IMAGEM POR RESSONÂNCIA MAGNÉTICA (MRI) Prof. Sérgio Francisco Pichorim

Imagem por Ressonância Magnética Não usa radiação ionizante Efeito biológico não mensurável Aparentemente seguro Imagens em cortes = CT Vários ângulos = CT Várias fatias = CT Alguns minutos = CT

Princípio Físico: Partículas (prótons e elétrons) com cargas e giratórias (spin) têm um Momento Magnético (M), um Dipolo.

Um constante e forte campo magnético Bo na região a ser imaginada. Alinham-se os dipolos M que giram com uma precessão. A precessão é devida à rotação (como um peão).

Equação de Larmor: = B é a frequência angular = 2.. f é a relação giromagnética

Um campo temporário de RF é aplicado na região com uma frequência apropriada (frequência de Larmor H). fh = 42,57 MHz / T Como o valor de f é bem definido, só um tipo de átomo é excitado. Prótons (núcleo de H + ) são usados para a imagem. Os átomos de H absorvem a energia do sinal RF e mudam o eixo do M em 90 graus! No retorno do M ao estado original (decaimento), um novo sinal de RF é emitido. Esse sinal de RF é detectado por bobinas receptoras

RESUMINDO...

Decaimento de M (retorno ao repouso) Se dá em uma espiral amortecida Existem duas projeções deste decaimento: paralelo (T1) e normal (T2)

Componentes de M: Mz (paralela) e Mxy (transversal)

Curvas exponenciais: constantes de tempo T1 e T2

Mz paralela ao campo Bo (T1)

Mxy perpendicular ao campo Bo (T2) O contraste entre diferentes tecidos (escala de cinza na imagem) é a quantidade (amplitude) de RF dos átomos excitados no decaimento (T1 ou T2). [Visto mais tarde]

Campo Magnético Estático (Bo) MRI necessita um forte e uniforme campo magnético de cerca de 1,5 tesla Esse valor pode varia de 0,2 a 7 T A maioria dos ímãs para MRI clínica são eletroímãs com supercondutores Requerem hélio líquido Altíssimo campo magnético pode atrair de forma violenta qualquer material de metal! Nenhum tipo de metal (ferromagnético) deve estar presente na sala de MRI.

Objetos pessoais que devem ser removidos antes da MRI: carteira, celular, relógio, brincos, anéis, dentadura, aparelhos auditivos, óculos, cintos, grampos de cabelo, etc. O paciente não pode ser portador de nenhum dispositivo metálico. São proibidos na MRI: Marca-passo cardíaco. Desfibrilador cardíaco implantável. Implante coclear. Clips vasculares metálicos, Stent ou Prótese vascular. DIU Próteses ortopédicas ou ortodônticas (aparelhos de dente). Fragmentos de metais no corpo (projéteis de arma de fogo).

COMO SE OBTÉM UMA IMAGEM DE MRI? 1º Seleção da fatia (corte, tomo ou slice) Na excitação dos átomos via RF Bobinas extras criam um gradiente de B na direção z Gradientes (slope) de até 0,04 T/m são usados Cada posição z tem um valor de B levemente diferente Cada z terá uma frequência RF (Larmor) de excitação!

Uma RF um Bz só a fatia xy neste Bz será excitada

Bobina geradora do gradiente B no eixo z

Para corte sagital: gradientes no eixo x Para corte frontal: Gradiente no eixo y

Espessura da fatia ( z) Banda do sinal de RF: BW z Slope do gradiente: Slope z Exercício: Em um MRI de 1,5 T e gradiente Gz de 0,03 T/m, para a excitação de um corte (slice) xy a 40 cm do centro do MRI, qual deve ser a frequência de RF? Se o corte tiver uma espessura de 5 mm, qual a largura de banda (BW) deste sinal?

2º Seleção de uma linha da fatia Na leitura do RF (durante o decaimento T1 e T2) Cria-se outro gradiente perpendicular (Gx) Assim o spin de relaxação terá frequência diferente para cada posição x Cada coluna oscilará numa frequência levemente diferente Bobinas de leitura RF Somatória de toda a fatia!

Transformada de Fourier (DFT ou FFT) separa cada linha f B gradiente posição x

3º Geração da imagem Processo semelhante à Tomografia Computadorizada: CT Rotação dos gradientes x e y (na leitura) scans adicionais (outros ângulos) Repetição de centenas de vezes (= CT) Computação resolução do sistema de equações (= CT) Gradiente B1 em Bo

Diversos Ângulos no Slice (= CT)

EQUIPAMENTO COMPLETO DE MRI

Tempos T1 e T2 Cada tecido retorna ao equilíbrio, após excitado, através de um processo de decaimento: T1 (relaxação spin-lattice) magnetização na direção de Bo (eixo z). Componente (Mz) do vetor de magnetização (M). Uma exponencial com constante de tempo chamada T1. T2 (spin-spin) transversal ao campo estático Bo (plano xy). Componente transversal (Mxy) do vetor de magnetização (M). Decai exponencialmente com uma constante de tempo chamada T2.

(a 1,5 T) T1 (ms) T2 (ms) Tecido biológico Líquido cerebrospinal 3270 1660 Rim 1220 58 Baço 1070 62 Substância cinzenta 920 101 Músculo esquelético 860 47 Coração 860 57 Substância branca 780 76 Fígado 520 43 Gordura subcutânea 230 85

Imagens T1-weighted Para ver o córtex cerebral, identificar tecidos gordurosos, lesões no fígado e obtenção de informações morfológicas. A presença de íons ferromagnéticos altera fortemente os valores de T1 utilizados como agentes de contraste em MRI. Imagens T2-weighted Para detectar edemas e inflamações, lesões na matéria branca e avaliar a próstata e o útero.

(Hage e Iwasaki, 2009, ISSN 0103-8478)

Figure 12.17 MRI image of the head (Photo courtesy of Philips Medical Systems.)