Ressonância Magnética

Física Básica

Núcleo do Átomo

• Núcleons: prótons (+) e nêutrons (massa)• Quando não pareados apresentam

momento angular (spin) ≠ 0, efetivos para uso na Ressonância (H, Na, F, P, C, O e N)

• Hidrogênio– Apenas 1 próton no núcleo– Abundância no corpo– Momento magnético grande

Propriedades Magnéticas do Núcleo

• O movimento do núcleo de H, induz a formação de campo magnético e passa a comportar-se como um imã, com pólos Norte e Sul

Propriedades Magnéticas do Núcleo

• O núcleos se alinham paralelos (↓energia) ou antiparalelos (↑energia) as linhas do campo magnético externo

Cam

po M

agné

tico

(B0)

VM

E (

M0)

O Vetor de Magnetização O Vetor de Magnetização Efetiva (VME) é o campo Efetiva (VME) é o campo magnético formado pela magnético formado pela soma dos vetores dos soma dos vetores dos

campos magnéticos dos campos magnéticos dos núcleos de Hidrogênio no núcleos de Hidrogênio no

corpo do pacientecorpo do paciente

BB00 VME

Precessão

• Precessão do núcleo

ω0= у × B0

ω0 = 42.57 MHz/T × 1,5 T

ω0 = 63.86 MHzH

Equação de Larmor

Precessão

Cam

po M

agné

tico

(B0)

VM

E (

M0)

Spin up = ↓energia = 10.000.007

Spin down = ↑energia = 10.000.000

A Ressonância

• A ressonância é um fenômeno que ocorre quando um objeto é exposto a uma perturbação oscilatória que tem uma freqüência próxima de sua própria freqüência natural de oscilação.

• Na RNM usamos um pulso de radio-freqüência com freqüência próxima a freqüência de precessão (ω0) dos prótons de H, esta é diretamente proporcional ao campo magnético externo (equação de Larmor)

ω0 = 63.86 MHzH

O Pulso de RF

Interesse para Ressonância

Magnética

Ressonância do NúcleoCom o pulso de RF, os prótons passam a precessar em fase, e provocam a formação de um vetor de magnetização transversa

Ressonância do Núcleo

Pla

no L

ongi

tudi

nal

Plano Transverso

VMEB0

Ressonância do Núcleo

Pla

no L

ongi

tudi

nal

Plano Transverso

VME

Flip angle

B0

Ressonância do Núcleo

Pla

no L

ongi

tudi

nal

Plano Transverso

VMEVME

Flip angle = 90o

B0

O Sinal RM

• Segundo as leis de indução de Faraday afirmam que o campo magnético com movimento induz voltagem em um fio (bobina receptora).

Sinal do Declínio de Indução Livre (DIL)

• Ao desligar-se o pulso de RF:– O grau de magnetização longitudinal aumenta

(recuperação)– O grau de magnetização transverso diminui

(declínio)

Relaxamento

• Ao desligar-se o pulso de RF o VME volta a sofrer influência de B0, perdendo e energia e voltando a alinhar-se com o plano longitudinal

• Leva a recuperação da magnetização longitudinal e declínio da magnetização no plano transverso

EM FASE SAINDO DE FASE FORA DE FASE

Recuperação T1

• A recuperação T1 é causada pelos núcleos liberando sua energia no ambiente circundante, fazendo com que os núcleos recuperem a magnetização longitudinal.

• O tempo T1 é o necessário para a recuperação de 63% da magnetização longitudinal no tecido.

Recuperação T1

100%

63%

T1

Intensidade do Sinal

tempo

Declínio T2

• Causado pela troca de energia com os núcleos vizinhos, através da interação dos campos magnéticos.

• O tempo T2 é o necessário para perda de 63% da magnetização transversa

Declínio T2

100%

37%

T2

Intensidade do Sinal

tempo

Parâmetros de Pulso

• Tempo de Repetição (TR) (ms):– É o tempo que vai da aplicação de um pulso

RF à aplicação do pulso seguinte– Determina o grau de relaxamento T1

TR TR

Pulso RF

Pulso RF

Pulso RF

Parâmetros de Pulso

• Tempo de Eco (TE) (ms):– É o tempo que vai da aplicação de um pulso

RF ao pico máximo de sinal induzido na bobina.

– Determina o grau de relaxamento T2

Pulso RF

Pulso RF

Pulso RF

TE TE

Contraste na Imagem

• Um tecido tem sinal intenso caso haja um grande componente transverso de magnetização (área clara)

• Um tecido tem sinal fraco quando o componente de magnetização transversa for de baixa magnitude (área escura).

Gordura e água• Gordura:

– H ligado C– Grandes moléculas– Tempo T1 curto– Tempo T2 curto (≈ 80ms)– Maior sinal ponderação

T1– Menor sinal ponderação

T2

– ω0 H maior

• Água:– H ligado O (ponte H)– Pequena molécula– Tempo T1 longo– Tempo T2 longo (≈ 200ms)– Menor sinal ponderação

T1– Maior sinal ponderação

T2

– ω0 H menor

Gordura e águaC

ompo

nent

es lo

ngitu

dina

is d

a m

agne

tizaç

ão

B0

Água

Gordura

Componentes transversos da magnetização

Vetor da gordura

Vetor da água

Recuperação T1

• Na gordura:– O lento balanço molecular da gordura

possibilita que a recuperação seja rápida. Portanto o tempo T1 é curto

• Na água:– Tem mobilidade molecular elevada,

ocasionando recuperação T1 menos eficiente. Portanto o tempo T1 é longo

Declínio T2

• Na gordura:– Troca de energia é mais eficiente na gordura.

O tempo T2 portanto é mais curto. Aproximadamente 80ms.

• Na água:– A troca de energia é menos eficiente na água,

logo o tempo T2 é mais longo. Aproximadamente 200ms

Contraste T1

• O VMEgordura alinha-se mais rápido a B0

• O componente longitudinal da gordura é maior que na água

• Por ser maior a magnetização longitudinal na gordura, a magnetização transversa nela é maior.

• A gordura tem então um sinal mais intenso em T1, a água tem sinal fraco e aparece escuro

Contraste T1C

ompo

nent

es lo

ngitu

dina

is d

a m

agne

tizaç

ão

B0

Água

Gordura

Componentes transversos da magnetização

Vetor da gordura

Vetor da água

Contraste T1

Com

pone

ntes

long

itudi

nais

da

mag

netiz

ação

B0

Componentes transversos da magnetização

Maior magnetização

transversa, logo, maior

sinal.

Contraste T1

• Hiperintenso:– Gordura– Hemorragia sub-aguda (meta-hemoglobina

intra e extra-celulares)– Melanina– Fluidos hiperprotéicos– Colesterol líquido– Impregnação por Gadolínio– Efeitos paramagnéticos

Contraste T1

• Hipointenso:– Calcificação– Fluxo– Água

• moléculas livres ex.: LCR• ligadas a proteínas ex.: edema

– Hematoma na fase subaguda (desoxihemoglobina)– Ferro– Cisto– Osso cortical– fibrose

Contraste T1

Contraste T2

• A gordura tem T2 curto e seu componente de magnetização transverso tem declínio mais rápido.

• A água tem grande magnetização transversa.

• A água tem, portanto, sinal intenso enquanto a gordura tem sinal fraco.

Contraste T2G

ordu

raÁ

gua

Pequeno componente transverso de magnetização

Grande componente transverso de magnetização

Alto grau de saída de fase

baixo grau de saída de fase

Contraste T2

• Hiperintenso:– Água livre ou ligada a proteínas– Hematoma na fase sub-aguda

(metahemoglobina extra-celular)– Fluidos em geral

Contraste T2

• Hipointenso:– Fluxo– Calcificação– Ferro– Hemossiderina– Hematoma fase aguda (desoxi-hemoglobina)– Melanina– Mielinização– Osso cortical– Fibrose– Fungo (Ca++, Mn++)

Contraste T2

• Isointenso:– Pseudotumor– Gordura– Alguns estágios do hematoma– Alguns melanomas– Alguns linfomas– Neurofibroma/Schwannoma– Meningioma– Heterotopias de substância cinzenta

Seqüencias de Pulso

• Spin eco convencional– Ponderação T1

• TE Curto 10-20ms• TR curto 300-600ms• Tempo de seq. Aprox 4-6min

– Ponderação T2/DP• TE curto 20ms / TE longo 80ms• TR longo 2000ms• Tempo seq. Aprox. 7-15min

– Vantagens• Boa qualidade de imagem• Versátil• Ponderação T2 é bastante sensível

– Desvantagens• Tempos das seqüências longos

Seqüências de Pulso

• Fast Spin Eco– Ponderação T1

• TE Curto menos de 20ms

• TR curto 300-600ms

• Tempo de seq. aprox 0,5-2min

– Ponderação T2/DP• TE longo 100ms• TR longo 3000ms +• Tempo seq. aprox. 2min

– Vantagens• Tempo reduzido• Matrizes AR, NSA• Mais informações T2

– Desvantagens• Gordura clara• Aumento nos efeitos de fluxo e movimento

Seqüências de Pulso

• STIR (short time inversion recovery )– Ponderação T1

• TI curto 150-175ms

• TE curto 10-30ms

• TR curto 300-600ms

• Tempo de seq. aprox 0,5-2min

– Ponderação T2/DP• TE longo 100ms• TR longo 2000ms +• Tempo seq. aprox. 5-15min

– Vantagens• Imagens T2 com saturação de gordura• Usada com fator FAST

– Desvantagens• Tempo longo

Seqüências de Pulso• FLAIR (Fluid Attenuated Inversion

Recovery )– Parâmetros

• TI longo1700-2200ms• TE curto ou longo dependendo da

ponderação necessária• TR longo 6000ms• Tempo de seq. aprox 3min

Seqüências de Pulso• Gradiente Eco (T2*)

– Parâmetros• Pequeno ângulo de inclinação 5º-20º• TI longo1700-2200ms• TE longo 15-25ms• TR curto por ser pequeno o flip angle• Tempo de seq. aprox 3min

– Vantagens• Suscetibilidade magnética, o que a torna

muito útil na detecção de lesões calcificadas e sangramentos

• É usada para obter efeito angiográfico

Seqüências de Pulso• TOF (time-of-flight)

– Parâmetros• Ângulo de inclinação aprox. 60º• TE o mínimo possível• TR curto por ser pequeno o flip angle• Tempo de seq. aprox 10min

– Vantagens• Sensíveis ao efeito T1 (uso meio de contraste)

• Sensível fluxo lento

Segurança na RM

Segurança na RM

Segurança na RM

Segurança na RM

Segurança na RM

Segurança na RM