Princípios Físicos Ressonância Magnética

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  • Princípios Físicos Ressonância Magnética

    1. 1. Ressonância Magnética Princípios Físicos, Componentes e Segurança Alex Eduardo Ribeiro - Tecnólogo em Radiologia Médica
    2. 2. <ul><li>1946: Block e co-trabalhadores e Purcell  primeiro experimento bem sucedido. Concluiram que alguns núcleos, ao serem colocados em campos magnéticos absorviam energia dentro de uma faixa de rf do espectro eletromagnético, e capazes de reemitir esta energia quando os núcleos restauravam seu estado original; </li></ul><ul><li>Foi chamado de RNM  N pois apenas alguns núcleos de alguns átomos reagiam desta maneira; M pois um campo magnético era necessário para completar esta ação; R devido a frequência dos campos magnéticos e a radiofrequência; </li></ul>Histórico da Ressonância Magnética
    3. 3. FELIX BLOCH EDWARD MILLS PURCELL
    4. 4. <ul><li>1967: 1°s sinais animal vivo por Jackson; </li></ul><ul><li>1972: 2d por Lautebur; </li></ul><ul><li>1983: 1° aparelho de RM em Manchester; </li></ul><ul><li>1986: 1° aparelho chega ao Brasil; </li></ul>PAUL C. LAUTEBUR
    5. 5. CENTRO DO ÁTOMO - Maior parte da massa elementar; ÍMPAR DE PROTONS E NEUTRONS; CAMPO MAGNÉTICO AO REDOR DO NÚCLEO; spin
    6. 6. <ul><li>QUAL ÁTOMO É UTILIZADO NA RM? </li></ul><ul><li>PRECESSÃO A 42,58 MHz </li></ul>H +
    7. 7. Sem ação do campo magnético Alinhamento aleatório Com ação do campo magnético Alinhamento ordenado Alinhamento dos Átomos
    8. 8. PRECESSÃO B 0 W =  x B 0 W = FREQUENCIA DE PRECESSÃO Bo = CAMPO MAGNÉTICO PRINCIPAL  = RAZÃO GIROMAGNÉTICA 1 T = 42,58 MHZ; 1,5 T = 63,87 . 10 6 Hz/s = 63.870.000 vezes / segundo é a precessão dos prótons de hidrogênio.
    9. 10. Propriedades de RM de alguns núcleos diagnosticamente relevantes <ul><li>NÚCLEO ABUNDÂNCIA RAZÃO GIROMAGNÉTICA </li></ul><ul><li>RELEVANTE % MHz/T </li></ul><ul><li>1 H 99,98 42,58 </li></ul><ul><li>2 H 0,015 6,53 </li></ul><ul><li>13 C 1,11 10,71 </li></ul><ul><li>19 F 100 40,05 </li></ul><ul><li>23 Na 100 11,26 </li></ul><ul><li>31 P 100 17,23 </li></ul><ul><li>39 K 93,1 1,99 </li></ul>
    10. 11. CAMPO DE RF A RM SÓ PODE SER DETECTADA PELA MAGNETIZAÇÃO TRANSVERSA PODE INDUZIR VOLTAGEM EM UMA BOBINA RECEPTORA; MAGNETIZAÇÃO LONGITUDINAL É ESTÁTICA;
    11. 13. DECAIMENTO POR LIVRE INDUÇÃO <ul><li>Após o pulso de rf, os hidrogênios desviam da magnetização longitudinal para a magnetização transversal. </li></ul><ul><li>DLI indica que o sinal vai diminuir de intensidade em função do tempo, pois os átomos vão liberar a energia absorvida e voltar ao estado de magnetização longitudinal. </li></ul>
    12. 14. RELAXAMENTO T1 <ul><li>Tempo necessário para a recuperação de aproximadamente 63% da magnetização longitudinal dos prótons. </li></ul><ul><li>Moléculas pequenas se reorientam mais rapidamente em relação as maiores. Lipídios (molécula media) relaxa mais rapidamente que as ligadas à proteína. </li></ul>
    13. 15. Relaxamento T1
    14. 16. RELAXAMENTO T2 <ul><li>Proporção da perda da magnetização transversa </li></ul><ul><li>Tempo necessário para que o vetor de magnetização transversa decaia a aproximadamente 37% do valor original. </li></ul><ul><li>Moléculas grandes se reorientam mais lentamente que moléculas pequenas. </li></ul>
    15. 17. Relaxamento T2
    16. 18. Diferenciação da Intensidade do Sinal
    17. 19. <ul><li>TR – é o tempo medido entre um pulso de 90° até ser dado outro pulso de 90°. </li></ul><ul><li>TE – é o tempo medido entre aplicação de um pulso de RF 90° e a amplitude máxima do sinal de RM. </li></ul>TEMPO DE REPETIÇÃO (TR) TEMPO DE ECO (TE)
    18. 20. 90 graus 90 graus 180 graus 180 graus * Sinal de RM
    19. 22. T1 E T2 <ul><li>SPIN ECO: </li></ul><ul><li>TR CURTO 300-600 ms; TR LONGO – +2000 ms; </li></ul><ul><li>TE CURTO - 20 ms; TE LONGO - + 70 ms; </li></ul><ul><li>T2 = TR TE </li></ul><ul><li>T1 = TR TE </li></ul>
    20. 25. GRADIENTES DE CAMPO MAGNÉTICO <ul><li>Ativados como pulsos durante a RM; </li></ul><ul><li>Há 3 gradientes – X, Y, Z </li></ul><ul><li>Apesar da direção de um gradiente, seu campo magnético está sempre direcionado ao longo do eixo Z. </li></ul>
    21. 26. <ul><li>Gz – plano de corte (axial, sagital e coronal) </li></ul><ul><li>Axial  longo do eixo Z; </li></ul><ul><li>Coronal  longo do eixo Y; </li></ul><ul><li>Sagital  longo do eixo X; </li></ul>Z X Z Y Y X
    22. 27. Gy – codificador de fase – responsável por uma dimensão no 2D; Gx – codificador de frequência – responsável pela outra dimensão; responsável pelas dimensões do FOV
    23. 28. ESPAÇO K <ul><li>Centro do espaço K codifica características grosseiras em uma imagem. As regiões mais distantes codificam detalhes mais apurados; </li></ul>Armazena informações de dados brutos relativos a colunas e às linha que formarão a imagem, serão processados matematicamente pela transformação de Fourier e concentrados em escala de cinza (Preto a branco); Instrumento matemático que decompõe um objeto em de ondas de co-seno e ondas de seno de frequências diferentes;
    24. 30. F A S E FREQUÊNCIA ISOCENTRO         o               o o o           o o o o o       o o o o o o o   o o o o o o o o o   o o o o o o o       o o o o o           o o o               o        
    25. 31. INSTRUMENTAÇÃO DE RM <ul><li>MAGNETO; </li></ul><ul><li>GRADIENTE; </li></ul><ul><li>SUBSISTEMA DE RF; </li></ul><ul><li>COMPUTADOR; </li></ul>
    26. 32. MAGNETOS <ul><li>RESISTIVOS – eletromagneto  passagem de corrente elétrica através de um fio; </li></ul><ul><li>PERMANENTES – não requer corrente elétrica, pois é construído com materiais ferromagnéticos que contém estruturas microcristalinas nos quais há um fluxo de elétrons de rede permanente. O peso da massa de ferro necessária é de 23 toneladas p/ 0,2T. Pode ser construídos numa variedade de configurações. </li></ul><ul><li>SUPERCONDUTORES – Nb/Ti (nióbio/titânio), Nb3Sn(nióbio/estanho), V3Ga (vanádio/gálio) perdem sua resistência elétrica em temperatura muito baixas e se tornam supercondutoras. São operados a temperaturas fornecidas por um banho de hélio liquido (4°K), como o calor vaza p/ dentro do sistema, as substâncias criogênicas são liquefeitas por um compressor e evaporam e devem ser reabastecidas regularmente. </li></ul>
    27. 33. RM CAMPO FECHADO RM CAMPO ABERTO
    28. 34. QUENCH (SUPRESSOR) <ul><li>Perda da corrente do magneto e o campo magnético é descarregado pela dissipação de energia. </li></ul><ul><li>Superaquecimento da bobina; </li></ul><ul><li>Calor liberado nas mudanças súbitas de fluxo; </li></ul><ul><li>Fios da bobina não unidas adequadamente; </li></ul>
    29. 35. Quenching <ul><li>É o processo de perda súbita do campo magnético gerado pelas bobinas do magneto de modo que elas deixam de ser supercondutoras e passam a ser bobinas de resistência, isto faz com que o hélio escape do banho criogênico rapidamente. </li></ul><ul><li>Este processo pode acontecer por acidente ou por indução manual no caso de emergência </li></ul><ul><li>Os alarmes que detectam a baixa dos níveis de O2 na sala e que pode significar escape de gás Hélio, devem sempre ser testados, e quando forem acionados, o paciente deve ser removido imediatamente da sala de exames. </li></ul>
    30. 37. BOBINAS <ul><li>Bobinas de corpo  corpo humano  ruído detectado c/ o tamanho da bobina e o sinal conforme a distância entre o corpo e a bobina. </li></ul><ul><li>Transmissoras, receptoras e transceptoras  transmitem homogeneamente o campo B 1 e após recebendo homogeneamente a decomposição por DLI a partir da magnetização excitada por B 1 . </li></ul><ul><li>Energia de alta voltagem através das extremidades da bobina  circuito do receptor é protegido por resistência (dipolos cruzados). Após o gerador do pulso ter sido desligado, a bobina precisa ser reenergizada e retornar o equilíbrio. Após o resistor é desviado e a bobina agora pode aceitar o sinal de M, que é da precessão do plano transverso. </li></ul>
    31. 38. Bobinas de Gradiente <ul><li>São utilizadas p/ criar um gradiente de campo magnético p/ gerar uma diferenciação espacial nos sinais emitidos da região de interesse do paciente. </li></ul><ul><li>As bobinas de gradiente são em três direções X,Y e Z formada por três conjuntos de bobinas posicionadas ortogonalmente. </li></ul><ul><li>Obs .: O plano axial é formado pelas bob. Z </li></ul><ul><li> O Plano sagital é formado pelas bob. X </li></ul><ul><li> O Plano coronal é formado pelas bob. Y </li></ul>
    32. 40. Bobinas Receptoras ou RF <ul><li>Tipos: </li></ul><ul><li>1.Bobina de corpo (Body) </li></ul><ul><li>2.Torso(abd.,tórax,pelve,coxa,perna,quadril) </li></ul><ul><li>3.Nvarray(pescoço,plexo braq.,carótida...) </li></ul><ul><li>4.Head (crânio em geral,angio de crânio) </li></ul><ul><li>5.Joelho (joelho,tornozelo,mão,ante pé...) </li></ul>
    33. 41. Bobinas Receptoras ou RF <ul><li>6.Colunas (cervical,dorsal e lombar) </li></ul><ul><li>7.Mumia (angio de aorta total e memb. Inf.) </li></ul><ul><li>8.Gpflex (cotovelo, quadril infantil...) </li></ul><ul><li>9.Coração </li></ul><ul><li>10.Mama </li></ul><ul><li>11.Punho </li></ul><ul><li>12.Próstata </li></ul><ul><li>13.Ombro </li></ul>
    34. 42. Bobinas Receptoras ou RF Torso Bobina cardíaca Bobina de Corpo - Ovation
    35. 43. Bobinas Receptoras ou RF Bobina de Crânio - Head Bobina de Crânio NVPA - Medrad NVPA
    36. 44. Bobinas Receptoras ou RF Bobina de Ombro Múmia Bobina de Ombro Bobina de Mama
    37. 45. Bobinas Receptoras ou RF Bobina de Joelho Bobina de Coluna Bobina de tornozelo Bobina Gpflex - cotovelo
    38. 46. Blindagem de RF <ul><li>Temos dois tipos de blindagem , uma interna ao magneto e atualmente uma fora do magneto que consiste numa sala blindada contra interferência externa, a blindagem externa é conhecida como gaiola de Faraday. </li></ul><ul><li>A blindagem se faz necessária devido ao sinal de RM ser muito pequeno, e estas interferências de RF externas podem degradar a qualidade as imagens. </li></ul>
    39. 47. Blindagem Magnética <ul><li>É utilizada p/ restringir o campo magnético e por consequência proteger as pessoas e os equipamentos que estão por perto. Ex.: cartões de crédito, televisores, disquetes, computadores, monitores, marcapassos, clips e próteses etc. </li></ul><ul><li>A blindagem localiza-se nas paredes que envolvem o magneto e é feita por uma liga metálica. </li></ul>
    40. 48. Segurança em Ressonância Magnética <ul><li>Triagem Médica </li></ul><ul><li>Triagem da Enfermagem </li></ul><ul><li>Triagem dos Operadores(Biomédicos, Tecnólogos e Técnicos). </li></ul>
    41. 49. Triagem Médica <ul><li>História... </li></ul><ul><li>Cirurgia ( ) sim ( ) não </li></ul><ul><li>Radioterapia ( ) sim ( ) não </li></ul><ul><li>Quimioterapia ( ) sim ( ) não </li></ul><ul><li>qual? e quando? </li></ul><ul><li>tomografia ( ) sim ( ) não </li></ul><ul><li>Ressonância Mag. ( )sim ( )não </li></ul><ul><li>Contraste ( ) sim ( ) não </li></ul>
    42. 50. Triagem da Enfermagem <ul><li>Peso... </li></ul><ul><li>Idade... </li></ul><ul><li>Cirurgia? Marcapasso? Prótese? Clip Metálico? </li></ul><ul><li>Claustrofóbico? Hipertenso? Diabético? Cardiopata? Nefropata? Respiratório? Alergia? Tomou contraste Iodado? Apresentou reação? Qual? </li></ul>
    43. 51. Triagem dos Operadores (Biomédicos, Tecnólogos e Técnicos). <ul><li>Procure fazer todas as perguntas que foram feitas e as que não foram feitas, não tenha medo de ser repetitivo, lembre-se que aquela vida pode estar nas suas mãos e que tudo que você construiu profissionalmente pode ser comprometido. </li></ul>
    44. 52. Contra Indicações <ul><li>Pacientes e funcionárias grávidas no primeiro trimestre; </li></ul><ul><li>Pacientes com marcapassos; </li></ul><ul><li>Pacientes com projéteis e estilhaços alojados no corpo; </li></ul><ul><li>Emergências médicas; </li></ul><ul><li>Pacientes com clips; </li></ul><ul><li>Pacientes Claustrofóbicos; </li></ul><ul><li>Implantes ou próteses; </li></ul>
    45. 53. Contra Indicações <ul><li>Portadores de implantes eletrônicos, </li></ul><ul><li>ex: bomba de insulina </li></ul><ul><li>Com cirurgia pregressa do ouvido interno </li></ul><ul><li>que apresente fragmentos metálicos </li></ul><ul><li>Que contenham metal no interior dos olhos </li></ul>
    46. 54. Principais Implantes e Próteses <ul><li>Clipes vasculares intracranianos(aneurisma); </li></ul><ul><li>Guias,filtros e stents intravasculares; </li></ul><ul><li>Valvas cardíacas; </li></ul><ul><li>Implantes odontológicos; </li></ul><ul><li>Implantes oculares </li></ul>
    47. 55. Apresenta contra indicação parcial aos pacientes <ul><li>Portadores de próteses metálicas em geral </li></ul><ul><li>Portadores de claustrofobia </li></ul><ul><li>Gestantes após o terceiro mês de gravidez </li></ul>
    48. 56. <ul><li>Nenhum objeto ferro-magnético que possa ser atraído pelo magneto deve entrar na sala de exame </li></ul><ul><li>Relógios, brincos, colares, correntes, adornos de metal para cabelo, celulares, cartões magnéticos, bilhetes de metrô ou quaisquer outros objetos metálicos que possam sofrer atração magnética </li></ul>
    49. 58. Riscos potenciais em RM <ul><li>Objetos metálicos podem transformarem-se em projéteis </li></ul><ul><li>Interferência elétrica em implantes </li></ul><ul><li>Torção de objetos metálicos </li></ul><ul><li>Aquecimento local de tecidos e objetos metálicos </li></ul><ul><li>O serviço de RM deve dispor de cartazes de advertência e sistemas de segurança nas portas a fim de impedir a entrada de pessoas não autorizadas </li></ul><ul><li>* Nos casos de parada respiratória ou cardíaca, o paciente deve ser retirado para fora da sala para o atendimento de emergência </li></ul>
    50. 60. Aquecimento local de tecidos e objetos metálicos <ul><li>O aquecimento de objetos metálicos dentro do corpo do paciente pelo pulso de RF é outro motivo de preocupação </li></ul><ul><li>A absorção de RF é medida por Watts por quilograma, sendo a taxa de absorção denominada razão de absorção específica ( SAR – Specific Absorption Rate) </li></ul><ul><li>Para que o equipamento possa controlar a absorção de RF torna-se imprescindível informar o peso correto do paciente no momento do registro dos seus dados </li></ul>
    51. 62. COMPUTADORES E ACESSÓRIOS <ul><li>Centro do comando  manipulação, armazenamento, recuperação de dados, formatando os pulsos de RF, ligando e desligando os gradientes, instruindo o receptor que colete dados e fornece dados dos componentes do sistema. </li></ul><ul><li>Computador hospedeiro, processador de arranjo de pontos flutuantes, microprocessador de subsistema de aquisição de dados em tempo real e subsistema de calibragem e status. </li></ul>
    52. 63. Centro de Comando
    53. 64. Sala de Armários <ul><li>Componentes eletroeletrônico que direto ou indiretamente controlam o bom funcionamento dos computadores do console e do magneto. </li></ul><ul><li>Controlam a tensão das bobinas de gradiente. </li></ul><ul><li>Possui uma CPU que é responsável pela decodificação, processamento e armazenamento do sinal de ressonância. </li></ul><ul><li>Lá estão os amplificadores de RF (válvulas e transistores) </li></ul>
    54. 65. QUALIDADE DE IMAGEM RSR (RELAÇÃO SINAL RUÍDO) <ul><li>RSR mede em termos qualitativos o sinal puro de RM. Qto > seu valor, < será a degradação da imagem. </li></ul><ul><li>Ruído  granulação da imagem </li></ul>
    55. 66. QUALIDADE DE IMAGEM RSR (RELAÇÃO SINAL RUÍDO) <ul><li>Fatores: </li></ul><ul><li>a) intensidade do campo magnético principal (B o )  Qto > o campo B o > será a qde de H + disponíveis, com ganho proporcional gerado pelo paciente; </li></ul><ul><li>Bo = RSR </li></ul>
    56. 67. QUALIDADE DE IMAGEM RSR (RELAÇÃO SINAL RUÍDO) <ul><li>b) tipo de bobina; </li></ul><ul><li>c) uma matriz grosseira; </li></ul><ul><li>d) uma FOV amplo; </li></ul><ul><li>e) cortes espessos; </li></ul><ul><li>f) banda de recepção mais estreita; </li></ul><ul><li>g) maior n° de NEX; </li></ul>
    57. 68. FOV (FIELD OF VIEW) CAMPO DE VISÃO <ul><li>Quando estudamos grandes áreas, mais H + participam da formação de imagem </li></ul><ul><li>SINAL </li></ul><ul><li>SIMÉTRICO – QUADRADO </li></ul><ul><li>ASSIMÉTRICO - RETANGULAR </li></ul>
    58. 69. FOV (FIELD OF VIEW) CAMPO DE VISÃO PIXEL + CORTES = VOXEL
    59. 70. ESPESSURA DE CORTE (THICKNESS) <ul><li>Espessura também está relacionado com a quantidade de H + </li></ul>
    60. 71. NEX – NÚMERO DE EXCITAÇÕES <ul><li>Na formação de IRM é possível excitar mais de uma vez o tecido, obtendo múltiplas respostas desta região. </li></ul><ul><li>Número de vezes que os dados da imagem são colhidos e armazenados no espaço K. </li></ul><ul><li>NEX RSR TEMPO AQUISIÇÃO </li></ul>

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