A primeira vista, o aparelho de ressonância magnética é muito semelhante a um aparelho de tomografia computadorizada. A sala, os vários monitores, a mesa motorizada, o portal. Porém, as semelhanças não passam de aspecto físico. Por trás daquele enorme portal existe um sistema completamente diferente do TC. A ressonância magnética não utiliza nenhum tipo de radiação ionizante, o que quer dizer, que o exame de ressonância magnética não acarretará nenhum dano ao paciente ou ao operador. A ressonância magnética possui 6 componentes fundamentais para seu funcionamento: magneto, bobinas de gradiente, bobinas de radiofrequência, suporte eletrônico, computador e console.
MAGNETO
MAGNETOS RESISTIVOS
O magneto resistivo funciona segundo o princípio do eletromagneto, no qual um campo magnético pode ser criado passando-se uma corrente elétrica através de uma bobina de fios. Magnetos resistivos exigem grandes quantidades de energia elétrica muitas vezes maior que aquela necessária para equipamentos radiológicos, a fim de fornecer as altas correntes necessárias para a produção de campos magnéticos de grande intensidade. O custo desta energia deve ser contabilizado como parte do custo do exame. Além disso, elevadas correntes elétricas produzem calor, que deve ser dissipado com um sistema eficiente de resfriamento. O calor é produzido pela resistência do próprio fio através do efeito Joule. Sistemas resistivos típicos produzem campo magnético de até 1 tesla.
MAGNETOS PERMANENTES
Os custos elevados de operação associados aos outros tipos de magnetos, a energia elétrica e o criogênio para refrigeração, não existem no magneto permanente. Determinados materiais na natureza podem adquirir propriedades magnéticas permanentes. Um exemplo de magneto permanente são aqueles ímãs de geladeira. Para uso na ressonância magnética, determinados magnetos permanentes podem ser construídos em grandes tamanhos e obter-se desta forma, intensidades de campo de até 0,3 tesla. Alguns equipamentos de ressonância magnética são construídos com formas de placas paralelas, sustentadas por quatro pilares, onde se empregam os magnetos permanentes. Este tipo de equipamento é conhecido popularmente como ressonância aberta.
O custo de aquisição de um equipamento a magneto permanente situa-se entre os dois outros tipos. No entanto, o custo operacional é muito reduzido, pois não necessita de energia elétrica nem refrigeração. Entretanto, possui a desvantagem de ser impossível “desligar” a força do campo magnético, o que dificulta, inclusive a manutenção. Se objetos metálicos ficarem presos no orifício central do magneto, estes terão que ser arrancados com uma força física capaz de vencer a força total do campo magnético. Além disso, os magnetos não podem ser transportados em caminhões metálicos comuns.
MAGNETOS SUPERCONDUTORES
Última novidade em termos de ressonância magnética, o magneto construído com supercondutor também utiliza o princípio do eletromagneto. Além disso, utiliza uma propriedade que é apresentada por alguns materiais em temperaturas extremamente baixas, a característica da supercondutividade. Um material supercondutor é aquele que perdeu toda a resistência à passagem da corrente elétrica. Quando isso ocorre, correntes elétricas muito grandes podem ser mantidas com pouco dispêndio de energia elétrica. Assim, o custo elétrico de operação do magneto é mínimo. Por outro lado, o custo do sistema de refrigeração para manter o supercondutor em temperaturas baixas é alto. Os materiais utilizados na refrigeração, chamados de criogênios, são o nitrogênio líquido (-196°C) e o hélio líquido (-268°C). O custo de manter este sistema de refrigeramento intensivo é da mesma grandeza ou maior que o custo da energia elétrica para magnetos resistivos. Há de se levar em conta o custo do refrigerante. Por exemplo, ressonâncias magnéticas de 0,5 tesla necessitam em torno de 1000 litros de hélio para sua refrigeração. No entanto, no uso diário, são consumidos em torno de 2 litros. Ao final de 6 meses, o consumo será de 400 litros, que deverão ser repostos num dia de manutenção preventiva do equipamento. A vantagem deste tipo de tecnologia, apesar do alto custo inicial, é a capacidade de se atingir campos magnéticos de 2 teslas.
BOBINAS DE GRADIENTE
Além dos potentes magnetos, um segundo importante componente do sistema de ressonância magnética é a bobina de gradiente. A presença de um gradiente magnético ao longo do corpo do paciente causa a precessão dos prótons em velocidades ligeiramente diferentes, em diferentes localizações do paciente, permitindo que o computador determine a localização no paciente da qual se originou o sinal de ressonância magnética recebido. Esta informação é, obviamente, fundamental para a reconstrução de imagem do paciente. Os gradientes são muito mais fracos que o campo magnético estáticos e podem ser produzidos por bobinas de fio relativamente simples.
O processo de execução de um exame de ressonância magnética, de certa forma, é simples. Resumidamente, podemos dizer que o processo se restringe a colocar o paciente sobre a mesa e posicioná-lo corretamente. Depois, escolher e posicionar a bobina corretamente para o exame e por ultimo, escolher no console os tempos adequados (técnica/parâmetros) para a obtenção de uma imagem de qualidade. A seguir, podemos acompanhar as etapas automáticas que o console de comando realiza para obter a imagem anatômica do paciente após a seleção da técnica e ajuste dos parâmetros.
MAGNÉTICA NUCLEAR
MAGNETISMO MACROSCÓPICO E MICROSCÓPICO
O efeito da ressonância magnética nuclear fundamenta-se basicamente na absorção ressonante de energia eletromagnética na faixa de frequências das ondas de rádio. Mais especificamente nas faixas de VHF. Mas a condição primeira para absorção de energia por esse efeito é de que os núcleos em questão tenham momento angular diferente de zero. Núcleos com momento angular igual a zero não tem momento magnético, o que é condição indispensável a apresentarem absorção de energia eletromagnética. A energia eletromagnética só pode ser absorvida se um ou mais momentos de multipolo do sistema passível de absorvê-la são não nulos, além do momento de ordem zero para eletricidade (equivalente à carga total). Para a maior parte das espectroscopias, a contribuição mais importante é aquela do momento de dipolo. Se esta contribuição variar com o tempo, devido a algum movimento ou fenômeno periódico do sistema(vibração, rotação), a absorção de energia da onda eletromagnética de mesma frequência (ou com frequências múltiplas inteiras) pode acontecer. Um campo magnético macroscópico é denotado pela grandeza vetorial conhecida como indução magnética B. Esta é a grandeza observável nas escalas usuais de experiências, e no sistema SI é medida em Tesla, que é equivalente aWeber /m3.
Em nível microscópico, temos outra grandeza relacionada, o campo magnético H, que é o campo que se observa a nível microscópico. No sistema SI é medido em Ampère/m. O vetor dipolo magnético μ é um dos momentos de multi polo magnéticos e é dado matematicamente por
Em que:
m é o polo magnético
l é o vetor distância entre os polos do sentido S → N
Para os trabalhos práticos, lida-se com o vetor magnetização
M que é um vetor representativo de todos os vetores μ sobre um volume V: M
é, portanto, uma grandeza intensiva. No vácuo, existe uma relação matemática entre o vetor B e o vetor H:
Em que
μ 0 é a permeabilidade magnética no vácuo. Para meios materiais, a relação válida é a seguinte:
Spin e Momento Angular
Núcleos não apresentam spin, mas sim momento angular (exceção feita somente ao núcleo do isótopo 1 do hidrogênio, que é constituído por um único próton). Embora o spin possa ser considerado um momento angular, por terem ambos as mesmas unidades e serem tratados por um formalismo matemático e físico semelhante, nem sempre o oposto ocorre. O spin é intrínseco, ao passo que objetos compostos tem momento angular extrínseco.
Esta função matemática é de em , e essa informação é suprida através de aplicação de um campo magnético que apresenta um gradiente tridimensional. Assim, para cada posição da amostra, dentro da margem de erro resultante da resolução, a aquisição é levemente diferente. O resultado então é tratado pela transformada de Fourier (especificamente FFT: Fast Fourier Transform), sendo resolvido a partir daí no espaço e não mais em freqüência.Os SPINs, tem o seu movimento em seu próprio eixo,quando um átomo de hidrogênio e posto em um campo magnético, os spins que está dentro dele tende a se orientá-lo em direção ao campo magnético.