Ressonância Magnética: História e Aplicações

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Ressonância Magnética
Prof.ª Esp. Maria Fernanda Godoy Costa 
Introdução:
A Ressonância Magnética é um método de diagnóstico por imagem onde são aproveitados as propriedades naturais dos átomos de hidrogênio presentes no corpo humano. As imagens por Ressonância Magnética permitem o estudo não - invasivo e dispensa o uso de radiação ionizante podendo gerar imagem em todos os planos. Sua potência é mensurada através da unidade de medida: Tesla
Nicola Tesla:
• Nikola Tesla descobriu o campo magnético rotativo, em 1882, em Budapeste, Hungria. 
• Atuava nas áreas eletromagnetismo e engenharia eletromecânica. 
• Tesla contribuiu em diferentes medidas para o estabelecimento da robótica, controle remoto, radar e ciência computacional, e para a expansão da balística, física nuclear e física teórica.
Introdução médica da Ressonância Nuclear Magnética
Quase na mesma época da Tomografia Computadorizada, a Ressonância Magnética começou a ser estudada nos anos 50 e foi apresentada na década de 70, como um método de imagem que não tem o uso de radiação ionizante, mas sim radiofrequência e magnetismo para produzir imagens de alta qualidade.
Invenção da Ressonância Magnética:
Por volta de 1937, o físico russo naturalizado americano Isidor L. Rabi (1898-1988), trabalhando nos EUA, tinha descoberto um fenômeno importante, a que ele denominou de ressonância magnética nuclear. Os avanços na física de partículas tinham determinado que os prótons contidos nos núcleos de átomos tinham um movimento em torno do seu eixo, denominado de spin (giro).
O desenvolvimento da RNM (1945):
A desenvolvimento da RM é atribuída a dois cientistas, prêmio Nobel em 1952, Felix Bloch e Edward Purcell, que descobriram o fenômeno da ressonância magnética independentemente em 1946. No período entre 1950 e 1970 a RM foi desenvolvida e utilizada para análises moleculares físicas e químicas.
Tipos de equipamentos de Ressonância Magnética:
Tipos de equipamentos de Ressonância Magnética
• Baixo campo = Campo
Aberto
• Potencia do campo: de
0,25T a 0,35T
Como é a ressonância magnética de campo aberto?
A sensação de claustrofobia gerada pelo equipamento do exame é o principal motivo de resistência por parte dos pacientes. O exame pode demorar de 15 minutos a duas horas, porque depende da área que deve ser diagnosticada e do detalhamento necessário.
Assim é possível utilizar o equipamento em posições diferentes, o que facilita a captação e diagnóstico, principalmente nas especialidades de ortopedia, traumatologia e medicina esportiva.
Ruído magnético:
Tipos de ressonância:
A aplicação da ressonância magnética se estende a todas as partes do corpo humano: crânio, região cervical, medula espinhal, tórax, coração, abdome, articulações e vasos sanguíneos.
Alguns exemplos de exames de RMN são:
ressonância magnética funcional (RMf) encefálica;
ressonância magnética das mamas;
angiografia arterial por ressonância magnética (angio-RM);
venografia por ressonância magnética (VRM);
ressonância magnética cardíaca (RMC).
Ressonância Magnética Funcional Encefálica (RMf)
É uma modalidade diagnóstica de RMN utilizada para mapear as áreas funcionais do cérebro e variações no fluxo sanguíneo em resposta à atividade neural.
Assim, para sua realização, é solicitado ao paciente executar atividades específicas permitindo que o aparelho de RMf escaneie imagens detalhadas do cérebro, mostrando a localização de um sinal associado à atividade cerebral.
DWI: 
A imagem ponderada por difusão (DWI) é uma sequência fundamental para detectar tumores cerebrais, sua classificação, classificação e monitoramento. No Magnifico Open, a Esaote implementou a sequência DWI com tecnologia de varredura de linha1: esta técnica é baseada em sequências de spin-eco e reduziu a suscetibilidade a inomogeneidades de campo estático do que a imagem ecoplanar (EPI). Além disso, não requer hardware de gradiente aprimorado e oferece fácil instalação e consumo de energia reduzido.
O DWI fornece importante valor clínico, especialmente na avaliação de infarto cerebral e acidente vascular cerebral, neoplasia, enfisema, patologias tóxicas e desmielinizantes.
Neuroimagem:
Fossa Posterior
Doenças desmielinizantes
Demência
Doença cerebrovascular
Doença infecciosa
Epilepsia 
Ressonância Magnética das Mamas:
É uma modalidade da RMN que permite a detecção de alterações mamárias, como por exemplo, cânceres na mama. Além disso, é considerado um exame com maior sensibilidade quando comparado com a mamografia e com a ultrassonografia.
Angiografia arterial por Ressonância Magnética (angio-RM)
É uma modalidade da RMN que permite a avaliação de alterações anatômicas, estenoses, oclusões e complicações vasculares arteriais. Além de ser considerado um exame não invasivo de fácil execução, permite avaliar o parênquima de órgãos adjacentes de interesse diagnóstico.
 
Venografia por Ressonância Magnética (VRM)
É uma modalidade da RMN que permite produzir imagens detalhadas das veias. A VRM é altamente sensível e utiliza a diferença de sinais entre o sangue fluindo e o coágulo estacionado.
 
Ressonância Magnética do Coração
Também conhecida como RM Cardíaca, é uma modalidade da RMN que permite produzir imagens detalhadas das estruturas cardíacas. É um procedimento diagnóstico não invasivo capaz de capturar imagens anatômicas e imagens dinâmicas do funcionamento do coração sob diversos ângulos.
Formação da imagem da RM:
A ressonância magnética (RMI) produz imagens de cortes finos de tecidos (imagens tomográficas) utilizando um campo magnético e ondas de rádio. Normalmente os prótons no interior dos tecidos giram para produzir pequenos campos magnéticos que são randomicamente alinhados.
Temos água distribuída em abundância no nosso corpo e ela é composta por oxigênio e hidrogênio. 
Assim, podemos usar esse monte de átomos hidrogênio como “sonda” de inspeção se tivermos uma tática para identificarmos suas posições interagindo com o seu momento magnético. Essa tática usa o fenômeno da ressonância magnética (nuclear) com diversas técnicas, o que enriquece enormemente as possibilidades de formação de imagens, como veremos adiante. 
Em síntese, a imagem é uma exibição dos sinais de radiofrequência que foram emitidos e captados no processo da geração da imagem.
A princípio, a imagem é gerada em três etapas:
Três etapas devem ser concluídas para geração de imagens por ressonância magnética: alinhamento, excitação e detecção de RF.
Os métodos de aquisição de imagem são divididos em quatro categorias: ponto, linha, plano (duas dimensões) e imagem tridimensional.
Tudo isso depende da forma como os dados da imagem são adquiridos pelo aparelho (scanner) de RM.
Em resumo, um aparelho de ressonância magnética consiste em cinco componentes: imã principal (magneto), bobinas gradiente, bobinas de radiofrequência, sistema receptor de imagem e computador.
Explicamos cada um desses componentes:
3. Bobinas de radiofrequência
Transmitem e recebem o sinal do tecido através dos pulsos de RF.
Para irradiar a amostra em teste com um campo magnético é necessário desviar a magnetização do seu estado de equilíbrio e gerar um sinal detectável.
Isso é feito com um transmissor de radiofrequência, responsável pela forma do pulso, duração, potência e tempo (taxa de repetição).
Como o paciente já passou pela etapa de excitação, nesse momento, cada spin (movimento de giro do próton em torno de seu próprio eixo) produz uma onda sinusoidal com uma frequência dependente do campo magnético.
Assim, para detectar esse sinal, são necessárias as bobinas de radiofrequência, que acoplam os núcleos em algum circuito externo.
4. Sistema receptor de imagem
Converte o sinal de RF recebido da bobina de RF.
Para isso, o sinal é primeiro amplificado e em seguida, é transmitido para um local remoto para formar uma imagem através de um processamento computadorizado.
Imagens ponderadas em T1:
São produzidas usando TR curto e TE curto também. De modo simples,esta modalidade mede a rapidez com que o tecido se torna magnetizado. Portanto, o contraste e o brilho da imagem são determinados pelas propriedades T1 do tecido, que define suas principais características clínicas: 
Sinal elevado para gordura
Sinais elevados para substâncias paramagnéticas, como agentes de contraste de ressonância magnética. O agente de contraste comumente utilizado em imagens ponderadas em T1 é o gadolínio. É um agente não tóxico que aparece muito brilhante nas imagens ponderadas em T1. Por essa razão, o uso de imagem ponderada em T1 reforçada com gadolínio é muito útil para observar as estruturas vasculares e a quebra da barreira hematoencefálica.
Sinal reduzido para o conteúdo que consiste principalmente de água, como edemas, tumores ou hemorragias.
Imagens ponderadas em T2 são produzidas usando-se TR e TE mais longos, e o contraste e o brilho da imagem dependem das propriedades T2 do tecido. Então, basicamente, essa modalidade mede a rapidez com que o tecido perde sua magnetização, pelo que, quando comparado às imagens ponderadas em T1, ele tem características clínicas opostas: 
Sinal elevado para conteúdo com mais água, o que permite que esta sequência visualize edemas, tumores, enfartes, infeções e inflamação
Sinal reduzido para gordura
Sinal reduzido para substâncias paramagnéticas (agentes de contraste para ressonância magnética).
Imagem de ressonância magnética ponderada em T2 ao nível da região inferior da ponte
Por exemplo, gordura aparece brilhante (alta intensidade de sinal) nas imagens ponderadas em T1 e relativamente escura (baixa intensidade de sinal) nas imagens ponderadas em T2, água e líquidos aparecem relativamente escuros em imagens ponderadas em T1 e brilhantes nas imagens ponderadas em T2. As imagens ponderadas em T1 mostram de forma ideal a anatomia de tecidos moles e gordura (p. ex., para confirmar uma massa que contém gordura). Imagens ponderadas em T2 mostram, idealmente, líquidos e patologias (p. ex., tumores, inflamação, trauma). Na prática, as imagens ponderadas em T1 e T2 fornecem informações complementares, de forma que ambas são importantes para caracterizar a patologia.
A Recuperação de Inversão Atenuada por Fluidos (FLAIR) é a terceira modalidade comumente utilizada. É semelhante à sequência ponderada em T2, exceto que o TR e o TE são ainda mais longos. Tem uma grande capacidade de suprimir seletivamente, ou “anular”, os sinais de qualquer substância, neste caso fluidos, com base no seu valor T1. Por isso, basicamente, nas imagens FLAIR, o líquido cefalorraquidiano aparece escuro, o que torna essa sequência muito útil quando se trata de neuroimagem. Os médicos usam-na para obter imagens das seguintes lesões: 
Enfartes lacunares
Placas de Esclerose Múltipla
Hemorragia subaracnoide
Meningite
A imagem ponderada em densidade protônica (DP) é a sequência frequentemente usada para a visualização do cérebro e das articulações. Para obter uma boa imagem ponderada em PD, as sequências T1 e T2 devem ser desativadas. Esta modalidade visualiza o número de protões por volume, que na verdade é a densidade protônica, como o próprio nome diz. Por causa disso, os tecidos com alta densidade de protões têm alta intensidade de sinal, enquanto os tecidos com menos protões têm baixa intensidade de sinal. 
A gordura tem alta intensidade de sinal, mas não maior do que na sequência T1
Os fluidos têm intensidade intermédia, menor do que na sequência T2
Por estes motivos, a sequência PD é muito útil nos seguintes procedimentos clínicos: 
Lesões do menisco do joelho
Avaliação da patologia da substância cinzenta e branca
A matéria cinzenta tem intensidade de sinal mais elevada do que a substância branca
O LCR possui intensidade de sinal intermédia, o que facilita a identificação do contraste entre o LCR e o tecido com o processo patológico.
Variações da RM:
MRI de difusão (imagem ponderada em difusão)
A intensidade do sinal é relacionada com a difusão das moléculas de água no tecido. Esse tipo de RM pode ser utilizado para
Detecção precoce de infarto e isquemia cerebral
Detectar doença da substância branca do cérebro
Diferenciar entre abscesso e tumor cístico
Estadiar vários tumores, como câncer de pulmão de células não pequenas
Imagem ecoplanar
Esta técnica ultrarrápida (imagens obtidas em < 1 segundo) é utilizada para difusão, perfusão e imagens funcionais do cérebro e do coração. Suas vantagens potenciais incluem mostrar atividade cerebral e cardíaca e reduzir os artefatos de movimento. Entretanto, sua utilização é limitada devido à necessidade de equipamento especial, sendo mais sensível a vários artefatos que a RM convencional.
RM funcional
A MRI funcional é utilizada para avaliar atividade cerebral por localização.
No tipo mais comum, o cérebro é mapeado em baixa resolução com muita frequência (p. ex., 2 a 3 segundos). A alteração da hemoglobina oxigenada pode ser diferenciada e utilizada para estimar a atividade metabólica de diferentes partes do cérebro.
Algumas vezes os pesquisadores fazem RM funcional enquanto as pessoas executam diferentes tarefas cognitivas (p. ex., resolver uma equação matemática); presume-se que as partes metabolicamente ativas do cérebro sejam as estruturas mais envolvidas nesta tarefa específica. A correlação da função e da anatomia cerebrais dessa maneira é denominada de mapeamento cerebral.
Pode-se utilizar a RM funcional tanto em pesquisas como na prática clínica. É especialmente útil clinicamente no mapeamento dos córtices motores ou da linguagem (isto é, áreas corticais que, quando removidas, resultam em déficits no processamento sensorial, função motora ou processamento da linguagem) em pacientes com anormalidades intracranianas como tumores e malformações arteriovenosas para os quais a cirurgia está sendo planejada. Também é cada vez mais utilizado para planejar cirurgias para epilepsia.
Imagem ecogradiente
O gradiente eco é a sequência de pulso que pode ser utilizada para imagem rápida do sangue em movimento e do líquido cefalorraquidiano (p. ex., em MRA). Pela sua rapidez, esta técnica pode minimizar os artefatos de movimentação (p. ex., embaçamento) durante a captura das imagens que exigem que o paciente prenda a respiração (p. ex., durante a realização de imagem de estruturas cardíacas, pulmonares e abdominais).
Espectroscopia por ressonância magnética (MRS)
A MRS associa a informação obtida pela imagem por RM (principalmente baseada no conteúdo de água e gordura dos tecidos) com as imagens da ressonância nuclear magnética. A MRS fornece informações sobre metabólitos nos tecidos e alterações bioquímicas; essas informações podem ajudar a diferenciar certos tipos de tumores e outras alterações.
Enterografia por ressonância magnética:
A enterografia por ressonância tornou-se popular, especialmente para os exames de imagem de acompanhamento de crianças com diagnóstico de doença inflamatória do intestino delgado.
Como a enterografia por ressonância magnética não utiliza radiação ionizante, tem uma vantagem em relação à enterografia por TC.
RM por perfusão:
RM por perfusão é um método para avaliar o fluxo cerebral relativo. Pode ser utilizada para detectar:
Áreas de isquemia durante realização de imagens de um acidente vascular encefálico
Áreas de aumento da vascularização que podem indicar tumores
Auxiliar a biópsia direta.
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