Lista_de_Exercicios_02_Fisica_medica_2

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Lista de Exercícios 02 
 
1. O tipo mais comum de magneto utilizado em scanners clínicos de Ressonância 
Magnética é: 
 
a. Supercondutores de campo aberto; (errada) 
b. Supercondutores fechados; - CERTA 
c. Permanentes abertos; (errada) 
d. Eletromagneto (magneto resistivo); (errada) 
 
 
2. A direção do campo magnético principal (B0) em um scanner supercondutor 
fechado é: 
 
a. Longitudinal (isto é, ao longo do eixo principal) do cilindro; - CERTA 
b. Horizontal (perpendicular ao eixo principal do cilindro e paralelo ao solo); 
(errada) 
c. Vertical (perpendicular ao eixo principal do cilindro e perpendicular ao solo); 
(errada) 
d. Pode estar em qualquer orientação, dependendo de quais gradientes estão 
ligados; (errada) 
 
 
3. Quais das características seguintes não é uma vantagem em scanners de RM de 
alto campo (≥1.0 T): 
 
a. Maior Relação sinal/ruído; (errada) 
b. Melhor detecção de calcificações e hemorragias; (errada) 
c. Menores artefatos ao redor de implantes metálicos; - CERTA 
d. Melhor homogeneidade de campo magnético; (errada) 
 
 
 
 
 
 
 
4. As especificações de 4 tipos diferentes de magnetos são dadas abaixo. Qual 
deles apresenta amelhor homogeneidade de campo magnético? (OBS: DSV = 
Defined Spherical Volume). 
 
a. < 1 ppm em 40 cm DSV; - CERTA 
b. < 1 ppm em 20 cm DSV; (errada) 
c. > 1 ppm em 40 cm DSV; (errada) 
d. > 1 ppm em 20 cm DSV; (errada) 
 
 
5. Gradientes de campo magnético para imagem geralmente são medidos em 
unidades de: 
 
a. Militesla por metro (mT/m); - CERTA 
b. Gauss por segundo (G/s); (errada) 
c. Tesla (T); (errada) 
d. Tesla por metro por segundo (T/m-s); (errada) 
 
 
6. Qual seria o efeito da aplicação de gradientes nas direções x e y simultaneamente 
durante a seleção de uma fatia? 
 
a. A imagem será distorcida; (errada) 
b. Ocorrerá interferência entre diferentes fatias; (errada) 
c. Uma fatia com orientação obliqua será criada; - CERTA 
d. O scanner mostrará um aviso de que tal combinação não é permitida; (errada) 
 
 
7. O tempo para que o gradiente suba de 0 até seu valor máximo é conhecido como: 
 
a. Rise time; - CERTA 
b. Gradient time; (errada) 
c. Slew rate; (errada) 
d. Duty cycle; (errada) 
 
 
8. Qual das seguintes afirmações sobre os gradientes é verdadeira? 
 
a. As bobinas de gradientes estão localizadas dentro do criostato; (errada) 
b. Bobinas de gradientes geram uma quantidade de calor considerável 
durante sua operação; - CERTA 
c. As bobinas de gradientes são refrigeradas por hélio líquido; (errada) 
d. O aumento da potência fornecida aos gradientes diminui a variação dos 
gradientes. (errada) 
9. O uso de bobinas de superfície localizadas diretamente no paciente oferece qual 
das seguintes vantagens? 
 
a. Alta relação sinal/ruído; - CERTA 
b. Aumento da profundidade de penetração; (errada) 
c. Capacidade de grandes campos de visão (Field of View); (errada) 
d. Alta homogeneidade de campo B1; (errada) 
 
 
10. São vantagens de bobinas phased arrays para recepção, exceto: 
 
a. Aumento da SNR; (errada) 
b. Aumento da profundidade de penetração; (errada) 
c. É de fácil projeto e construção; - CERTA 
d. Tempo de aquisição reduzido; (errada) 
 
 
11. O objetivo principal da blindagem de radiofrequência nos sistemas de imagens é: 
 
a. Confinar o campo B0 do scanner dentro da sala de exames; (errada) 
b. Manter o sinal de RMN dentro do magneto para melhorar a recepção do sinal; 
(errada) 
c. Manter o ruído externo da radiofrequência de entrar na sala do scanner; - 
CERTA 
d. Reduzir os efeitos de equipamentos eletrônicos em movimento (como carros e 
elevadores) de distorcerem o campo magnético; (errada) 
 
 
12. Um espectro de NMR mediu sinal correspondente a duas amostras contendo 
água em localizações diferentes. O gradiente de codificação de frequências 
aplicado foi de 0.5 G/cm ao longo do eixo z. O Espectro contém frequências de -
1000 Hz e 500 Hz relativas à frequência do centro. Qual é a localização das 
amostras contendo água? 
 
R: Pela equação 𝑓 − 𝑓0 = 𝛾𝐺𝑧 temos que z é a posição relativa ao isocentro, então: 
 
 𝑧500 𝐻𝑧 = 𝑓(γ. 𝐺) = 500 𝐻𝑧(0.5 𝐺𝑐𝑚) . (42.58𝑥102 𝐻𝑧𝐺 ) = 𝟎, 𝟐𝟑𝟓 𝒄𝒎 
 𝑧−1000 𝐻𝑧 = 𝑓(γ. 𝐺) = −1000 𝐻𝑧(0.5 𝐺𝑐𝑚) . (42.58𝑥102 𝐻𝑧𝐺 ) = −𝟎, 𝟒𝟕𝟎 𝒄𝒎 
13. Deseja-se excitar spins no plano xy localizados em z = -2.0 cm. A frequência de 
ressonância no isocentro do magneto é de 63.85 MHz e o gradiente de seleção 
aplicado é de 2 G/cm. Descreva qual o pulso de RF deve ser utilizado e qual sua 
frequência central? Assuma que: 
 
𝑓 − 𝑓0 = 𝛾𝐺𝑧 𝑓 ∶ frequência para a fatia 𝑓0 ∶ frequência para o isocentro γ ∶ constante giromagnética do H.1 G ∶ gradiente de seleção da fatia z ∶ posição relativa ao isocentro 
 
R: Pela equação mostrada, temos que: 
 𝑓 = 𝛾𝐺𝑧 + 𝑓0 = (42.58𝑥102 𝐻𝑧𝐺 ) . (2 𝐺𝑐𝑚) . (−2 𝑐𝑚) + (63.85 𝑥 106𝐻𝑧) = 𝟔𝟑. 𝟖𝟑 𝒙 𝟏𝟎𝟔𝑯𝒛 
 
 
14. Deseja-se produzir uma imagem de núcleos de hidrogênio no plano zx. Em quais 
direções devem ser aplicados os gradientes de seleção de fatias, fase e 
frequência, respectivamente? 
 
R: No caso de imagens no plano zx, as direções dos gradientes aplicados devem ser: 
 
 Gradiente de Seleção: ao longo do eixo y; 
 Gradiente de Fase e Frequência: ao longo dos eixos x e z; 
 
 
15. Quantas fatias pode-se adquirir utilizando-se uma sequência gradiente-eco que 
utiliza 20 ms de gradiente de seleção de fatia, 10 ms de gradiente de codificação 
de fase, 100 ms de gradiente de codificação de frequência e TR de 1 segundo? 
 
R: Pelo informado na questão, temos: 
 
 Gradiente de Seleção de Fatia: 20 ms. 
 Gradiente de Codificação de Fase: 10ms. 
 Gradiente de Codificação de Frequência: 100ms. 
 TR: 1s = 1000ms. 
 
Somando os valores de todos os gradientes, temos um total de 
130ms, que é o valor correspondente a uma fatia. Dividindo o TR pelo tempo 
calculado de uma fatia, temos que: 𝑁º 𝑑𝑒 𝐹𝑎𝑡𝑖𝑎𝑠 = 1000 𝑚𝑠130 𝑚𝑠 = 𝟕, 𝟔𝟗 𝒇𝒂𝒕𝒊𝒂𝒔 
16. Esboce um diagrama temporal para uma sequencia de pulsos do tipo inversão-
recuperação que utiliza uma sequencia tipo gradiente-eco ao invés de spin-eco 
para se detectar um sinal após um tempo TI (Tempo de Inversão) do pulso de 
inversão (pulso de 180º). 
 
R: O esboço do diagrama temporal pode ser visualizado na imagem a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17. Associe cada um dos espaços-k à sua imagem correspondente, conforme figura 
baixo: 
 
 
R: 
 
A. Segunda Imagem. (meio) 
B. Primeira Imagem. (esquerda) 
C. Terceira Imagem. (direita) 
 
 
18. Liste as principais diferenças, evidenciando vantagens e desvantagens, entre as 
técnicas de supressão de gordura STIR e SPIR. 
R: 
 STIR (Short T1 IR): técnica que é insensível a inomogeneidade de B0 e 
também de B1 (RF). Isso torna o SNR mais demorado, tendo sua principal 
utilidade na presença de implantes metálicos. 
 
 SPIR (Spectral Presaturation IR): técnica que é sensível a inomogeneidade 
de B0 e também de B1 (RF). Isso torna o SNR muito mais rápido quando 
comparado a técnica apresentada anteriormente. 
 
 
 
 
19. Demonstre que a fase Φ acumulada por spins nucleares deslocando-se com 
velocidade v na presença de gradientes bipolares aplicados ao longo da direção 
de deslocamento dos spins é dada por: 
 
 
 ∅ = 𝛾𝐺𝑣𝑇2 
sendo T a duração dos lóbulos positivos e negativos desses gradientes. 
 
R: A partir da seguinte equação: 
 𝛷 = 𝛾𝐺 (𝑥 + 𝑣𝑡)𝑑𝑡 
 
E usando como base a imagem disponibilizada, temos que: 
 
 𝛷 = ∫ 𝛾𝐺 (𝑥 + 𝑣𝑡)𝑑𝑡𝑇
0 − ∫ 𝛾𝐺 (𝑥 + 𝑣𝑡)𝑑𝑡2𝑇
𝑇 
 = 𝛾𝐺. [𝑥𝑇 + 𝑣𝑇22 ] − 𝛾𝐺. [𝑥𝑇 − 𝑣2𝑇22 + 𝑣𝑇22 ] = 𝜸𝑮𝒗𝑻𝟐 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20. Cite as duas principais sequencias de espectroscopia por ressonância magnética 
de voxel único (single voxel MRS) e as principais diferenças entre elas. 
 
R: PRESS (Point Resolved Spectroscopy): nessa técnica o pulso de 90º excita 
um plano, onde o primeiro pulso de 180º refocaliza a magnetização transversal 
em uma linha do tecido dentro desse plano, enquanto o segundo pulso de 180º 
refocaliza a magnetização dentro de uma coluna da linha, deixando apenas um 
único voxel. Suas principais características são: 
 
o Método mais rápido e popular para a MRS do hidrogênio; 
 
o Pode ser utilizado para estudos com single ou multi-voxel; 
 
o O TE mínimo é limitado devido aos múltipos pulsos de RF (2 de 180º), não 
sendo muito adequado para metabólitos que possuem T2 muito curtos; 
 
o Possui uma limitação em relação ao potencial de aquecimento dos tecidos, 
pois os múltiplos pulsos de RF depositam uma quantidade considerável de 
energia, podendo exceder os limites em algumas situações. 
 
 
 
 STEAM (Stimulated Echo Acquisiton Mode): nessa técnica o primeiro pulso 
de 90º excita um plano, onde o segundo pulso de 90º refocaliza a 
magnetização transversal em uma linha do tecido dentro desse plano, 
enquanto o terceiro pulso de 90º refocaliza a magnetização dentro de uma 
coluna da linha, deixando apenas um único voxel. Suas principais 
características são: 
 
o TE em sequências nessa técnica são bem mais curtos que na PRESS, 
permitindo a detecção de metabólitos com T2 curtos. 
 
o O uso de pulsos de 90º ao invés de 190º permite obter perfis de excitação 
com melhor definição nas bordas e menor deposição de energia. 
 
o Possui uma desvantagem devido ao eco estimulado (ao invés do eco do 
spin). 
 
 
 
 
 
 
21. Considerando os seguintes arranjos de bobinas tipo Phased Array com 4 canais, 
responda: 
 
 
 
a. Qual a direção que deve ser escolhida para aceleração durante experimentos de 
aquisição paralela? Justifique sua resposta. 
 
R: A direção que deve ser escolhida é ao longo do eixo x, pois como os arranjos 
mostrados possuem alinhamento horizontal, só é possível a aquisição paralela da 
esquerda para direita, não sendo possível sobreposição no eixo y. 
 
 
b. Considerando um fator de aceleração R = 3 ao longo do eixo – x, qual das duas 
geometrias deverá apresentar melhor resultado em termos SNR? Considere que 𝑆𝑁𝑅𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 = 𝑆𝑁𝑅𝑔√𝑅. 
 
R: Olhando o exemplo da figura, podemos verificar que a sensibilidade de cada 
bobina a um pixel é representada por um vetor, mostrado como uma flecha com 
magnitude (seu comprimento) e fase (sua direção). Se olharmos a diferença de 
sensibilidade de uma bobina dada para os dois pixels selecionados para um par 
sobreposto, podemos ver que a sensibilidade de amplitude varia da mesma 
maneira, e para as duas bobinas e a relação de fase entre as duas bobinas, ela 
varia muito pouco. 
Se considerarmos as mesmas duas bobinas, mas agora não 
sobrepostas, podemos ver que a fase agora varia rapidamente à medida que nos 
movemos ao longo desta linha central, fazendo pixels próximos das bobinas muito 
diferentes dos pixels mais afastados da bobina. Isso se traduz em uma diminuição 
do fator geométrico para esses pixels. As bobinas sobrepostas podem ter alto fator 
geométrico perto das bobinas, enquanto que as bobinas embutidas não. 
Podemos concluir, portanto, que a geometria que deverá apresentar 
melhores resultados em termos de SNR é a segunda, com as bobinas não 
sobrepostas, onde o fator geométrico é menor, aumentando assim o SNR.