Ressonância Magnética (RMN): o que é, tipos e como funciona
Ressonância magnética é um método de diagnóstico por imagem com alta capacidade de diferenciar várias características dos tecidos biológicos.
Sua aplicação se estende a todas as partes do corpo humano, explorando aspectos anatômicos e funcionais.
Certamente, isso coloca a ressonância magnética como uma ferramenta fortíssima em relação aos demais exames de imagem. Também a torna a mais complexa, visto que são necessários entendimentos sobre eletromagnetismo, supercondutividade e processamento de sinais para sua aplicação.
Em uma tomografia computadorizada, se um processo patológico não altera a característica de atenuação do tecido, por exemplo, em uma imagem por ressonância magnética sem contraste, a patologia pode, eventualmente, ser demonstrada.
Para que serve a ressonância magnética?
Com a ressonância magnética, médicos são capazes de examinar o corpo humano em detalhes com uma ferramenta não invasiva.
Assim sendo, citamos os principais exemplos de utilização da RMN:
- Diagnosticar doenças neurológicas e na medula espinhal;
- Identificar tumores, cistos e outras anomalias em várias partes do corpo;
- Rastreamento do câncer de mama;
- Identificar lesões ou anormalidades na coluna e as articulações, como nos ombros e joelhos;
- Diagnosticar certos tipos de doenças cardíacas;
- Diagnosticar doenças do fígado, pâncreas e outros órgãos abdominais;
- Avaliar a dor pélvica em mulheres para identificar miomas e endometriose;
- Identificar patologias em mulheres que podem levar a quadros de infertilidade.
Quais são os exames de RMN?
A aplicação da ressonância magnética se estende a todas as partes do corpo humano: crânio, região cervical, medula espinhal, tórax, coração, abdome, articulações e vasos sanguíneos.
Alguns exemplos de exames de RMN são:
- ressonância magnética funcional (RMf) encefálica;
- ressonância magnética das mamas;
- angiografia arterial por ressonância magnética (angio-RM);
- venografia por ressonância magnética (VRM);
- ressonância magnética cardíaca (RMC).
Abaixo, falamos sobre cada um.
Ressonância Magnética Funcional Encefálica (RMf)
É uma modalidade diagnóstica de RMN utilizada para mapear as áreas funcionais do cérebro e variações no fluxo sanguíneo em resposta à atividade neural.
Assim, para sua realização, é solicitado ao paciente executar atividades específicas permitindo que o aparelho de RMf escaneie imagens detalhadas do cérebro, mostrando a localização de um sinal associado à atividade cerebral.
Aliás, é considerada uma alternativa não invasiva ao teste de Wada.
Ressonância Magnética das Mamas
É uma modalidade da RMN que permite a detecção de alterações mamárias, como por exemplo, cânceres na mama. Além disso, é considerado um exame com maior sensibilidade quando comparado com a mamografia e com a ultrassonografia.
Angiografia arterial por Ressonância Magnética (angio-RM)
É uma modalidade da RMN que permite a avaliação de alterações anatômicas, estenoses, oclusões e complicações vasculares arteriais. Além de ser considerado um exame não invasivo de fácil execução, permite avaliar o parênquima de órgãos adjacentes de interesse diagnóstico.
Venografia por Ressonância Magnética (VRM)
É uma modalidade da RMN que permite produzir imagens detalhadas das veias. A VRM é altamente sensível e utiliza a diferença de sinais entre o sangue fluindo e o coágulo estacionado.
Ressonância Magnética do Coração
Também conhecida como RM Cardíaca, é uma modalidade da RMN que permite produzir imagens detalhadas das estruturas cardíacas. É um procedimento diagnóstico não invasivo capaz de capturar imagens anatômicas e imagens dinâmicas do funcionamento do coração sob diversos ângulos.
Como é o exame de ressonância magnética?
É importante ter em mente que, em muitos casos, pode ser necessário que o paciente receba a injeção de meio de contraste intravenoso para permitir que certas doenças sejam diagnosticadas. Algumas patologias não podem ser diagnosticadas sem o seu uso.
A sala de exames conta com estrutura de microfone e caixas de som, permitindo a comunicação entre o paciente e o biomédico ou técnico em Radiologia durante o exame.
É através desse sistema que o paciente recebe orientações importantes para que o exame seja realizado adequadamente, e que o paciente pode falar a qualquer momento com o biomédico / técnico em Radiologia.
Em seguida, durante o escaneamento, é vital que o paciente esteja parado. Isso porque qualquer movimento atrapalha a produção das imagens, gerando imagens distorcidas que podem até inviabilizar o diagnóstico.
A lógica é a mesma que ocorre quando tentamos tirar uma foto de um objeto em movimento.
Por essa razão, em alguns momentos específicos e curtos do exame, o paciente pode até mesmo ser solicitado que prenda brevemente a respiração.
Em todo caso, se o paciente sentir-se desconfortável, ele pode acionar rapidamente o técnico através do interfone e solicitar que o exame seja interrompido.
Como se preparar para o exame
A preparação para um exame de ressonância magnética é simples.
Geralmente, é solicitado ao paciente que troque de roupa, além de remover acessórios e objetos metálicos.
Isso ocorre pois os materiais metálicos são fortemente atraídos pelo forte campo magnético existente dentro do equipamento, e podem causar distorções nas imagens adquiridas, o que pode inviabilizar qualquer diagnóstico.
É importante ressaltar que caso o paciente tenha algum tipo de dispositivo metálico ou vestígios de metal em seu corpo, tais como fragmentos de balas de armas de fogo (depende do local onde está alojada), pode ser que não possa realizar o exame de RM.
Mas, depende do tipo de dispositivo e do tipo de metal.
Implantes cocleares e alguns tipos de clipes metálicos para tratamento de aneurisma cerebral, por exemplo, contraindicam a realização do exame.
Por vezes, o médico pode receitar ao paciente um medicamento que será utilizado antes do exame, com o intuito de evitar a crise de ansiedade.
Tampões ou fones de ouvido normalmente são fornecidos para bloquear os altos ruídos do scanner.
Aliás, é muito popular para o exame em crianças, que podem ouvir músicas relaxantes durante o procedimento.
Como é produzida a imagem do exame?
Uma imagem gerada por ressonância magnética exibe padrões distintos dos tecidos biológicos.
Em síntese, a imagem é uma exibição dos sinais de radiofrequência que foram emitidos e captados no processo da geração da imagem.
A natureza não invasiva torna a ressonância magnética um dos principais métodos para diagnosticar uma grande variedade de doenças.
A princípio, a imagem é gerada em três etapas:
1ª. Alinhamento dos Átomos
A propriedade magnética dos núcleos de alguns átomos do corpo humano se orientam em paralelo a um forte campo magnético em que o paciente é colocado.
2ª. Excitação dos núcleos
O aparelho de ressonância magnética emite uma onda eletromagnética na frequência de cada núcleo de hidrogênio mudando a direção do seu vetor de energia.
3ª. Detecção de Radiofrequência
Quando os núcleos de hidrogênio retornam ao estado habitual, emitem ondas eletromagnéticas que são captadas pelo aparelho de RM.
Como o aparelho de ressonância magnética funciona?
Três etapas devem ser concluídas para geração de imagens por ressonância magnética: alinhamento, excitação e detecção de RF.
Por sua vez, os métodos de aquisição de imagem são divididos em quatro categorias: ponto, linha, plano (duas dimensões) e imagem tridimensional.
Tudo isso depende da forma como os dados da imagem são adquiridos pelo aparelho (scanner) de RM.
Em resumo, um aparelho de ressonância magnética consiste em cinco componentes: imã principal (magneto), bobinas gradiente, bobinas de radiofrequência, sistema receptor de imagem e computador.
Explicamos cada um desses componentes:
1. Imã principal (magneto)
Responsável por alinhar e orientar os núcleos dos átomos.
Ou seja, o imã principal nada mais é do que o gerador do forte campo magnético.
E quanto mais alto for o campo magnético, maior sua frequência e melhor será a relação sinal-ruído (conhecida pela sigla SNR), que se reproduz em uma imagem de melhor qualidade.
2. Bobinas gradiente
Mapeiam o sinal de ressonância magnética codificado.
Três bobinas separadas são necessárias para produzir uma variação linear do campo magnético ao longo de cada uma das três direções cartesianas.
Essas bobinas são referidas como bobinas gradiente X, Y e Z. Ou seja, de acordo com o eixo que elas irão agir.
São responsáveis pela seleção de cortes, formação de imagens, codificação de fase e codificação de frequência.
Assim sendo, bobinas gradiente X selecionam os cortes sagitais; de gradiente Y, o corte ou coronal; e de gradiente Z, os cortes axiais.
Por isso, em ressonância magnética é necessário que se altere a direção de aplicação do campo magnético para codificar espacialmente o sinal.
3. Bobinas de radiofrequência
Transmitem e recebem o sinal do tecido através dos pulsos de RF.
Para irradiar a amostra em teste com um campo magnético é necessário desviar a magnetização do seu estado de equilíbrio e gerar um sinal detectável.
Isso é feito com um transmissor de radiofrequência, responsável pela forma do pulso, duração, potência e tempo (taxa de repetição).
Como o paciente já passou pela etapa de excitação, nesse momento, cada spin (movimento de giro do próton em torno de seu próprio eixo) produz uma onda sinusoidal com uma frequência dependente do campo magnético.
Assim, para detectar esse sinal, são necessárias as bobinas de radiofrequência, que acoplam os núcleos em algum circuito externo.
4. Sistema receptor de imagem
Converte o sinal de RF recebido da bobina de RF.
Para isso, o sinal é primeiro amplificado e em seguida, é transmitido para um local remoto para formar uma imagem através de um processamento computadorizado.
5. Computador
Possui a interface que inicia as funções do sistema de ressonância magnética.
Isto é, o computador é responsável pelo teste do sistema, exibição de imagens, funções de medição e, normalmente, recuperação das imagens. Neste último, os requisitos variam de acordo com o método de imagem utilizado.
Além disso, o computador também conta com um monitor de alta qualidade, específico para exibição de imagens radiológicas.
História da ressonância magnética
O campo magnético rotativo foi descrito pela primeira vez em 1882, por Nikola Tesla.
Depois disso, como qualquer grande avanço tecnológico, o desenvolvimento da imagem por ressonância magnética foi um drama de muitos autores.
Em 1937, Isidor Rabi, professor de física da Universidade de Columbia, desenvolveu um método para medir os movimentos dos núcleos atômicos.
Rabi, então, recebeu o Nobel de Física de 1944, pelo “método de registro de propriedades de ressonância magnética de núcleos atômicos”.
Em 1946, o primeiro experimento envolvendo RMN em matéria condensada foi realizado nos laboratórios dos físicos Felix Bloch e Edward Mills Purcell.
O experimento rendeu-lhes o Nobel de Física de 1952, pelo “desenvolvimento de novos métodos de medição precisa do magnetismo nuclear e descobertas afins“.
A partir disso, estabeleceram-se os princípios científicos da espectroscopia e da imagem por ressonância magnética.
Porém, durante décadas, as técnicas foram usadas apenas para estudar as estruturas das substâncias químicas.
Em meados dos anos 60, um médico chamado Raymond Damadian começou a se questionar sobre o uso desses métodos em organismos vivos.
Damadian concluiu que, como o tecido cancerígeno continha mais água do que tecido saudável, ele podia ser detectado por scanners que banhavam uma parte do corpo humano em ondas de rádio e mediam as emissões dos átomos de hidrogênio locais.
Foi então que, somente na década de 70, com trabalhos desenvolvidos por Lauterbur e Mansfield e com base científica nos trabalhos de Damadian, a ressonância magnética foi utilizada para produzir imagens do corpo humano.
Nesse momento, o método passa a ser conhecido como Ressonância Magnética Nuclear.
Entretanto, surge também a discussão na literatura médica quanto ao uso do termo nuclear, empregado junto a ressonância magnética.
Certamente, o uso desse termo causa medo e confusão com a radiação ionizante, que não se aplicada a este método.
Por isso, hoje, o uso do acrônimo RMN passa a ser mais utilizado.
A evolução da ressonância magnética
A imagem por ressonância magnética tem representado um excelente avanço à medicina moderna, sendo um popular método de diagnóstico estabelecido na prática clínica.
Em tese, quanto maior é o campo magnético, maior é a quantidade de hidrogênios alinhados e menor são os ruídos que contribuem para a degradação da imagem.
O ruído interfere na pureza do sinal formando uma granulação que sobrepõe à imagem, prejudicando a análise.
Por isso a relação sinal-ruído (RSR) representa, em termos qualitativos, uma métrica fundamental de desempenho à ressonância magnética.
Sua melhoria pode significar o aumento da resolução da imagem e a diminuição do tempo de varredura.
Estudo relata melhorias na RSR
Um estudo realizado por uma equipe da Universidade de Boston relatou melhorias na RSR com a aplicação de metamateriais na ressonância magnética.
Os metamateriais, por sua vez, formam uma classe de materiais produzidos artificialmente, que podem ser projetados para exibir propriedades físicas não encontradas em materiais naturais e podem ter capacidade de interagir com a radiação eletromagnética.
O metamaterial magnético desenvolvido para o estudo é composto de uma matriz de células unitárias com hélices metálicas (ressonadores helicoidais), na forma de um pequeno cilindro.
O metamaterial foi capaz de amplificar os sinais das máquinas de ressonância magnética.
Na ocasião, o modo ressonante do metamaterial proporcionou um aumento acentuado na intensidade dos campos magnéticos da radiofrequência, provindo um aumento notável na RSR.
Embora o pequeno dispositivo possa não impressionar, quando colocado em conjunto com outros similares e perto do corpo, os ressonadores interagem com o campo magnético da máquina formando uma matriz flexível.
A matriz de metamateriais compõe células unitárias com hélices metálicas, que são feitas de fios de cobre com andaimes poliméricos centrais.
Os experimentos foram realizados usando uma coxa de frango, com sequências de pulso idênticas em um sistema de ressonância magnética de 1,5 Tesla para demonstrar as capacidades de realce da RSR com o metamaterial magnético.
Conclusão dos estudos
A qualidade da imagem alcançada na presença do metamaterial foi nítido, proporcionando uma RSR de até 3,6x maior.
Para consideração, o uso da média de sinal também é uma métrica qualitativa de RSR. No experimento, então, foi necessário um aumento de 13,9x no tempo de varredura para alcançar um resultado similar sem o metamaterial.
À esquerda, exame realizado com o metamaterial magnético. À direita, sem o metamaterial.
Conclui-se que o desenvolvimento de metamateriais magnéticos validam sua aplicação à ressonância magnética, podendo ser utilizados para promover melhorias eficientes na qualidade de aquisição e na resolução de imagem.
