GRADIENTES DE CARACTERISTICA DO POROCESSO DE

FORMAO DA IMAGEM

RESUMO MATERIA RESSONANCIA MAGNETICA

PROF. LUIZ CLUDIO DE SOUZA 2013

Pode-se selecionar um corte axial para um paciente na mesa de exame, ativando-se o

gradiente que corre da cabea aos dedos do p. O pulso de RF de 90o aplicado

simultaneamente ao gradiente. Por possibilitar a seleo de cortes da imagem, este gradiente

designado como gradiente de seleo de cortes (GSC).

Quando uma bobina gradiente ligada, a potncia do campo magntico, e portanto a

frequncia de precesso de ncleos localizados ao longo do eixo, altera-se de maneira linear.

Um ponto especfico ao longo do eixo do gradiente tem pois uma frequncia de precesso

especfica. Um corte situado num certo ponto ao longo do eixo do gradiente tem uma

frequncia de precesso especfica.

O corte excitado de forma seletiva, pela transmisso de RF com uma faixa de frequncias

coincidindo com as frequncias de Larmor, conforme definido pelo gradiente de seleo de

cortes. A ressonancia de ncleos no corte pode ser transmitida a RF apropriada a esta posio.

Contudo, os ncleos situados em outros cortes ao longo do gradiente no entram em

ressonancia, porque sua frequncia de precesso diferente devido presena do gradiente.

Quando se aplica um gradiente acentuado, significa que a corrente eltrica que passa por esta

bobina permite maior diferenciao na frequncia de precesso dos prtons presentes ao

longo do eixo em que a bobina de gradiente foi ativada, permite maior diferena entre dois

pontos adjacentes. Ao aplicar um gradiente suave, haver menor diferenciao entre dois

pontos.

Processo de Seleo do Corte: Cada corte selecionado possui prtons que realizam precesso

em frequncia diferente dos prtons localizados no corte adjacente. Estes prtons podero ser

excitados atravs de um gradiente que atue com a faixa de frequncia de precesso de todos

os prtons presentes neste corte especfico e assim por diante, at a localizao dos prtons

de todos os cortes.

Na prtica, a seleo de cortes feita da seguinte forma: o operador seleciona o plano de

corte que se queira estudar, o sistema se encarrega de ativar o gradiente especfico para

localizar aquele plano de corte, isso possvel pois os gradientes esto dispostos dentro do

magneto de maneira estratgica. Por exemplo, ao selecionar um plano de corte axial,

necessrio alterar a frequncia de precesso dos prtons localizados ao longo do eixo Z do

magneto, e isso possvel com a ativao do gradiente Z. O mesmo ocorre para a seleo de

cortes coronais (onde preciso alterar a frequncia ao longo do eixo Y, ativando-se o

gradiente Y), e cortes sagitais (alterando a frequncia ao longo do eixo X, ao ativar o gradiente

X).

ativado um gradiente durante o pulso de 90o e este gradiente torna-se por definio o

gradiente de seleo dos cortes. O pulso de RF excita frequncias de uma determinada largura

de faixa, uma dada frequncia central e seleciona assim um volume de prtons. Se forem

desejados cortes mais finos, usam-se gradientes mais agudos ou faixas de largura menor,

desde que esteja presente uma RSR aceitvel.

Quanto frequncia de precesso.

A faixa de frequncias denominada largura da faixa e como a RF est sendo transmitida

neste ponto ela especificamente designada como largura da faixa de transmisso ou

LARGURA DE BANDA DE TRANSMISSO.

A espessura do corte pode ser determinada, controlando-se a gama de frequncias usada no

pulso de 90o. Esta gama de frequncias denominada largura da faixa. Uma faixa mais larga

ocasiona um corte mais espesso.

Uma alternativa manter-se constante a frequncia e variar-se a amplitude do GSC. O

gradiente do campo controla o mapeamento da frequncia no espao. Por esta razo, um

gradiente de baixa amplitude mapeia frequncias de uma determinada largura de faixa num

corte mais espesso que um gradiente de amplitude elevada. A espessura do corte pode variar,

portanto, alterando-se a largura da faixa ou a amplitude do gradiente. A desvantagem que,

medida que so produzidos cortes mais finos, h menos prtons na amostra, de modo que a

amplitude do sinal (RSR) diminui.

A faixa de frequncias dos prtons de um corte especfico o fator determinante para a

seleo de um gradiente suave ou acentuado. Se o objetivo adquirir imagens com espessura

de corte fino, menos prtons estaro presentes neste corte e portanto a faixa de frequncias

ser menor. Para isso ser possvel, o sistema aplica um gradiente acentuado, aumentando a

diferena de precesso entre estes prtons tornando possvel a localizao de cada um deles.

O contrrio verdadeiro, ou seja, se o objetivo adquirir imagens de cortes mais espessos,

no ser necessrio grandes aplicado ser suave.

Inclinaes agudas no gradiente ocasionam uma grande diferena entre a frequncia de

precesso de dois pontos no gradiente.

Inclinaes menores do gradiente acarretam uma pequena diferena entre a frequncia de

precesso dos mesmos dois pontos.

Para obterem-se cortes finos, aplica-se uma inclinao aguda seleo de cortes e/ou uma

faixa estreita.

Para obterem-se cortes grossos, aplica-se uma inclinao menor seleo de cortes e/ou um

faixa de transmisso ampla.

Na prtica, o sistema aplica automaticamente a inclinao do gradiente e a faixa de

transmisso de RF frequncia de precesso de ncleos no meio do corte e a largura da faixa e

a inclinao do gradiente determinam a gama de ncleos que entram em ressonncia de cada

lado do centro.

O intervalo entre os cortes determinado pela inclinao do gradiente e pela espessura do

corte. O tamanho do intervalo importante para reduzir os artefatos de imagem. Nas

sequncias de pulsos SE, o gradiente de seleo de cortes ligado durante a aplicao do

pulso de excitao de 90o e durante o pulso de restituio da fase de 180o,para excitar e

recolocar em fase cada corte seletivamente. Nas sequencias de pulsos FFE, o gradiente de

seleo de cortes s ligado durante o pulso de excitao.

Ao ligar-se o gradiente de codificao de frequncia, A potncia do campo magntico e a

frequncia de precesso do sinal ao longo do eixo do gradiente alteram-se de maneira linear.

Resta codificar uma ltima dimenso espacial e dispor-se de um ltimo gradiente. Antes deste

ltimo gradiente ser ativado, todos os spins esto mesma frequncia. Os ngulos de fase

diferem dependendo da localizao dos spins ao longo do outro eixo, devido aplicao da

etapa de codificaes de fase anterior.

Ao ser ativado o terceiro gradiente, o campo magntico se altera ao longo do gradiente e a

frequncia dos prtons muda de acordo com sua localizao espacial. A nica coisa diferente

nesse caso que este gradiente ativado durante a coleta do eco.

Por isso, estas informaes espaciais codificadas pela frequncia so detectadas na

estimulao de RF do eco. Este ltimo gradiente , portanto, designado como gradiente

codificador da frequncia , e o eixo de imagens ao longo do gradiente o eixo codificador de

frequncias ou eixo de leitura. O gradiente codificador de frequncia cria assim uma

correspondncia de um para um entre a frequncia do sinal de retorno e a posio da fonte ao

longo da direo de leitura. Aqui tambm a localizao do prton ao longo do eixo codificador

de frequncias pode ser integralmente determinada pela potncia do gradiente de leitura e a

diferena entre a frequncia do sinal de retorno e a frequncia ressonante do campo de fundo.

Ao ser lido o sinal de eco, so usados detectores sensveis amplitude (brilho pixel) e tambm

fase e frequncia (localizao de prton) do sinal. Assim, quaisquer prtons que produzam

um sinal devem idealmente ser da seguinte maneira: 1. Localizados no corte selecionado (da

etapa de seleo de cortes); 2. Sua localizao ao longo do eixo de fase ser proporcional a seu

ngulo de fase (da etapa de codificao de fase). 3. Sua localizao ao longo do eixo de

frequncias ser proporcional sua frequncia (da etapa de codificao de frequncia ).

O gradiente de seleo de cortes determina o plano a ser escaneado. importante saber qual

a fase codifcada e qual o eixo codificador de frequncias, porque alguns artefatos ocorrem

exclusivamente no eixo de leitura. Por isso, dependendo do artefato e da anatomia, pode ser

necessrio projetar-se um artefato numa ou noutra direo, mudando-se esses eixos ... de

modo a codificar o sinal segundo o eixo longo da anatomia.

Nas imagens coronais e sagitais, o eixo longo da anatomia situa-se ao longo do eixo Z do

magneto e o gradiente Z executa portanto a codfificao de frequncia.

Nas imagens axiais, o eixo longo da anatomia encontra-se geralmente ao longo do eixo

horizontal do magneto e portanto o gradiente X que executa a codificao de frequncia.

Entretanto, na aquisio das imagens da cabea, o eixo longo da anatomia situa-se geralmente

ao longo do eixo ntero-posterior do magneto, de modo que neste caso o gradiente Y que

vai executar a codificao de frequncia.

O eco geralmente centrado no meio do gradiente de codificao de frequncia, de modo que

o gradiente ligado tanto no pico mximo como durante as partes de sada de fase e de

restituio da fase do eco. Como exemplo, o gradiente de codificao de frequncia ligado

por 8 ms e durante 4ms de sada de fase e 4ms de restituio de fase. O grau de inclinao do

gradiente de codificao de frequncia determina a extenso da anatomia coberta ao longo do

eixo de codificao de frequncia durante o exame. Isto denominado campo de viso (FOV).

O gradiente aplicado para causar alterao de precesso de prtons posicionados ao longo do

maior eixo da imagem, causar desvios de frequncia entre os prtons desta localizao, e a

diferena nas precesses permitir que o sistema localize todos os prtons presentes no maior

eixo da imagem.

A codificao de frequncia realizada pelo sistema aps o operador selecionar o plano e a

espessura dos cortes que se queira obter. Por exemplo, para adquirir imagens axiais, o maior

eixo da imagem latero-lateral, ou horizontal, e neste caso quem realizar a codificao de

frequncia o gradiente X. Nos planos coronal e sagital, o maior eixo longitudinal e o

gradiente Z realiza a codificao de frequncia. Nas imagens de encfalo, no entanto, o maior

eixo longitudinal tambm, portanto quem realiza a codificao de frequncia o gradiente X.

Ao ligar-se o gradiente de codificao de fase, A potncia do campo magntico e portanto a

frequncia de precesso de ncleos ao longo do eixo do gradiente se alteram.

Codificao de fase: gradiente ativo no menor eixo do plano para promover desvios de fase

dos prtons localizados neste eixo, e isto feito da mesma maneira que os processos de

seleo de corte e codificao de frequncia, a diferena que este gradiente permitir que o

sistema localize espacialmente os prtons do menor eixo da imagem atravs dos desvios de

fase provocados por este gradiente.

Passa a haver ento uma diferena de fase ou desvio entre ncleos posicionados ao longo do

eixo do gradiente. Ao desligar-se o gradiente de codificao de fase, a potncia do campo

magntico experimentado pelos ncleos retorna potencia do campo principal B0 e em

consequncia disso a frequncia de precesso de todos os ncleos retorna frequncia de

Larmor. Entretanto, a diferena de fase entre os ncleos permanece. Os ncleos percorrem

sua trajetria de precesso mesma velocidade, mas suas fases ou posies sobre o

mostrador so diferentes. Esta diferena de fase entre os ncleos usada para determinar sua

posio ao longo do gradiente de codificao de fase.

O gradiente de codificao de fase geralmente ligado imediatamente antes da aplicao do

pulso de restituio de fase de 180o. O grau de inclinao do gradiente de codificao de fase

determina o grau de desvio de fase entre dois pontos ao longo do gradiente.

Um gradiente de codificao de fase com grande inclinao causa um grande desvio de fase

entre dois pontos ao longo do gradiente, 12 horas e 6 horas por exemplo, enquanto um

gradiente de codificao de fase com inclinao pequena causa um desvio de fase menor entre

dois pontos, por exemplo 12 horas e 3 horas.

RESUMO

O GRADIENTE DE CODIFICAO DE FASE ALTERA A FASE AO LONGO DO EIXO DE IMAGEM

REMANESCENTE, QUE GERALMENTE O EIXO CURTO DA ANATOMIA.

NAS IMAGENS CORONAIS, O EIXO CURTO DA ANATOMIA ANCONTRA-SE GERALMENTE AO

LONGO DO EIXO HORIZONTAL DO MAGNETO E POR ISSO O GRADIENTE X EXECUTA A

CODIFICAO DE FASE.

NAS IMAGENS SAGITAIS, O EIXO CURTO DA ANATOMIA ANCONTRA-SE GERALMENTE AO

LONGO DO EIXO VERTICAL E EM CONSEQUNCIA DISSO O GRADIENTE Y EXECUTA A

CODIFICAOD E FASE.

NAS IMAGENS AXIAIS, O EIXO CURTO DA ANATOMIA EST GERALMENTE AO LONGO DO EIXO

VERTICAL DO MAGNETO E ASSIM O GRADIENTE Y EXECUTA A CODIFICAO DE FASE. AO

OBTEREM-SE IMAGENS DA CABEA, PORM, O EIXO CURTO DA ANATOMIA FICA AO LONGO

DO EIXO HORIZONTAL DO MAGNETO E POR ISSO O GRADIENTE X EXECUTA A CODIFICAO DE

FASE.

O GRADIENTE DE SELEO DE CORTES LIGADO DURANTE OS PULSOS DE 90 GRAUS E 180

GRAUS NAS SEQUNCIAS DE PULSOS (SE) E APENAS DURANTE O PULSO DE EXCITAO NAS

SEQUNCIAS DE PULSOS (FSE).

A INCLINAO DO GRADIENTE DE SELEO DE CORTES DETERMINA A ESPESSURA DOS CORTES

E O INTERVALO DOS CORTES (JUNTAMENTE COM A LARGURA DA FAIXA DE TRANSMISSO).

O GRADIENTE DE CODIFICAO DE FASE LIGADO IMEDIATAMENTE ANTES DO PULSO DE 180

GRAUS EM SEQUNCIAS (SE) E ENTRE A EXCITAO E A COLETA DO SINAL NAS SEQUNCIAS

(FSE)..

A INCLINAO DO GRADIENTE DE CODIFICAO DE FASE DETERMINA O GRAU DE DESVIO DE

FASE AO LONGO DO EIXO DE CODIFICAO DE FASE.

O GRADIENTE DE CODIFICAO DE FREQUNCIA LIGADO DURANTE A COLETA DO SINAL.

A AMPLITUDE DOS GRADIENTES DE CODIFICAO DE FREQUNCIA E DE CODIFICAO DE FASE

DETERMINA AS DUAS DIMENSES.

Para simplificar as coisas, considere uma fatia de tecido com apenas 9 prtons, que vai ser

localizada no espao. A frequncia dos spins indicada pela direo da seta grande. Um

gradiente j foi usado para selecionar a fatia de tecido. Restam 2 gradientes para codificar as

duas dimenses espaciais restantes e formar a imagem.

Todos os prtons tm os mesmos ngulos de fase aps o pulso de RF de 90o (os efeitos T2*

so ignorados por enquanto porque o eco d conta deles). A frequncia tambm a mesma

para todos os 9 prtons, porque neste momento eles esto todos experimentando o mesmo

campo magntico, conforme determinado pelo magneto principal.

A ativao de um dos dois gradientes restantes tem oi efeito de alterar ligeiramente a potncia

do campo magntico ao longo de seu eixo. Por sua vez, este altera as frequncias de Larmor

dos prtons ao longo deste eixo assim mapeada juntamente com suas frequncias. Ao ser o

gradiente originalmente ativado, os prtons ainda esto em fase.

Aps alguns ms, ocorre algo interessante ao longo do gradiente. Como tm frequncias

diferentes segundo sua localizao ao longo do gradiente, os prtons no ficam mais em fase.

A defasagem que ocorre, no entanto, se d DE MANEIRA MUITO ESPECFICA, DE ACORDO COM

A LOCALIZAO AO LONGO DO GRADIENTE. Aps um perodo, por exemplo, os prtons na

extremidade inferior do campo tm uma frequncia mais baixa e um ngulo de fase de 3 h. Os

prtons intermedirios tm uma frequncia mais alta e um ngulo de fase de 6 horas. Os

prtons na extremidade superior do campo tm, ento, a frequncia mais alta e um ngulo de

fase de 9 h.

A este ponto, o gradiente desativado e todos os prtons retornam a uma frequncia

constante, conforme determinado pela potncia do campo magntico principal. Por um breve

perodo, a localizao espacial dos spins ao longo do gradiente foi codificada por sua

frequncia. Ao ser desativado o gradiente os prtons voltaram frequncia uniforme e as

informaes espaciais foram perdidas. Ou no foram?

Na realidade a memria deste gradiente foi preservada pelos spins, sob a forma de seus

ngulos de fase. Embora todas as frequncias retornem a um valor constante, os ngulos de

fase permanecem diferentes, de acordo com a localizao ao longo deste eixo. Se se

determinar que um prton tem um ngulo de fase de 3 h em nosso exemplo, sabe-se ento

que o prton est em algum ponto na coluna esquerda. Para um ngulo de fase de 9 h, este

prton est em algum lugar da coluna direita.

Assim a localizao foi codificada juntamente com a fase. Por esta razo, este gradiente

denominado, gradiente de codificao de fase e o eixo de imagens ao longo do gradiente

denominado eixo de codificao de fase, Observe que, ao contrrio do GSC, que tem de ser

ativado durante o pulso de RF de 90o, o gradiente codificador de fase pode ser ativado e

desativado na ausncia de qualquer estimulao de RF.

Quando se colhem dados da posio de cada sinal, as informaes so armazenadas no

processador do sistema computadorizado. As informaes relativas aos dados so

armazenadas no espao K.

O espao K anlogo lente de uma cmera. Ao usar-se uma cmera para fotografar um

objeto, a luz vem do objeto, passa atravs da lente da cmera e da para um filme. A lente

processa a luz que recebe do objeto d e modo a formar uma imagem latente do objeto sobre o

filme. Na RM, o objeto um paciente e para produzir uma imagem a RF do paciente

armazenada no espao K e processada posteriormente. Na realidade, tanto uma lente ptica

como o espao K usam matemtica de Fourier para produzir imagens a lente usa energia

luminosa enquanto o espao K usa energia RF. Todas as vezes em que feita uma codificao

de frequncia ou de fase so colhidos dados nas linhas do espao K. Esses dados produziro

uma imagem do paciente posteriormente.