Ressonância Magnética

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Os prótons, no entanto, podem orientar seus momentos magnéticos em duas direções: em direção ao campo magnético externo (paralelamente) ou em direção contrária (antiparalelamente); em cada uma dessas orientações possuem valores diferentes de energia potencial. A orientação paralela é a de menor energia potencial e, portanto, representa a situação mais estável. Na orientação antiparalela os prótons encontram-se num estado excitado possuindo uma maior energia potencial, superior à energia do 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. Para 10^7 prótons antiparalelos, por exemplo, haverá (10^7) + 7 prótons paralelos ao campo magnético e são justamente estes 7 prótons móveis que têm grande importância na técnica de Ressonância Magnética.

Observemos mais atentamente estes prótons: num campo magnético externo os prótons não estão totalmente enfileirados junto às linhas de força deste campo eles se movimentam de maneira similar ao movimento que realiza o pião sobre a terra. 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.

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Figura 3: Comportamento dos Prótons Submetidos a um campo magnético

No sistema de coordenadas da figura 4, observamos que as linhas de campo magnético externo estão orientadas junto ao eixo z, enquanto os campos magnéticos dos prótons serão representados através de pequenos vetores. Num campo magnético de 1 Tesla existem vários milhões de prótons precessando com uma frequência de 42 milhões de vezes por segundo. Estes prótons, como pequenos ímãs, orientam-se de forma paralela ou antiparalela ao campo magnético externo. As forças magnéticas diametralmente opostas eliminam-se mutuamente. Mas como sempre um maior número de prótons está alinhado no sentido do campo magnético (para cima), as forças magnéticas, nesta direção, não serão totalmente eliminadas. Por outro lado, para um próton que precessione à esquerda do eixo z (C), haverá outro que se encontra à direita (C´), da mesma forma para um próton que se encontre na frente (B) poderá encontrar-se outro próton precessando na parte detrás (B´), de tal forma que os componentes destes vetores (Spin dos prótons) nos eixos x e y, eliminam-se reciprocamente, sobrando unicamente os componentes no eixo z, os quais se adicionam mutuamente, resultando, a nível macroscópico, uma magnetização nesta direção.

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Figura 4

Quando colocamos um paciente no campo magnético de uma unidade de Ressonância Magnética, ele adquire um campo magnético próprio. Nele, os vetores dos prótons que não se cancelam entre si, somam-se. E por estar essa magnetização direcionada ao longo do campo magnético externo é denominada de magnetização longitudinal.

Assim, num campo magnético externo intenso, um novo vetor magnético será criado no paciente. Este vetor está orientado em direção ao campo externo e o sinal decorrente poderá ser útil para formação da imagem de Ressonância Magnética. A grande desvantagem é que a força magnética paralela ao campo magnético externo não pode ser medida. Somente uma magnetização perpendicular à direção do campo magnético pode ser medida. Para isso, excitam-se os prótons, isto é, uma energia é fornecida ao movimento precessional dos prótons, a fim de que procedam à mudança da direção da magnetização gerada.

No paciente submetido a um campo magnético externo emitimos uma onda de radiofrequência (RF) sintonizada, ou seja, um tipo de radiação eletromagnética com frequência localizada na faixa das ondas de rádio e, mais exatamente, uma onda intensa de curta duração, isto é, um pulso de radiofrequência, cujo objetivo é conseguir perturbar aqueles prótons que se encontram precessando pacificamente em direção ao campo magnético externo. Os prótons expostos a estes pulsos de radiofrequência acabam absorvendo a energia do pulso e mudam-se do nível de menor para o de maior energia e começam a precessar em fase.

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Figura 5

O vetor da magnetização transversal, no seu contínuo movimento com a frequência de Larmor, muda constantemente sua intensidade no ponto de recepção do sinal e é esta variação da intensidade que cria uma corrente elétrica na antena posicionada ao lado do paciente. Isto constitui o sinal da Ressonância Magnética que possuirá, por consequência, a mesma frequência de precessão que o vetor da magnetização transversal.

Obtenção de imagens através do registro de correntes elétricas

Inicialmente deve-se tomar conhecimento de qual parte do organismo o sinal elétrico foi emitido. Ao campo magnético externo, que é constante, adicionamos um campo magnético com diferentes intensidades em cada ponto, por exemplo, crescente em direção à cabeça do paciente. Isso porque a frequência de precessão depende da intensidade do campo magnético, registrada no local onde essa partícula se encontra, e pelo fato dessa intensidade ser diferente em cada ponto do paciente, nestes pontos, os prótons prescessarão com frequências específicas. O sinal de Ressonância Magnética, obtido nos diferentes locais tem por consequência uma frequência própria. Desta maneira podemos relacionar a frequência registrada com uma determinada localização no paciente.

Uma vez que o pulso de radiofrequência é desligado, o sistema total, que foi perturbado, retorna ao seu estado original de equilíbrio. A nova magnetização transversal estabelecida começa a desaparecer (o processo é chamado de relaxação transversal) enquanto que a magnetização longitudinal cresce até recuperar seu tamanho original (este último processo é chamado de relaxação longitudinal).

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Figura 6

A energia transferida aos prótons acaba sendo transferida para a rede cristalina após o seccionamento da radiofrequência. Essa energia é transferida nas imediações dos prótons perturbados. Por esta razão este processo também é chamado de relaxação Spin rede. A representação gráfica da relação entre a magnetização longitudinal