Ressonância magnética: Aplicações práticas para operadores

De Vivaldo Medeiros Santos

O livro Ressonância magnética: aplicações práticas para operadores, de Vivaldo Medeiros Santos, aborda os principais fundamentos deste método de diagnóstico, apresentando, por meio da física clássica e da física quântica, os aspectos técnicos que envolvem a aplicação desse exame.
Estruturada em nove capítulos, a obra apresenta os conceitos básicos desse método, analisando aspectos teóricos dos exames, informações técnicas dos equipamentos, além de trazer dicas práticas de sua operação com protocolos e orientações atualizadas a respeito da execução desse meio diagnóstico.

• Idioma: Português
• Editora: Paco e Littera
• Data de lançamento: 12 de ago. de 2022
• ISBN: 9786558409885

Pré-visualização do livro

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Revisão: Márcia Santos

Capa e Diagramação: Larissa Codogno

Imagem de Capa: GR_Image por Pixabay; Kalhh por Pixabay; Toubibe por Pixabay

Edição em Versão Impressa: 2022

Edição em Versão Digital: 2022

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)

Gabriela Faray Ferreira Lopes - Bibliotecária - CRB-7/6643

Conselho Editorial

Profa. Dra. Andrea Domingues (UNIVAS/MG) (Lattes)

Prof. Dr. Antonio Cesar Galhardi (FATEC-SP) (Lattes)

Profa. Dra. Benedita Cássia Sant’anna (UNESP/ASSIS/SP) (Lattes)

Prof. Dr. Carlos Bauer (UNINOVE/SP) (Lattes)

Profa. Dra. Cristianne Famer Rocha (UFRGS/RS) (Lattes)

Prof. Dr. José Ricardo Caetano Costa (FURG/RS) (Lattes)

Prof. Dr. Luiz Fernando Gomes (UNISO/SP) (Lattes)

Profa. Dra. Milena Fernandes Oliveira (UNICAMP/SP) (Lattes)

Prof. Dr. Ricardo André Ferreira Martins (UNICENTRO-PR) (Lattes)

Prof. Dr. Romualdo Dias (UNESP/RIO CLARO/SP) (Lattes)

Profa. Dra. Thelma Lessa (UFSCAR/SP) (Lattes)

Prof. Dr. Victor Hugo Veppo Burgardt (UNIPAMPA/RS) (Lattes)

Prof. Dr. Eraldo Leme Batista (UNIOESTE-PR) (Lattes)

Prof. Dr. Antonio Carlos Giuliani (UNIMEP-Piracicaba-SP) (Lattes)

Paco Editorial

Av. Carlos Salles Bloch, 658

Ed. Altos do Anhangabaú, 2º Andar, Salas 11, 12 e 21

Anhangabaú - Jundiaí-SP - 13208-100

Telefones: 55 11 4521.6315

[e-mail]

www.pacoeditorial.com.br

AGRADECIMENTOS

Esta obra é resultado de um esforço cooperativo e interativo. Agradecimentos imensos aos parceiros, amigos docentes e discentes das instituições de ensino superior que executo minhas funções de orientador das disciplinas de Ressonância Magnética. Consideramos essencial agradecer a Deus, aos familiares e àqueles que acreditaram no projeto quando este era apenas uma ideia, especialmente à Maria Dalvina Medeiros Santos, Débora Pereira Celano e Mateus Rodrigues da Silva, grandes incentivadores, suas participações e confiança foram fundamentais para a concretização deste trabalho.

ABREVIATURAS

SUMÁRIO

FOLHA DE ROSTO

AGRADECIMENTOS

ABREVIATURAS

PREFÁCIO

INTRODUÇÃO

CAPÍTULO I

FÍSICA APLICADA À RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

Núcleos utilizados em RM

Movimento dos Átomos

Alinhamento dos Átomos

A Equação de Larmor

O sinal de Ressonância Magnética

Decaimento Livre da Indução (FID)

Recuperação de T1

Decaimento T2

CAPÍTULO II

SEQUÊNCIAS DE PULSO

Spin-Eco (SE)

Fast ou Turbo Spin-Eco

Gradiente-Eco (GRE)

O Steady State

Gradiente-Eco Coerente/Fisp/Grass

Gradiente-Eco Incoerente (Spoiled, SPGR/Flash)

Inversion Recovery (IR), Turbo IR (Stir)/IR, MPIR, Fastir

Fast Inversion Recovery

Stir – (Short Time Inversion Recovery)

Flair (Fluid Attenuated Inversion Recovery)/Turbo Dark Fluid

Balanced – Fiesta/Truefisp

EPI (Eco Planar Image)

SS-FSE (Single Shot)/Haste

Imagens Funcionais

Difusão/DWI

Perfusão

Espectroscopia

Tractografia

CAPÍTULO III

FORMAÇÃO DE IMAGENS - CODIFICAÇÃO

Gradientes

Seleção de Corte

Codificação de Frequência

Codificação de Fase

Espaço K

Preenchimento do Espaço K

Preenchimento Parcial do Espaço K (Half Fourier)

Fenômenos de Fluxo

Os Mecanismos de Fluxo

Time of Flight - (TOF)

Fenômeno do Corte Entrante

Defaseamento Intra-voxel

Imagens Cardíacas e Vasculares

Pulsos de Pré-Saturação

Angiografia por RM

Time of Flight - (TOF)

Eixos de Codificação de Fluxo

Codificação da Velocidade (Venc)

MRA com Contraste

Gating Cardíaco

Funcionamento do Gating Cardíaco

Trigger Window

Trigger Delay

Gating Respiratório

Imagem Multi-fase Cardíaca

Cine

Saturação de Gordura

CAPÍTULO IV

PARÂMETROS E PADRÕES EM RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

Relação Sinal-Ruído (SNR)

Relação Contraste-Ruído (CNR)

Resolução Espacial

Tempo de Scan

Artefatos e suas Compensações

Escolha dos Parâmetros

CAPÍTULO V

EQUIPAMENTOS DO SISTEMA DE RM

Magnetismo

Tipos de Magnetos

Bobinas de Gradiente

Bobinas de Radiofrequência

Sala de Máquinas

Unidade de Controle de Pulsos (espectrômetro)

Console do Operador

Mesa e Sistema de Transporte do Paciente

Procedimentos de controle de Qualidade (QA)

CAPÍTULO VI

BIOSSEGURANÇA

O Campo Magnético

Efeitos Biológicos

Campo Magnético dos Gradientes e Campos de Radiofrequência

Projéteis

Implantes e Próteses

Marcapassos Cardiácos, Clipes de Aneurisma Cerebral e outras Contraindicações

Cuidados Acústicos

Monitoração de Pacientes

Questionário dos Pacientes/Clientes

Questionário para realização de Ressonância Magnética (modelo)

Claustrofobia

Emergências Médicas

Quenching

Meios de Contrastes

CAPÍTULO VII

ORIENTAÇÕES EXAMES NEURO

Anatomia Craniana

Anatomia Seccional

Tronco Cerebral

Hipófise

Órbita

Hipocampo

Orientações do Crânio

Protocolos Sugeridos e Programação

Orientações do Cube Flair Sagital

Orientações de Hipófise

Crânio Neonato

Orientações de Espectroscopia por RM

Patologias do Crânio e do Tronco Cerebral

Orientações da Face

Orientações do Transição Crânio-Vertebral

Anatomia da Articulação Temporomandibular (ATM)

Orientações da ATM

Anatomia e Orientações do Pescoço

Anatomia da Coluna Vertebral

Orientações do Segmento Cervical

Orientações do Segmento Torácico

Orientações do Segmento Lombar

Orientações do Cálculo e Preparo de Tração

Orientações de Coluna Lombar com Carga

Filme Comparativo

Orientações do Segmento Sacro-coccígeo

Orientação da Medula Cervical

CAPÍTULO VIII

ORIENTAÇÕES EXAMES DE CORPO

Anatomia do Tórax

Orientação do Tórax

Orientações do Tórax Genérico ou Rotina

Orientações do Tórax para Mediastino

Orientações do Tórax para TEP (Trombo Embolismo Pulmonar)

Orientações do Tórax para Diafragma

Orientações do Tórax para Coração

Orientações do Coração

Orientações do Tórax para Parede Torácica

Orientações do Tórax para Escápula

Orientações do Tórax para Articulação Esternoclavicular

Orientações do Tórax para Músculo Peitoral

Orientações do Tórax para Plexo Braquial

Orientações do Plexo Braquial para Desfiladeiro

Orientações do Plexo Braquial para Rotina, Trauma ou Tumor

Anatomia das Mamas

Orientações Gerais para exame das Mamas

Anatomia do Abdome

Fígado

Vias Biliares

Pâncreas

Baço

Glândulas Adrenais

Rim

Orientações do Abdome Superior

Orientações Abdome Total

Anatomia da Pelve

Pelve Feminina

Pelve Masculina

Anatomia do Órgão Reprodutor Masculino

Os planos do Órgão Reprodutor Masculino

Patologias do Tórax

Patologias do Abdome

CAPÍTULO IX

ORIENTAÇÕES EXAMES DO SISTEMA MUSCULAR E ESQUELÉTICO

Orientações do Sistema Muscular e Esquelético dos MMSS

Orientações do Ombro

Orientações do Braço ou Antebraço

Orientações do Cotovelo

Orientações do Punho ou Mão

Orientações do Polegar

Orientações do Sistema Muscular e Esquelético dos MMII

Orientações da Coxa

Orientações do Joelho

Orientações da Perna

Orientações do Tornozelo

Orientações do Médio-Pé

Anatomia do Sistema Muscular e Esquelético dos MMSS

Anatomia do Cotovelo

Patologia de Punho

Patologia de Cotovelo

Patologias dos Joelhos

Lesão do Menisco

Tendinite Patelar

Cisto de Baker

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

PÁGINA FINAL

PREFÁCIO

Ressonância Magnética – Aplicações práticas para operadores; retrata de maneira simples e contextualizada o processo de aquisição de imagens neste método diagnóstico. O exame representa um dos mais recentes avanços no diagnóstico por imagem e revolucionou a abordagem no diagnóstico de diversas doenças. Com alta tecnologia por meio do campo magnético e radiofrequência, obtém-se imagens manipulando em plano nuclear os átomos de hidrogênio que permite a produção de imagens com alta resolução, permitindo detalhamento anatômico surpreendente para o diagnóstico médico de patologias. A obra oferece aos profissionais, que desenvolvem as suas funções na operação da Ressonância Magnética regularmente, conhecimento sobre as rotinas de execução e orientação da sequência de etapas necessárias dos exames, além de manobras e adaptações, objetivando qualidade nas imagens. Emprega ilustrações das programações, das imagens, documentações, posicionamentos e alguns exemplos de patologias.

INTRODUÇÃO

A ressonância magnética é um fenômeno físico quântico que acontece em plano nuclear quando há uma permuta de energia entre ondas eletromagnéticas e entre corpos em movimento que possuem uma frequência de precessão análoga.

Sua descoberta ocorreu de maneira independente por Felix Bloch e Edward Purcell na época pós-guerra em 1945, e rendeu o prêmio Nobel de Física de 1952 aos dois cientistas. Entretanto, houve também outros cientistas que ajudaram no desenvolvimento dos sistemas de RM modernos, como por exemplo Nicolaas Bloembergen e Richard Ernst, que foram laureados com o prêmio Nobel de Física respectivamente em 1981 e 1991.

No entanto, na medicina, seu potencial não foi delineado até 1971, quando foram descobertas diferenças sistêmicas nas propriedades de relaxamento nuclear de tecidos normais, necróticos e tumorais. Essa diferença pode ser observada claramente nas imagens processadas pela tecnologia de ressonância magnética.

Basicamente o fenômeno de RM ocorre devido ao fato de que um corpo contém átomos, por exemplo o hidrogênio, que quando submetidos a um campo magnético são alinhados na mesma direção deste campo, funcionando como um leve imã. Após este alinhamento é aplicado um pulso de radiofrequência (RF), semelhante à de rádio FM, que desvia esse imã para um plano diferente do campo principal. Algum tempo após a aplicação do pulso de RF, o imã começa a voltar para o estado anterior, alinhado ao campo magnético principal. O sinal de RM é obtido durante os tempos de alinhamento, desalinhamento e realinhamento do corpo com o campo magnético.

As imagens de RM podem ser obtidas através de diferentes sequências de pulso que são baseadas nas diferentes características dos diversos tecidos presentes no corpo humano. Por exemplo o líquido apresenta hiposinal (escuro) em ponderação T1 e hipersinal (claro) em ponderação T2, enquanto a gordura apresenta hipersinal em T1 e isossinal em T2. Essas diferentes ponderações são obtidas de acordo com os diferentes tempos que cada tecido possui para se desalinhar e se realinhar ao campo magnético.

A ressonância magnética se tornou um dos principais métodos de diagnóstico por imagem devido à sua eficiência em detalhes anatômicos e funcionais, servindo como um importante auxiliar na detecção de patologias. Por não utilizar radiação ionizante seu uso não causa danos aos pacientes, permitindo que pessoas em tratamento oncológico possam ser submetidas a exames com maior frequência em relação aos exames com radiação ionizante.

Com essa tecnologia, as imagens podem ser adquiridas nos três planos do tecido que está sendo inspecionado, ou seja, pode-se produzir uma representação que registra determinadas propriedades da organização com base na localização, como:

Densidade local de núcleos de hidrogênio.

Mudanças em outros parâmetros existentes a nível molecular (T1 e T2).

A tecnologia de imagem por ressonância magnética tem vantagens óbvias sobre outros sistemas de imagem de diagnóstico atualmente em uso pelos seguintes motivos:

Permite gerar imagens da estrutura interna do corpo humano sem o uso de radiação ionizante, evitando assim o risco de exposição, por isso essa tecnologia é denominada tecnologia não invasiva.

Permite distinguir tecidos saudáveis, doentes ou necróticos de forma mais precisa, mesmo em tecidos profundamente imersos na estrutura óssea.

O contraste entre os tecidos moles humanos é muito maior do que o obtido pelos métodos tradicionais, como tomografia computadorizada, raios X e ultrassom.

Permite obter imagens de diferentes planos axial, coronal, sagital e oblíquo, assim como também imagens volumétricas sem modificar a posição do paciente.

CAPÍTULO I

FÍSICA APLICADA À RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

Quando o cliente é alocado no campo magnético gerado pelo equipamento de ressonância magnética, essas atividades são de natureza nuclear. Para entendê-la, é necessário rever alguns conhecimentos básicos de física, como lembrar que tudo na natureza é composto por pequenas moléculas. Uma unidade de matéria chamada átomo; cada átomo é composto de um núcleo atômico e elétrons orbitando ao seu redor. No núcleo, além dos nêutrons, existem outras pequenas partículas-prótons carregadas positivamente. O núcleo de um átomo de hidrogênio é o mais simples - ele contém um próton.

Devido à abundância de hidrogênio no organismo e sua alta sensibilidade à Ressonância Magnética, a técnica de RM está limitada, quase que exclusivamente, ao estudo do átomo de hidrogênio.

Para entender como usar esses átomos para gerar imagens dos órgãos internos do corpo humano, é preciso analisar o comportamento magnético de seus núcleos. O núcleo de hidrogênio é formado por apenas um único próton.

Então, vamos examinar os prótons: eles se comportam como um asteroide e, como a Terra, eles sempre giram em torno de seu eixo. No que diz respeito aos prótons, diz-se que eles têm spin. Naturalmente, a carga atribuída ao próton também gira, ou seja, ele se move em torno de um eixo. O movimento da carga elétrica produz corrente elétrica. Por outro lado, a corrente gera uma força magnética ou campo magnético ao seu redor. Portanto, enquanto houver corrente, haverá um campo magnético! Como nosso planeta, os prótons giram continuamente em torno de um eixo e têm um campo magnético definido, com polos norte e sul e momentos magnéticos. Eles podem ser vistos como pequenos ímãs. No estado de equilíbrio, ou seja, na ausência de um campo magnético externo, o momento magnético dos prótons é orientado aleatoriamente. Essa orientação aleatória faz com que os momentos magnéticos macroscópicos no corpo do paciente sejam cancelados (M = 0).

Os prótons são como pequenos imãs – eles se alinham espontaneamente ao longo das linhas de força em um campo magnético externo, assim como a agulha de uma bússola se posiciona no campo magnético da Terra. Mas há uma diferença fundamental: a direção da bússola é única. No entanto, os prótons podem orientar seus momentos magnéticos em duas direções: em direção ao campo magnético externo (paralelo) ou na direção oposta (centro antiparalelo); em cada uma dessas direções, eles têm diferentes valores de energia potencial. A orientação paralela é a orientação com a menor energia potencial e, portanto, representa a situação mais estável. Na orientação antiparalela, o próton está em um estado excitado com uma energia potencial mais alta do que no estado paralelo.

Os prótons escolherão a orientação que exija menor energia potencial; assim uma maior quantidade de prótons ocupará o nível mais baixo de energia, isto é, terão seus momentos magnéticos orientados em direção ao campo magnético.

Vamos dar uma olhada nesses prótons: em um campo magnético externo, os prótons não se alinham exatamente ao longo das linhas de força do campo; eles se movem de maneira semelhante a como um giroscópio se move na terra. O brinquedo não gira numa posição vertical exata, o extremo superior de seu eixo descreve uma circunferência.

Este tipo de movimento realizado pelo próton num campo magnético externo é chamado de precessão. Durante a precessão, o vetor que representa o momento magnético do próton descreve uma figura cônica. A velocidade desse movimento pode ser caracterizada pela frequência de precessão do próton ω, que representa o número de vezes que o próton realiza o movimento de precessão em um segundo. A frequência não é constante, depende diretamente da intensidade do campo magnético B0 onde o próton está localizado. A equação de Larmor permite calcular com precisão a frequência de precessão. Por exemplo, em um campo magnético de 1 Tesla, a frequência de precessão do hidrogênio é de 42 MHz! (os átomos de hidrogênio são muito rápidos). A frequência de precessão é importante porque está relacionada ao fenômeno de ressonância, que será analisado posteriormente.

Núcleos utilizados em RM

Os princípios de RM estão baseados sobre os movimentos de átomos específicos que compõem o corpo humano. Nos átomos com o mesmo número de nêutrons e prótons, o núcleo não tem movimento resultante (spin) devido ao fato de um anular o movimento do outro. Porém em núcleos com número de nêutrons levemente maior do que o número de prótons, o núcleo em si possui o que é chamado de momento angular ou spin. São esses núcleos que são utilizados para RM pois apresentam a capacidade de alinhar seus eixos de rotação quando aplicado um campo magnético externo. Como exemplos têm os seguintes núcleos que são ativos para RM:

Para o uso em RM clínica são utilizados os átomos de hidrogênio, pois aproximadamente 70% do corpo humano é composto por água.

O núcleo do hidrogênio contém apenas uma carga positiva que se move, spin. De acordo com as leis do eletromagnetismo, um campo magnético é criado quando uma carga positiva se move. Esse núcleo de hidrogênio age como um pequeno imã, com polos sul e norte.

Movimento dos Átomos