essencial para gerar imagens de alta qualidade, formando assim o campo magnético principal.
Um campo magnético bem uniforme, ou homogéneo, com grande intensidade e estabilidade, é essencial para gerar imagens de alta qualidade, formando assim o campo magnético principal.
O magneto principal coloca o paciente num campo magnético estável e muito intenso, enquanto que os magnetos gradientes criam um campo variável. O resto do aparelho de ressonância consiste em um potente sistema computacional, alguns equipamentos que nos permitam transmitir pulsos de radiofrequência para o corpo do paciente durante o exame e muitos outros componentes de segunda ordem.
Pulso de RF
- Pode-se alterar a razão entre as
duas populações e a orientação
da magnetização total M: pulso
de RF; - Na relaxação, o sistema de NMR
vai detectar a componente
transversal Mxy: o FID
Gradientes de codificação espacial
- Os gradientes são de origem magnética e têm uma geometria linear;
- Estes traduzem-se em gradientes de frequência de precessão;
- Para um corte axial (figura):
-Gradiente de selecção do corte em z
-Gradiente de codificação da fase em y
-Gradiente de codificação da frequência em X
Contraste de fase
Esta baseia-se na diferença de fase originada por precessões diferentes:
- Gradiente bipolar G(t) adicionado
ao campo B0; - Tecido estacionário sem
diferença de fase; - Spins em movimento e em diferença
de fase, usada para reconstrução da
imagem; - Proporcionalidade entre diferença
de fase f e velocidade v .
Na prática...
- Aliasing: a velocidade representada
não corresponde à verdadeira;
- Aquisição sincronizada com batimento
cardíaco.
(ver figura)
Para a aquisição da imagem quantitativa:
- Definição do plano de corte transversal
à zona de fluxo; - Após a aquisição, definição da secção;
- O programa dá-nos o valor da
velocidade média e do fluxo
consequentes.
Campo Magnético . . .
O corpo humano é composto por bilhões de átomos, os tijolos fundamentais de todo o tipo de matéria. O núcleo de um átomo gira sobre um eixo. Imagine o núcleo de um átomo como um pião que gira em algum ponto fora do seu eixo vertical.
Um pião que gira levemente fora do eixo vertical realiza um movimento de precessão .
Um átomo de hidrogênio em precessão sob influência de um campo magnético.
Imagine agora bilhões de núcleos, girnado todos em direcções diferentes. Há tipos de átomos muito diferentes no corpo humano, mas para os propósitos da ressonância magnética, os que apenas interessam são os átomos de hidrogénio. O átomo de hidrogénio é um átomo ideal para a ressonância magnética pois o seu núcleo tem apenas um protão e um elevado momento magnético.
O alto momento magnético significa que, ao ser colocado num campo magnético, o átomo de hidrogénio tem uma forte tendência para se alinhar com a direcção do campo.
Dentro do vão do equipamento, o campo magnético passa directamente pelo centro do tubo em que colocamos o paciente e isto significa que se um paciente estiver deitado no equipamento, os protões de hidrogénio do seu corpo irão-se alinhar na direcção dos pés ou da cabeça. A grande maioria destes protões anulam-se, ou seja, para cada um alinhado na direcção dos pés, haverá um na alinhado direcção da cabeça para o anular. São poucos os protões em cada milhão que não são anulados. O número pode parecer elevado, mas o valor total de átomos de hidrogénio no corpo humano conseguirá fornecer de forma exacta os dados necessários para criar imagens fantásticas.
Todos os protões de hidrogénio se alinham com o campo magnético em um dos dois sentidos. A grande maioria acaba por se anular, mas, como mostra a imagem, em qualquer amostra existem sempre um ou dois protões "extras".
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