Para o abismo. Lester Lefkowitz/Escolha do fotógrafo/Getty Images Dr. Raymond Damadian, médico e cientista, trabalhou durante anos tentando produzir uma máquina que pudesse escanear o corpo de forma não invasiva com o uso de ímãs. Junto com alguns estudantes de pós-graduação, ele construiu um ímã supercondutor e uma bobina de fios de antena. Como ninguém queria ser o primeiro nesta engenhoca, Damadian se ofereceu para ser o primeiro paciente.
Quando ele subiu, porém, nada aconteceu. Damadian estava pensando em anos desperdiçados em uma invenção fracassada, mas um de seus colegas sugeriu corajosamente que ele poderia ser grande demais para a máquina. Um esbelto estudante de pós-graduação se ofereceu para tentar e, em 3 de julho de 1977, foi realizado o primeiro exame de ressonância magnética em um ser humano. Demorou quase cinco horas para produzir uma imagem, e a máquina original, chamada de “Indomável”, agora é propriedade do Smithsonian Institution.
Em apenas algumas décadas, o uso da ressonância magnética (Ressonância magnética ) scanners cresceu tremendamente. Os médicos podem solicitar exames de ressonância magnética para ajudar a diagnosticar esclerose múltipla, tumores cerebrais, ligamentos rompidos, tendinite, câncer e derrames, para citar apenas alguns. Uma ressonância magnética é a melhor maneira de ver o interior do corpo humano sem cortá-lo.
Isso pode ser pouco reconfortante para você quando estiver se preparando para um exame de ressonância magnética. Você perde suas joias e cartões de crédito e faz perguntas detalhadas sobre todos os instrumentos metálicos que pode ter dentro de você. Você é colocado em uma pequena laje e empurrado para dentro de um buraco que dificilmente parece grande o suficiente para uma pessoa. Você está sujeito a ruídos altos e precisa ficar perfeitamente imóvel, ou eles farão isso com você de novo. E a cada minuto, você não consegue deixar de se perguntar o que está acontecendo com seu corpo enquanto ele está nesta máquina. Será que esta provação é realmente melhor do que outra técnica de imagem, como um raio X ou uma tomografia computadorizada? O que Raymond Damadian fez?
Conteúdo
Ímãs de ressonância magnética:os principais participantes
As outras partes de uma máquina de ressonância magnética
Átomos de hidrogênio e momentos magnéticos
O que mais está acontecendo em uma ressonância magnética?
Imagens de ressonância magnética e como são feitas
Preocupações de segurança em ressonância magnética
Ímãs de ressonância magnética:os principais atores
Os componentes de um sistema de ressonância magnética HowStuffWorks.com Os scanners de ressonância magnética variam em tamanho e formato, e alguns modelos mais recentes têm um maior grau de abertura nas laterais. Ainda assim, o design básico é o mesmo, e o paciente é empurrado para dentro de um tubo com apenas 60 centímetros de diâmetro [fonte:Hornak]. Mas o que há aí?
O maior e mais importante componente de um sistema de ressonância magnética é o ímã. Há um tubo horizontal – o mesmo por onde o paciente entra – que passa pelo ímã da frente para trás. Este tubo é conhecido como furo . Mas este não é apenas um íman qualquer – estamos a lidar com um sistema incrivelmente forte, capaz de produzir um campo magnético grande e estável.
A força de um ímã em um sistema de ressonância magnética é avaliada usando uma unidade de medida conhecida como tesla . Outra unidade de medida comumente usada com ímãs é o gauss (1 tesla =10.000 gauss). Os ímãs em uso hoje em sistemas de ressonância magnética criam um campo magnético de 1,5 tesla a 7,0 tesla, ou 15.000 a 70.000 gauss. Quando você percebe que o campo magnético da Terra mede 0,5 gauss, você pode ver o quão poderosos são esses ímãs.
A maioria dos sistemas de ressonância magnética usa um ímã supercondutor , que consiste em muitas bobinas ou enrolamentos de fio através dos quais passa uma corrente elétrica, criando um campo magnético de até 2,0 tesla. Manter um campo magnético tão grande requer uma grande quantidade de energia, o que é conseguido pela supercondutividade , ou reduzindo a resistência nos fios para quase zero. Para fazer isso, os fios são continuamente banhados em hélio líquido a 452,4 graus abaixo de zero Fahrenheit (269,1 abaixo de zero graus Celsius) [fonte:Coyne]. Este frio é isolado por vácuo. Embora os ímãs supercondutores sejam caros, o forte campo magnético permite imagens da mais alta qualidade e a supercondutividade mantém a operação econômica do sistema.
As outras partes de uma máquina de ressonância magnética
Dois outros ímãs são usados em sistemas de ressonância magnética em uma extensão muito menor. Ímãs resistivos são estruturalmente semelhantes a ímãs supercondutores, mas não possuem o hélio líquido. Esta diferença significa que requerem uma enorme quantidade de eletricidade, tornando proibitivamente caro operar acima do nível de 0,3 Tesla. Ímãs permanentes têm um campo magnético constante, mas são tão pesados que seria difícil construir um que pudesse sustentar um grande campo magnético.
Existem também três ímãs de gradiente dentro da máquina de ressonância magnética. Esses ímãs têm uma resistência muito menor em comparação com o campo magnético principal; eles podem variar em resistência de 180 gauss a 270 gauss. Enquanto o ímã principal cria um campo magnético intenso e estável ao redor do paciente, os ímãs gradientes criam um campo variável, que permite a varredura de diferentes partes do corpo.
Outra parte do sistema de ressonância magnética é um conjunto de bobinas que transmitem ondas de radiofrequência para o corpo do paciente. Existem diferentes bobinas para diferentes partes do corpo:joelhos, ombros, pulsos, cabeças, pescoços e assim por diante. Essas bobinas geralmente se adaptam ao contorno da parte do corpo que está sendo fotografada, ou pelo menos ficam muito próximas dela durante o exame. Outras partes da máquina incluem um sistema de computador muito poderoso e uma mesa de paciente, que desliza o paciente para dentro do furo. O fato de o paciente entrar primeiro com a cabeça ou com os pés é determinado pela parte do corpo que precisa ser examinada. Quando a parte do corpo a ser escaneada estiver exatamente no centro, ou isocentro , do campo magnético, a varredura pode começar.
O que acontece durante uma varredura? Descubra a seguir. Desenvolvimentos de ressonância magnética Os aparelhos de ressonância magnética estão evoluindo para serem mais amigáveis ao paciente. Por exemplo, muitas pessoas claustrofóbicas simplesmente não suportam os limites apertados e o espaço pode não acomodar pessoas obesas. Existem scanners mais abertos, que permitem maior espaço, mas essas máquinas têm campos magnéticos mais fracos, o que significa que pode ser mais fácil não detectar tecidos anormais. Também estão sendo desenvolvidos scanners muito pequenos para imagens de partes específicas do corpo. Outros avanços estão sendo feitos no campo da ressonância magnética. Ressonância magnética funcional (fMRI ), por exemplo, cria mapas cerebrais da atividade das células nervosas segundo a segundo e está ajudando os pesquisadores a entender melhor como o cérebro funciona. Angiografia por ressonância magnética (MRA ) cria imagens de sangue, artérias e veias fluindo em praticamente qualquer parte do corpo.
Esses átomos de hidrogênio têm um forte momento magnético , o que significa que num campo magnético, eles se alinham na direção do campo. Como o campo magnético desce diretamente pelo centro da máquina, os prótons de hidrogênio se alinham de modo que apontam para os pés ou para a cabeça do paciente. Cerca de metade vai em cada sentido, de modo que a grande maioria dos prótons se anulam - isto é, para cada átomo alinhado em direção aos pés, um está alinhado em direção à cabeça. Apenas alguns prótons em cada milhão não são cancelados. Isto não parece muito, mas o grande número de átomos de hidrogênio no corpo é suficiente para criar imagens extremamente detalhadas. São com esses átomos incomparáveis que estamos preocupados agora.
O que mais está acontecendo em uma ressonância magnética?
Em seguida, o aparelho de ressonância magnética aplica um pulso de radiofrequência (RF) isso é específico apenas para o hidrogênio. O sistema direciona o pulso para a área do corpo que queremos examinar. Quando o pulso é aplicado, os prótons incomparáveis absorvem a energia e giram novamente em uma direção diferente. Esta é a parte de “ressonância” da ressonância magnética. O pulso de RF os força a girar em uma frequência específica, em uma direção específica. A frequência específica de ressonância é chamada de frequência de Larmour e é calculado com base no tecido específico que está sendo visualizado e na força do campo magnético principal.
Aproximadamente ao mesmo tempo, os três ímãs gradientes entram em ação. Eles estão dispostos de tal maneira dentro do ímã principal que, quando são ligados e desligados rapidamente de uma maneira específica, alteram o campo magnético principal em nível local. O que isto significa é que podemos escolher exatamente de qual área queremos uma foto; esta área é chamada de "fatia". Pense em um pão com fatias finas de alguns milímetros – as fatias na ressonância magnética são muito precisas. Os cortes podem ser obtidos de qualquer parte do corpo em qualquer direção, dando aos médicos uma enorme vantagem sobre qualquer outra modalidade de imagem. Isso também significa que você não precisa se mover para que a máquina obtenha uma imagem de uma direção diferente – a máquina pode manipular tudo com os ímãs gradientes.
Mas a máquina faz um barulho enorme durante uma varredura, que soa como uma martelada rápida e contínua. Isso se deve ao aumento da corrente elétrica nos fios dos ímãs gradientes sendo opostos pelo campo magnético principal. Quanto mais forte for o campo principal, mais alto será o ruído gradiente. Na maioria dos centros de ressonância magnética, você pode trazer um tocador de música para abafar o barulho, e os pacientes recebem protetores de ouvido.
Quando o pulso de RF é desligado, os prótons de hidrogênio retornam lentamente ao seu alinhamento natural dentro do campo magnético e liberam a energia absorvida pelos pulsos de RF. Ao fazer isso, eles emitem um sinal que as bobinas captam e enviam para o sistema do computador. Mas como é que este sinal é convertido numa imagem que significa alguma coisa?
Imagens de ressonância magnética e como são feitas
Os médicos examinam os contrastes em uma ressonância magnética. Ron Levine/Banco de Imagens/Getty Images O scanner de ressonância magnética pode detectar um ponto muito pequeno dentro do corpo do paciente e perguntar, essencialmente:"Que tipo de tecido você é?" O sistema percorre o corpo do paciente ponto por ponto, construindo um mapa dos tipos de tecidos. Em seguida, integra todas essas informações para criar imagens 2D ou modelos 3D com uma fórmula matemática conhecida como transformada de Fourier . O computador recebe o sinal dos prótons giratórios como dados matemáticos; os dados são convertidos em uma imagem. Essa é a parte de “imagem” da ressonância magnética.
O sistema de ressonância magnética usa contraste injetável , ou corantes, para alterar o campo magnético local no tecido que está sendo examinado. Os tecidos normais e anormais respondem de maneira diferente a esta ligeira alteração, dando-nos sinais diferentes. Estes sinais são transferidos para as imagens; um sistema de ressonância magnética pode exibir mais de 250 tons de cinza para representar a variação do tecido [fonte:Coyne]. As imagens permitem que os médicos visualizem melhor os diferentes tipos de anormalidades teciduais do que sem o contraste. Sabemos que quando fazemos “A”, o tecido normal se parecerá com “B” – caso contrário, pode haver uma anormalidade.
Um raio-X é muito eficaz para mostrar aos médicos um osso quebrado, mas se eles quiserem observar os tecidos moles de um paciente, incluindo órgãos, ligamentos e sistema circulatório, provavelmente desejarão uma ressonância magnética. E, como mencionamos na última página, outra grande vantagem da ressonância magnética é sua capacidade de gerar imagens em qualquer plano. A tomografia computadorizada (TC), por exemplo, é limitada a um plano, o axial plano (na analogia do pão, o plano axial seria como um pão normalmente é fatiado). Um sistema de ressonância magnética pode criar imagens axiais, bem como imagens sagitais (cortando o pão lado a lado no sentido do comprimento) e coronal (pense nas camadas de um bolo de camadas), ou qualquer grau intermediário, sem que o paciente se mova.
Mas para essas imagens de alta qualidade, o paciente não consegue se mover muito. As varreduras de ressonância magnética exigem que os pacientes permaneçam imóveis por 20 a 90 minutos ou mais. Mesmo um movimento muito leve da peça que está sendo digitalizada pode causar imagens distorcidas que terão de ser repetidas. E esse tipo de qualidade tem um custo alto; Os sistemas de ressonância magnética são muito caros para adquirir e, portanto, os exames também são muito caros.
Mas existem outros custos? E a segurança do paciente?
Preocupações com a segurança da ressonância magnética
Este paciente foi liberado para decolagem. Plush Studios/Blend Images/Getty Images Talvez você esteja preocupado com o impacto a longo prazo de ter todos os seus átomos misturados, mas quando você sai do campo magnético, seu corpo e sua química voltam ao normal. Não há riscos biológicos conhecidos para os seres humanos decorrentes da exposição a campos magnéticos com a intensidade usada hoje em imagens médicas. O fato de os sistemas de ressonância magnética não utilizarem radiação ionizante, como fazem outros dispositivos de imagem, é um conforto para muitos pacientes, assim como o fato de os materiais de contraste de ressonância magnética terem uma incidência muito baixa de efeitos colaterais. A maioria das instalações prefere não realizar imagens de mulheres grávidas, devido à pesquisa limitada dos efeitos biológicos dos campos magnéticos no feto em desenvolvimento. A decisão de fazer ou não o exame de uma paciente grávida é feita caso a caso, com consulta entre o radiologista de ressonância magnética e o obstetra da paciente.
No entanto, a sala de ressonância magnética pode ser um local muito perigoso se precauções estritas não forem observadas. Cartões de crédito ou qualquer outra coisa com codificação magnética serão apagados. Objetos metálicos podem se tornar projéteis perigosos se forem levados para a sala de exame. Por exemplo, clipes de papel, canetas, chaves, tesouras, joias, estetoscópios e quaisquer outros objetos pequenos podem ser retirados dos bolsos e do corpo sem aviso prévio, momento em que voam em direção à abertura do ímã em velocidades muito altas.
Objetos grandes também representam um risco – baldes de esfregões, aspiradores de pó, suportes intravenosos, macas de pacientes, monitores cardíacos e inúmeros outros objetos foram todos puxados para os campos magnéticos da ressonância magnética. Em 2001, um menino submetido a um exame morreu quando um tanque de oxigênio foi puxado para dentro do furo magnético [fonte:McNeil]. Certa vez, uma pistola voou do coldre de um policial, e a força fez com que a arma disparasse. Ninguém ficou ferido.
Para garantir a segurança, os pacientes e a equipe de suporte devem ser cuidadosamente examinados quanto à presença de objetos metálicos antes de entrarem na sala de exame. Muitas vezes, porém, os pacientes têm implantes dentro deles, o que torna muito perigoso para eles estarem na presença de um forte campo magnético. Esses incluem:
Fragmentos metálicos nos olhos, que são muito perigosos, pois mover esses fragmentos pode causar danos oculares ou cegueira
Marca-passos, que podem funcionar mal durante um exame ou até mesmo perto da máquina
O aneurisma fica preso no cérebro, o que pode romper a própria artéria onde foi colocado para reparar se o ímã os mover.
Implantes dentários, se magnéticos
A maioria dos implantes cirúrgicos modernos, incluindo grampos, articulações artificiais e stents, são feitos de materiais não magnéticos e, mesmo que não o sejam, podem ser aprovados para digitalização. Mas informe o seu médico, pois alguns equipamentos ortopédicos na área do exame podem causar distorções na imagem.
Perguntas Frequentes
Qual é a diferença entre ressonância magnética e tomografia computadorizada?
A diferença entre a ressonância magnética e a tomografia computadorizada é que a ressonância magnética usa ondas magnéticas para produzir imagens do corpo, enquanto a tomografia computadorizada usa raios X para produzir imagens.
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Tutor de ressonância magnética
Simplesmente Física
Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético
Fontes
Berman, Phyllis. "Como evitar aquela sensação de estar enterrado vivo." Forbes. 28 de fevereiro de 1994.
Coyne, Kristen Eliza. "MRI:uma visita guiada." Laboratório Nacional de Alto Campo Magnético. (6 de agosto de 2008)http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/mri/
Damadian, Raymond V. "A história da ressonância magnética." Postagem de sábado à noite. Maio/junho de 1994.
Hornak, Joseph P. "Noções básicas de ressonância magnética." 1996. (6 de agosto de 2008)http://www.cis.rit.edu/people/faculty/hornak
Kirby, David. "Pacientes adotam nova geração de máquinas de imagem." New York Times. 8 de maio de 2001. (6 de agosto de 2008)http://query.nytimes.com/gst/fullpage.html?res=9C0CE0DE163BF93BA35756C0A9679C8B63
McNeil, Donald G. Jr. "Ímãs fortes de ressonância magnética citados em acidentes." New York Times. 19 de agosto de 2005. (6 de agosto de 2008)http://www.nytimes.com/2005/08/19/health/19magnet.html
Wakefield, Julie. "A ressonância magnética 'indomável'." Smithsoniano. Junho de 2000.
Woodward, Peggy. "MRI para tecnólogos." Profissional McGraw-Hill. 2000. (6 de agosto de 2008)http://books.google.com/books?id=fR5u5u1hwFkC&printsec=frontcover
