física em ressonancia magnetica

Ressonncia MagnticaEng. Kleber CardosoEngenharia [email protected]

O inicio....

1937 - Isidor Isaac Rabio, fsico austro-norte-americano.Nova tcnica para medir momentos magnticos nucleares.

Em 1944 ganhou o Prmio Nobel de Fsica

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1952 - Felix Bloch e Edward Purcell, ganharam o Prmio Nobel de FsicaSinais de radiofrequncia de ncleos detectado por rdio.

1973 - Paul Lanterbur, primeiras imagens de RM

1983 - Primeiro equipamento de RM para medicina1986 - Primeiro equipamento de RM do Brasil no HIAE

Como isso funciona?

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VetoresVetor = Representa o mdulo, a direo e o sentido de uma grandeza fsica vetorial.

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Resultant V

Fx = F . cos Fy = F . sen

5gua A molcula da gua composta por um tomo de

oxignio e dois tomos de hidrognio

O atomo de Hidrogenio consiste em um proton e um eltron

O proton o nucleo e fornece o sinal de RM

Molecula de agua

OH H

Atomo de hidrogenio

Proton

6Proton

Spin do tomo

O spin uma rotao em torno deseu eixo fsico, semelhante ao giro deum pio.

Spin

7Spin

S

Devido a esta rotao, prtons temum momento magntico .

N

Eles se comportam como ms!!!

8Spin Quando um campo magntico

externo B0 aplicado, esse exerceum torque sobre os momentosmagnticos

B

precession

S

N

9Spin Uma boa analogia a oscilao de

um pio. H duas foras: a rotaoda parte superior e a fora da partesuperior por gravidade.

B

precession

gravity

10

Equao de Larmor

B

precession

2pif = B f = /2pi Bfor the 1H nucleus:

f = 42,577 MHz for 1T

= B

A frequncia de precesso nuclear exatamente proporcional ao campomagntico no ncleo.

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Propriedades de NcleosNuclide

NaturalAbundance

[%]

Spin

Resonant Frequency

in [MHz] at

0.19T 0.95T 1.49T

Gyro Magnetic

Ratio

[radians*Hz/T]

Relative

Sensitivity

1 H 1/2 2.675*108 40.45 63.6099.980 1.000 8.25

2 H 1 4.106*107 6.20 9.740.016 0.0097 1.24

13 C 1/2 6.725*107 10.17 15.951.110 0.016 2.03

15 N 1/2 2.711*107 4.10 6.430.360 0.001 0.82

17 O 5/2 3.628*107 5.49 8.600.037 0.029 1.10

19 F 1/2 2.517*108 38.06 59.69100.000 0.83 7.61

23 Na 3/2 7.075*107 10.70 16.78100.000 0.093 2.14

31 P 1/2 1.082*108 16.36 25.66100.000 0.066 3.27

35 Cl 3/2 2.620*107 3.96 6.2175.530 0.047 0.79

39 K 3/2 1.248*107 1.89 2.9693.100 0.0005 0.38

14 N 1 1.933*107 2.92 4.5899.640 0.001 0.58

12Spins sem o campo magnetico B0

0

As rotaes so orientadas aleatoriamente no espao

13Com o campo magntico M

S

N

M0m

m

=

m

A magnetizao M0 a fonte do sinal MR

B0

Com a aplicao do campo magntico externo B0, os prtonsalinham-se paralela ou anti-paralela a B0

=

S

N

14

X

Y

Z

Diferenas entre intensidade de campo magntico

15

E 1T

E+

E-

Anti-parallel

Parallel

Unaligned Protons(no B0)

Protons in B0

E+

E-

1,5T

Gives more signal !

E

Excitao - Frequencia

16

E+

E-

E

Excitao - Frequencia

E

d1

d1 icon of foundationdummy; 15/11/2008

18

X

Y

Z

X

Y

Z

Y

Z

X

RF

Efeitos do Pulso de RF: Alterao do sentido do Spin Alinhamento de fase do Spin

x y

M0B

Excitao

RF

ExcitationEnergy In

Excitao

x y

M0B1

21

Relaxamento

T1 (longitudinal Relaxation: Energy Transfer)

1500500 2500 ms

M LongitudinalMagnetization

Relaxamento um processo pelo qual a energia introduzida durante aexcitao emitida pelos protons

Temos dois tipos de relaxamento:T2 (transverse Relaxation: Spin Dephasing)

T1

15050 250 ms

Mxy TransversalSignal

T2

22

Relaxamento

23

X Y

Z

RF

X Y

Z

Y

Z

Y

Z

RF

Valores de relaxamento T2 tpicosT2 Values for

Some Tissue Types

Tissue T2 [ms]

Figado 43

Musculo esqueletico 47

Musculo cardiaco 57

Rins 58

Bao 62

Gordura 80

Massa branca encefalica 92

Massa cinza encefalica 101

Valores de relaxamento T1 tpicosT1 Values for

Some Tissue Types

TissueT1 [ms]

(for 1.5T)

T1 [ms]

(for 1T)

T1 [ms]

(for 0.2T)

Gordura 260250200

Figado 490420228

Rins 650587393

Bao 778680398

Massa branca encefalica 783680388

Musculo esqueletico 863730370

Musculo cardiaco 862745416

Massa cinza encefalica 917809492

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Formao da imagem

T1 e T2 variam conforme o tecido analisado e a intensidade do campo magntico

T1 e T2 = Contraste da Imagem

ZB0

B

B0

Y

X

Gradiente magnetico = Alterao do campo magnetico em uma direo

A unidade de medida mT/m

Gradiente de campo magntico

29

Gradiente

63,8MHz 63,7MHz 63,6MHz

Intensidade do campo magntico

63,6MHz

30

Gradiente

Localizao espacial



63,6MHz

63,87MHz

63,83MHz

63,76MHz

63,75MHz63,9MHz

63,8MHz

63,73MHz

63,72MHz

Localizao espacial

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Gradiente de campo magneticoA unidade de medida mT/m

Planos de reconstruo

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