A imagem por ressonância magnética (IRM)

FACULDADES INTEGRADAS IPIRANGA

TECNÓLOLO EM RADIOLOGIA

ARLENSON BATISTA

JOÃO CARRÉRA

PAULO VITOR

NELSON MONTEIRO

JEFFERSON BELTRÃO

CONSTRUÇÃO DA IMAGEM DIGITAL NA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

BELÉM

2013

Introdução

A imagem por ressonância magnética (IRM) é hoje um mé¬todo de diagnóstico por imagem estabelecido na prática clínica e em crescente desenvolvimento. Dada a alta ca¬pacidade de diferenciar tecidos, o espectro de aplicações se estende a todas as partes do corpo humano e explora aspectos anatômicos e funcionais.

A ressonância magnética funcional (RMf) se destaca como uma das técnicas de IRM que vem permitindo ex¬plorar funções cerebrais como a memória, linguagem e controle da motricidade.

A física da ressonância magnética nuclear (RMN), apli¬cada à formação de imagens, é complexa e abrangente, uma vez que tópicos como eletromagnetismo, supercon¬dutividade e processamento de sinais devem ser aborda¬dos em conjunto para o entendimento desse método.

Física da RMN

A IRM é, resumidamente, o resultado da interação do forte campo magnético produzido pelo equipamento com os prótons de hidrogênio do tecido humano, criando uma condição para que possamos enviar um pulso de radio-frequência e, após, coletar a radiofrequência modificada, através de uma bobina ou antena receptora. Este sinal coletado é processado e convertido numa imagem ou informação.

Apesar do fenômeno físico da RMN ter sido descrito em 1946 por Block e Purcell em artigos independentes da Physics Review1,2, as primeiras imagens do corpo humano só foram possíveis cerca de trinta anos após. Este inter¬valo de tempo demonstra a complexidade deste método e a necessidade, para a formação da imagem, do uso de tecnologias aparentemente tão distintas como os super¬condutores e o processamento de sinais.

RMN

As propriedades de ressonância magnética têm origem na interação entre um átomo em um campo magnético externo; de forma mais precisa, é um fenômeno em que partículas contendo momento angular e momento mag-nético exibem um movimento de precessão quando estão sob ação de um campo magnético.

Os principais átomos que compõem o tecido humano são: hidrogênio, oxigênio, carbono, fósforo, cálcio, flúor, sódio, potássio e nitrogênio. Estes átomos, exceto o hi¬drogênio, possuem no núcleo atômico prótons e nêutrons.

Apesar de outros núcleos possuírem propriedades que permitam a utilização em IMR, o hidrogênio é o escolhido por três motivos básicos:

]• é o mais abundante no corpo humano: cerca de 10% do peso corporal se deve ao hidrogênio3;

• as características de RMN se diferem bastante entre o hidrogênio presente no tecido normal e no tecido patológico;

• o próton do hidrogênio possui o maior momento mag¬nético e, portanto, a maior sensibilidade a RMN.

Formação da imagem

Codificação do sinal

A RMN só pôde se tornar útil como método de obtenção de imagens do corpo humano com o desenvolvimento da codificação espacial do sinal através do uso de gradien¬tes de campo magnético. Em 1973, Paul Lauterbur6 pro¬pôs o uso de gradientes de campo magnético, permitindo assim a codificação espacial do sinal. Lauterbur mostrou que, adicionando gradientes de campo magnético lineares e obtendo uma série de projeções da distribuição de sinal, seria possível reconstruir uma imagem através da mesma retroprojeção filtrada usada por Hounsfield para obtenção de imagens de tomografia computadorizada por raios-x7. O método foi aprimorado por muito outros pesquisadores, in¬cluindo Peter Mansfield, o qual propôs também a sequência de pulso eco planar (EPI), que será tratada mais adiante8.

Gradientes de campo magnético

Até aqui, consideramos que o campo magnético produzido pelo magneto possui um valor único e uniforme. Desta forma, se todo um volume de tecido, como o cérebro, for posiciona¬do neste campo, e se um pulso de RF for enviado com valor de frequência exatamente igual à frequência de precessão dos prótons de hidrogênio, todo o volume será excitado. Os prótons de hidrogênio do volume como um todo receberão energia do pulso de RF e retornarão sinal para a bobina. Este sinal contém informação de todo o tecido cerebral, mas não possibilita que saibamos de que parte do cérebro ele provém.

Como o objetivo é mapear uma imagem bidimensio¬nal (2D), é preciso estabelecer um método que possibilite a seleção de um corte do corpo para que, dentro deste corte, possa haver uma matriz de pontos organizada em linhas e colunas. Para cada elemento desta matriz (pixel) deve ser obtido o valor de intensidade de sinal, para que através de uma escala de tons de cinza ou cores possa¬mos visualizar a imagem final.

O acionamento de um gradiente de campo também altera a fase dos spins. Esta alteração é proporcional ao tempo que o gradiente fica ligado e amplitude do gradiente.

Juntas, fase e frequência poderão fornecer informa¬ções espaciais do sinal.

Seleção de corte, codificação de fase e codificação de frequência

São necessárias três etapas para a codificação do sinal de forma a obter uma imagem de RM: seleção de corte, codificação de fase e codificação de frequência. Cada etapa representa o acionamento de gradientes em uma dada direção.

Se o gradiente de seleção de corte for acionado na direção z, cada posição ao longo do eixo da mesa irá pre¬cessar com um valor diferente de frequência. Se este gra¬diente permanecer ligado, podemos enviar um pulso de RF com frequência central de precessão