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Fundamentos de FísicaAplicada 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

• O Magneto principal

- Permanente (refrigerator magnet)

- Resistivos(science class nail/wire/battery)

- Supercondutor (super cooled with cryogens, e.g. liquid helium)


• 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


• 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.


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


• As bobinas receptoras e transmissoras

Figura 1 - Bobina de corpo ou “Body coil”, utilizada para imagens que exigem um grande campo de estudo, tais

como imagens abdominais, torácicas, etc.



Figura 2 - Bobinas de superfície ou “Surface coils”, são

utilizadas para estudos de pequenas regiões, permitindo um aumento quantitativo e qualitativo da relação sinal/ruído em pequenos campos de estudo.



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



Figura 4 - Bobina de cabeça ou “Head coil”, utilizada

para estudos de encéfalo, principalmente.


• Um Sistema de Computadores

Os computadores são utilizados para o armazenamento de dados, processamento e demonstração das imagens. Os requerimentos básicos para um computador de R.M. são rapidez e memória. Sua capacidade de armazenamento deve ser muito grande devido a natureza do sinal de R.M. e ao número de sinais requeridos por uma imagem. O computador deve ser rápido para manejar a alta velocidade da aquisição dos dados.


• Sistema de Ressonância Magnética

Nor

te

Sul

tranmissorreceptor


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

(A) sem aplicação de campo magnético externo. Os prótons em movimento estão orientados ao acaso.

(B) 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 longitudinalB - 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 RM


Demonstração gráfica da recuperação T1 depois de um pulso de 90º. T1 é definido como o tempo necessário para recuperação de 63% da magnetizaçào no eixo longitudinal (2).


C - T2 é demonstrado graficamente. T2 é definido como intervalo de tempo necessário para que a magnetização

transversa decaia a 37% do seu valor original.


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”).


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.

• Seqüências de Pulso


Colunas da Freqüência no FOV

Largura da banda de recepção

Freqüências codificadas são mapeadasFreqüências codificadas são mapeadaspela extensão do FOVpela extensão do FOV


4 amostras de freqüência 8 amostras de freqüência

pixel

4 codificaçõesde fase

8 codificaçõesde fase

Menorresolução

Maiorresolução

A matriz da imagemA matriz da imagem


Resolução espacial aumentadaResolução espacial aumentada

PixelPixelpequenopequeno

Matrizfina


Resolução espacial diminuídaResolução espacial diminuída

PixelPixelgrandegrande

Matrizgrosseira


Matriz simétrica Fov quadradoMatriz simétrica Fov quadrado

PixelPixelquadradoquadrado

FaseFase

Freq

üênc

iaFr

eqüê

ncia


1 2 3 4 5 6 7 8

SNRSNR

NEXNEX


PONDERAÇÃO T1Para exagerar T1 O “flip angle” é grandePara exagerar T1 TR é curtoPara diminuir T2 TE é curto

PONDERAÇÃO T2 Para diminuir T1 O “flip angle” é pequeno Para diminuir T1 TR é longo Para exagerar T2 TE é longo

PONDERAÇÃO D.P. Para diminuir T1 O “flip angle” é pequeno Para diminuir T1 TR é longo Para diminuir T2 TE é curto


TR longo 100ms

TR curto 30-60ms

TE curto 5-10ms

TE longo 15-25ms

“Flip angles” pequenos 5o-20o

“Flip angles” grandes 70o-110o

FIESTA

Obrigada

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