Breve comentário - Anderson O.de Sampaio
Como um equipamento é capaz de mapear nosso cérebro e outros partes do corpo, como a ressonância magnética ? Lendo um artigo na revista Scientific American : Corpo e Mente meu deu um nossa de como isso é possível a hemoglobina do sangue possui propriedades magnéticas, mas para você terem um nossa de como realmente funciona encontrei um artigo sobre os fundamentos dessa tecnologia e como funciona.
Autores do artigo
R. Gattass 1, J. Moll 2,
P. A. Andreiuolo 2, M. F. Farias 1 e P. H. Feitosa
1
Instituto de Biofísica Carlos
Chagas Filho /UFRJ 1, LABS
Exames Complementares em Medicina 2
Fundamentos da Ressonância Magnética
Nuclear:
A imagem por ressonância magnética
(IRM) é o resultado de sinais de freqüência de rádio
liberados por núcleos de peso atômico par quando voltam ao
seu estado de repouso depois de serem alinhados por um pulso magnético
forte e homogêneo. No cérebro, o núcleo do átomo
de hidrogênio da água é a principal fonte de sinal
na IRM. A leitura do sinal em momentos distintos permite visualizar diferencialmente
substância cinzenta de substância branca e de fluido cérebrospinal.
Ossos densos, que contém pouca água, são invisíveis
em tais imagens.
Fundamentos Físicos
O núcleo atômico produz
um sinal de IRM da seguinte forma. Quando elementos com um peso atômico
par, como o hidrogênio, são expostos a um campo magnético
estático, forte e homogêneo, os núcleos dos átomos
se comportam como magnetos e seus spins se alinham na direção
do campo aplicado (Fig 5a). O alinhamento dos spins dos núcleos
pode ser perturbado por um pulso curto de ondas de rádio (RF) que
serve para tirar os spins do núcleo de sua orientação
paralela ao campo magnético e para fornecer a energia necessária
para movimentos do tipo giroscópio dos spins dos núcleos,
denominados de precessão. Quando o pulso RF é
apagado, o núcleo tende a voltar para sua situação
original e, assim fazendo, libera energia em forma de ondas de rádio(Fig.5b)
A freqüência dessas ondas de rádio são distintas
para diferentes espécies de átomos, assim como para um dado
átomo em diferentes meios químicos ou físicos. Portanto,
os núcleos ressonantes tornam-se transmissores de ondas de rádio
com freqüências características e revelam sua presença
no tecido pelos seus sinais RF. Núcleos diferentes absorvem energia
de ondas de rádio de freqüência diferente. A habilidade
do núcleo atômico de absorver energia de ondas de rádio
é denominada ressonância magnética nuclear.
O núcleo atômico, tendo absorvido energia pelas ondas de rádio
aplicadas externamente, libera esta energia como um sinal ao retornar ao
seu estado de menor energia. A taxa com a qual um núcleo volta ao
seu estado de energia mais baixa é chamada de relaxação
e é inicialmente descrito por sua constante de tempo (T).
Há dois tipos de relaxação de importância em
IRM: relaxação
spin-lattice (rotação-quadratura)
ou T1 e relaxação spin-spin (rotação-rotação)
ou T2. Para um átomo em particular, esses tempos de
relaxação variam de composto para composto. Por exemplo,
o hidrogênio tem um tempo de relaxação muito mais curto
em lipídios (ou gorduras) do que na água. Tempos de relaxação
podem também variar de acordo com a condição local
do tecido, tais como, água no fluido cerebrospinal e água
no parênquima cerebral. Note que como os tempos de relaxação
são influenciados pelas condições locais do tecido,
ao enfatizar um tempo de relaxação na imagem pode-se tanto
discriminar entre tecidos normais de varias composições,
assim como limitar alterações estruturais do tecido causadas
por processos patológicos. Por exemplo, a diferença entre
substâncias branca e cinzenta é melhor visualizada por imagens
que enfatizam T1, enquanto o fluido cerebrospinal é bastante
visível em imagens que enfatizam T2. Imagens podem ser geradas
para visualizar tanto a distribuição de um tempo específico
de relaxação quanto a concentração real de
um núcleo atômico em particular. Em IRM melhores contrastes
são obtidos para as imagens representando tecidos com tempo de relaxação
diferentes do que diferentes concentrações de prótons.
Por exemplo, a diferença nos tempos de relaxação das
substâncias brancas ou cinzentas e do fluido cerebrospinal são
muito maiores que as diferenças entre suas concentrações
de prótons (da água) nesses tecidos.
Ressonância Magnética Funcional
Nos últimos cinco anos a evolução
dos magnetos supercondutores usados para a ressonância magnética
(RM), das bobinas e das seqüências de pulso com capacidade de
gerar altos gradientes com excelente homogeneidade de campo nos três
planos, permitiu que a Ressonância Magnética Funcional (RMF)
se estabelecesse como uma das ferramentas mais poderosas, rápidas
e eficazes no campo da Neurociência.
Com o nascimento dessa técnica
surgiu um método não invasivo capaz de mapear funcionalmente
as diferentes áreas corticais. Apesar de originalmente descrita
como por Belliveau e colaboradores em 1991,como discreta alteração
do sinal da área ativada após administração
de contraste intravenoso paramagnético, posteriormente os achados
foram reproduzidos sem a necessidade desse. A técnica BOLD (blood
oxygen level dependent contrast) baseia-se nas propriedades dia ou
paramagnéticas da oxi e desoxiemoglobina, respectivamente, e nas
variações em suas concentrações relativas nas
áreas onde ocorre aumento do fluxo sanguineo (Fig 6) decorrente
da ativação neural (Ogawa et al. , 1990, 1993).
O aparecimento recente do mapeamento
funcional por ressonância magnética através da manipulação
do contraste intrínseco representado pelas propriedades magnéticas
da hemoglobina (Fig.6b) permite a detecção de alterações
hemodinâmicas locais relacionadas a eventos neurais. A atividade
neural acarreta elevação do fluxo sanguineo local por mecanismos
que envolvem a liberação de oxido nítrico, um gás
vasodilatador difusível (Fig.6c). Como o aumento do aporte de sangue
arterial nessa região supera em muito a discreta elevação
da extração de oxigênio,pelo tendo que está
mais ativada, no balanço final, há um aumento da concentração
local de oxihemoglobina, que é diamagnética,
em detrimento da redução da concentração de
desoxi-hemoglobina. A desoxi-hemoglobina tem propriedade paramagnética,
por possuir dois elétrons não pareados, o que gera grande
susceptibilidade magnética local, levando a perda de sinal na IMR.
O efeito final na imagem consiste em aumento da intensidade do sinal nas
áreas ativas, quando as imagens de ativação são
subtraídas das de repouso. A magnitude dessa diferença de
sinal é pequena, na faixa de 1-5%, e só pode ser determinada
após cálculo estatístico da correlação
da variação da intensidade do sinal nas fases de controle
e estimulação. Essa técnica, BOLD (por ressonância
magnética funcional) é a base da maioria das investigações
em neurociência. feitas com RMF.
Bibliografia citada:
Belliveau JW, Kennedy DN, McKinstry
RC, et al. Functional mapping of the human visual córtex by magnetic
resonance imaging. Science 1991: 254:716-719.
Binder JR, Rao SM, Hammeke TA, et al.
Lateralized human brain language systems demonstrated by task subtraction
functional magnetic resonance imaging. Arch Neurol, vol.52, 1995; 593-601.
Ogawa S, Menon RS, Tank DW, et al.
Functional brain mapping by blood oxigenation level-dependent contrast
magnetic resonance imaging. Biophys J 1993; 64:803-812.
Ogawa S, Lee TM, Kay AR, et al. Brain
magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxigenation.
Proc Natl Acad Sci USA 1990; 94:68-78.
Fonte: http://www.cerebromente.org.br/n13/tecnologia/ressonancia.htm
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