Sistema de Ressonância Magnética

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
propriedades magnéticas dos núcleos,
as
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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.
Sistema de Ressonância Magnética
• As bobinas receptoras e transmissoras
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.
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
• As bobinas receptoras e transmissoras
Figura 4 - Bobina de cabeça ou “Head coil”, utilizada
para estudos de encéfalo, principalmente.
Sistema de Ressonância Magnética
• 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
receptor
Sul
Norte
• Sistema de Ressonância Magnética
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
(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 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
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).
Fundamentos de Física Aplicada
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.
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.
Fundamentos de Física Aplicada
Fundamentos de Física Aplicada
4 amostras de freqüência
pixel
4 codificações
de fase
Menor
resolução
8 amostras de freqüência
8 codificações
de fase
Maior
resolução
A matriz da imagem
Fundamentos de Física Aplicada
Resolução espacial aumentada
Matriz
fina
Pixel
pequeno
Fundamentos de Física Aplicada
Resolução espacial diminuída
Matriz
grosseira
Pixel
grande
Fundamentos de Física Aplicada
Matriz simétrica Fov quadrado
Freqüência
Pixel
quadrado
Fase
SNR
Fundamentos de Física Aplicada
1
2
3
4
5
NEX
6
7
8
Fundamentos de Física Aplicada
PONDERAÇÃO T1
Para exagerar T1
O “flip angle” é grande
Para exagerar T1
TR é curto
Para 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
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TR longo
100ms
TR curto
30-60ms
TE curto
5-10ms
TE longo
15-25ms
“Flip angles” pequenos
“Flip angles” grandes
5o-20o
70o-110o
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FIESTA
Obrigada