Como funciona a Ressonância Nuclear Magnética Funcionalpor Stephanie Watson - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Neste artigo1. Introdução a Como funciona a Ressonância Nuclear Magnética Funcional (RNMf)

2. Como a RNMf escaneia o cérebro?

3. Imagem por RNMf: como é feita?

4. Análise da RNMf: como é utilizada?

5. Quais são as vantagens e desvantagens da RNMf?

6. Mais informações

7. Veja todos os artigos sobreEquipamentos médicos

Introdução a Como funciona a Ressonância Nuclear Magnética Funcional (RNMf)A tecnologia médica evoluiu tanto nos últimos anos que, hoje, os exames por imagem conseguem cortar o corpo em fatias extremamente finas obtendo imagens e criando modelos tridimensionais de órgãos e tecidos para descobrir anormalidades e diagnosticar

© istockphoto.com / Scott Hirko

Visão geral de um aparelho de ressonância magnética

doenças. Entretanto, um tipo relativamente novo de exame chamado  ressonância nuclear magnética funcional(RNMf) leva a tecnologia um passo além. Ele não apenas consegue ajudar a diagnosticar doençascerebrais, como também permite que os médicos entrem em nossos processos mentais para determinar o que estamos pensando e sentindo. A RNMf ainda pode ser capaz de detectar se estamos falando a verdade.O exame se baseia na mesma tecnologia da ressonância nuclear magnética (RNM) - um teste não-invasivo que utiliza um forte campo magnético e ondas de rádio para criar imagens detalhadas do corpo. Mas em vez disso, a RNMf analisa o fluxo sanguíneo no cérebro para detectar as áreas de atividade. Essas mudanças no fluxo, que são capturadas em um computador, ajudam os médicos a compreender melhor a forma como o cérebro funciona.

O conceito por trás de RNM existe desde o início do século 20. E no início da década de 30, Isidor Isaac Rabi, físico da Universidade de Columbia, fez experimentos com as propriedades magnéticas dos átomos. Ele descobriu que um campo magnético associado a ondas de rádio fazia com que os núcleos dos átomos "se movessem", uma propriedade conhecida hoje comoressonância magnética. Em 1944, Rabi ganhou o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho pioneiro.

Na década de 70, Paul Lauterbur, professor de química da Universidade Estadual de Nova Iorque, e Peter Mansfield, professor de física da Universidade de Nottingham, na Inglaterra, usaram individualmente a ressonância magnética como base para o desenvolvimento de uma nova técnica diagnóstica chamada de ressonância nuclear magnética. O primeiro scanner de RNM comercial foi produzido em 1980.

Então, no início da década de 90, o físico Seiji Ogawa - que estava trabalhando na Bell Laboratories, em Nova Jersey - descobriu, enquanto realizava estudos com animais, que a hemoglobina pobre em oxigênio (a molécula no sangue que conduz o oxigênio) era afetada por um campo magnético de forma diferente da hemoglobina rica em oxigênio. O físico percebeu que podia usar esses contrastes na quantidade de oxigênio do sangue para mapear as imagens da atividade cerebral em um exame normal de RNM.

A ideia básica por trás da descoberta de Ogawa foi proposta mais de meio século antes pelo químico Linus Pauling. Na década de 30, Pauling descobriu que a reação do sangue rico em oxigênio e do sangue pobre em oxigênio à força de um campo magnético era diferente em até 20%. Na RNMf, a localização dessas diferenças permite que os cientistas determinem as partes do cérebro que estão sendo irrigadas por sangue e por isso são mais ativas.

Como a RNMf escaneia o cérebro?

A RNMf baseia-se na ideia de que o sangue que carrega o oxigênio dospulmões se comporta de forma diferente, isso em um campo magnético, do que o sangue que já liberou seu oxigênio às células. Em outras palavras, o sangue rico em oxigênio e o sangue pobre em oxigênio possuem uma ressonância magnética diferente. Os cientistas sabem que áreas mais ativas do cérebro recebem mais sangue oxigenado. A RNMf captura esse fluxo sanguíneo elevado para localizar onde há maior atividade. A medida do fluxo e volume de sangue e do uso de oxigênio é chamada de sinal BOLD (nível dependente de oxigênio no sangue).

O aparelho de ressonância magnética é uma parte cara do equipamento (custa entre US$ 500.000 e US$ 2 milhões), que visualiza o cérebro usando uma combinação de ondas de

© istockphoto.com / james steidl

Técnico monitora um exame de ressonância magnética

rádio e um campo magnético incrivelmente poderoso [fonte: Pesquisa de Frost & Sullivan (em inglês)]. O típico scanner de RNM da pesquisa possui uma força de três teslas - cerca de 50 mil vezes mais forte que o campo magnético da Terra [fonte:Universidade de Oxford (em inglês)].

Ao deitar dentro da cavidade cilíndrica de um aparelho de ressonância magnética, ele aponta ondas de rádio para os prótons - partículas eletricamente carregadas nos núcleos dos átomos de hidrogênio - na área do corpo a ser estudada. À medida que o campo magnético atinge os prótons, eles se alinham. Então, a máquina libera uma curta rajada de ondas de rádio, que atinge os prótons fora do alinhamento. Quando isso acaba, os prótons voltam a se alinhar, e à medida que o fazem, liberam sinais que a RNMf captura. Os prótons nas áreas do sangue oxigenado produzem os sinais mais fortes.

Um computador processa esses sinais em uma imagem tridimensional do cérebro que os médicos podem examinar de muitos ângulos diferentes. A atividade cerebral é  mapeada  em quadrados chamados voxels. E cada um representa milhares de células nervosas (neurônios). A cor é adicionada à imagem para criar um mapa das áreas mais ativas no cérebro.

Imagem por RNMf: como é feita?

Geralmente, um exame de RNMf é realizado em um paciente externo (em inglês). Isso significa que você vai até o hospital para fazer o exame e sai mais tarde. Durante o teste, você pode usar o avental do hospital ou suas próprias roupas, mas não pode levar para a sala nenhum metal (zíper, grampo, pino, óculos), pois pode interferir no aparelho.

Durante o exame, você fica deitado em uma mesa. Sua cabeça pode ser presa por um cinto para que fique imóvel. Então, você desliza - com a cabeça erguida - para dentro do aparelho de ressonância cilíndrico. Talvez você tenha que usar tampões de ouvido, pois ele costuma ser muito barulhento.

Enquanto a máquina está escaneando seu cérebro, você será solicitado a realizar alguma tarefa que aumente o fluxo sanguíneo oxigenado a uma parte específica do cérebro. Por exemplo, bater de leve com o polegar nos outros dedos, olhar imagens ou responder a perguntas em uma tela de computador. O exame pode durar de alguns minutos a mais de uma hora. E depois de concluído, um radiologista interpretará os resultados.

Embora um teste de RNMf não utilizeradiação, o forte campo magnético e exposição a ondas de rádio podem não ser recomendados para certos grupos de pessoas, como:

gestantes ; portadores de desfibrilador interno ou marcapasso; portadores de válvulas de coração artificial ou próteses (em inglês); portadores de implantes cocleares; pacientes com cateter de infusão; portadores de grampos para aneurismas cerebrais;

A RNMf consegue dizer se você está mentindo?

Embora o teste do detector de mentiras funcione relativamente bem, os cientistas estão em busca de métodos de detecção de mentira mais precisos, e um deles é a RNMf. Em um estudo apresentado na Sociedade de Neurociências, pesquisadores deram a algumas pessoas uma carta de baralho e pediram que elas mentissem enquanto estavam sendo submetidas a um exame de RNMf. Ao mentirem, certas áreas de tomada de decisão de seus cérebros "acenderam" [fonte: Scientific American (em inglês)]. Isso aparentemente está levando a evidências de que a RNMf pode capturar declarações falsas. Entretanto, muitos pesquisadores afirmam que isso não prova que é um detector de mentiras preciso, pois as áreas cerebrais que correspondem à mentira também se envolvem em vários outros processos do pensamento. São necessárias mais pesquisas sobre a tecnologia para garantir que ela não acuse por engano um inocente com base na má interpretação dos sinais do cérebro. Leia A ressonância magnética pode funcionar como um detector de mentiras? para saber mais.

mulheres com DIU (dispositivo intra-uterino); portadores de pinos de metal, parafusos, placas ou grampos cirúrgicos.

Análise da RNMf: como é utilizada?

O uso mais básico da RNMf é semelhante ao da RNM - descobrir tecidos lesados ou doentes (nesse caso, no cérebro). Por exemplo, a RNMf pode ser usada para monitorar o crescimento de tumores cerebrais, determinar o seu funcionamento após um derrame, diagnosticar a doença de Alzheimer e descobrir o local de origem dos acidentes vasculares cerebrais.

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Série de imagens do cérebro obtidas em um exame de ressonância magnética

Os cientistas também estão investigando várias outras possíveis aplicações da RNMf, como:

Mapeamento do cérebro. Essa aplicação determina as partes cerebrais que desempenham funções específicas. Por exemplo, os pesquisadores estão tentando identificar as regiões do cérebro que lidam com a dor para criar terapias mais eficazes contra ela. Outros especialistas estão analisando o local, no cérebro, onde o tempo é percebido para criar novos tratamentos para pessoas que têm dificuldade com a percepção do tempo.

Planejamento de cirurgia. Quando um paciente precisa se submeter a uma cirurgia para a retirada de um tumor cerebral, por exemplo, os médicos podem primeiro fazer um exame do cérebro para determinar exatamente o local a ser operado, de modo que não afete funções cerebrais importantes.

Análise de emoções. A Ressonância Nuclear Magnética funcional pode ajudar os cientistas a compreenderem melhor a natureza da tristeza e de outras emoções. Em um experimento, pesquisadores da UCLA realizaram exames de RNMf em mulheres que tinham perdido há pouco tempo um parente próximo por câncer de mama. Eles descobriram diferenças significativas na atividade cerebral quando elas olharam fotos desses familiares, com base no tipo de tristeza que elas estavam sentindo. Enquanto as mulheres com uma "tristeza comum" apresentaram atividade nas áreas do cérebro que processam a dor emocional, as com uma tristeza mais prolongada ou "complicada" tiveram também atividade maior nas áreas do cérebro associadas ao prazer, vícios e recompensas, sugerindo que a lembrança de seus parentes estava estimulando sentimentos de dor ou prazer [fonte: UCLA (em inglês)].

Pesquisa de mercado. Os anunciantes já questionaram os clientes sobre como se sentem com os produtos e como as propagandas influenciam suas decisões de compra. Agora, eles conseguem ver essas reações analisando diretamente o cérebro dos consumidores. Em um estudo de pesquisa de mercado, a agência de propaganda Arnold Worldwide, com sede em Boston, mostrou várias imagens a seis homens - todos usuários de uísque - durante o exame de seus cérebros para verificar a reação de cada um a um novo anúncio de Jack Daniels. A RNMf não é a forma mais barata de avaliar essas campanhas de publicidade - pode custar de US$ 50 mil a US$ 100 mil para realizar um estudo (se comparado a cerca de US$ 4 mil para um grupo focal) - mas os anunciantes dizem que esse exame lhes dá um tipo totalmente novo de percepção sobre o comportamento do consumidor [fonte: Business Week].

Quais são as vantagens e desvantagens da RNMf?

A grande vantagem da RNMf é que não faz uso de radiação, como os raios X, a tomografia computadorizada e a tomografia por emissão de pósitrons(PET, sigla em inglês). Se feita corretamente, ela não apresenta praticamente nenhum risco. O exame pode avaliar o funcionamento cerebral de forma segura, eficaz e não-invasiva. É fácil de usar e as imagens produzidas são de alta resolução (com detalhes milimétricos). Além disso, se comparada aos métodos tradicionais de questionário para avaliação psicológica, a RNMf é muito mais objetiva.

No entanto, também apresenta desvantagens. Primeiro, é cara. Segundo, ela só consegue capturar uma imagem clara se a pessoa que está sendo examinada permanecer totalmente imóvel. E terceiro, os pesquisadores ainda são sabem completamente como ela funciona.

©2009 HowStuffWorks

A RNMf não consegue analisar as células cerebrais

A maior reclamação dos pesquisadores é que a RNMf consegue analisar apenas o fluxo sanguíneo no cérebro. Ela não consegue avaliar as atividades das células nervosas individuais (neurônios), que são críticas ao funcionamento mental. Cada parte do cérebro estudada é formada por milhares de neurônios individuais, cada um com uma história diferente para contar. Como certas áreas cerebrais que "acendem" na RNMf podem representar várias funções diferentes, é difícil dizer exatamente que tipo de atividade cerebral está sendo representada no exame.

Além disso, pode haver dificuldade na interpretação dos resultados de um exame de RNMf. Por exemplo, em um estudo realizado pelo pesquisador Marco Iacoboni, na UCLA,

quando foram mostradas a eleitores indecisos as palavras "democrata", "republicano" e "independente" foi ativada uma área do cérebro chamada amídala, indicando sentimentos de ansiedade e aversão. Mas os três termos também induziram atividade em áreas do cérebro associadas à recompensa, desejo e ligação. Então, como as pessoas se sentiram com essas expressões políticas - aborrecidas ou ligadas a elas? Os pesquisadores tiveram dificuldade em dizer com segurança [fonte: Scientific American (em inglês)].

Devido a essas desvantagens, alguns críticos defendem que a RNMf nada mais é do que uma versão de alta tecnologia da frenologia, pseudociência do século 19 que dizia revelar a personalidade da pessoa com base exclusivamente no formato de seu crânio. No futuro, os pesquisadores esperam tornar a RNMf mais "científica", além de melhorar sua precisão concentrando-se nos neurônios individuais. E acreditam que registrando a atividade elétrica nos neurônios terão uma imagem mais completa e exata da atividade cerebral.

Artigos relacionados

Em português

Um aparelho de ressonância magnética também pode funcionar como um detector de mentiras?

Como funciona a geração de imagens por ressonância magnética Como funciona a tomografia computadorizada Como funciona a medicina nuclear Como funciona o cérebro Como funcionam os detectores de mentira

Mais links interessantes (em inglês)

Centro Médico da Universidade de Columbia Radiology Info Centro de RNM funcional do cérebro da Universidade de Oxford

Fontes (em inglês)

Adler, Jerry. "Inside the Grieving Brain; Memories of the person they missed prolonged their grief, giving them pleasure as well as pain". Newsweek. 4 de agosto de 2008, vol. 152, ed. 5.

Begley, Sharon. "Mind Reading is Now Possible; A computer can tell with 78 percent accuracy when someone is thinking about a hammer and not pliers". Newsweek, 21 de janeiro de 2008, vol. 151, pág. 22.

Columbia PICS. About functional MRI (General). http://www.fmri.org/fmri.htm

Centro de FMRIB, Universidade de Oxford. fMRI.http://www.fmrib.ox.ac.uk/education/fmri/introduction-to-fmri/introduction/

Pesquisa de Frost & Sullivan. "U.S. MRI Scanners and Coils Market". 21 de abril de 2006. http://www.frost.com/prod/servlet/report-brochure.pag?id=F501-01-00-00-00

"Functional MRI". Technology Review. 2001; 104: págs. 86-87. Jaffe, Eric. "My Brain is a Walnut: Inside an fMRI Machine". Slate. 10 de janeiro de

2008. http://www.slate.com/id/2134094/

McConnon, Aili. "If I Only Had a Brain Scan". Business Week, 22 de janeiro de 2007, ed. 4018, pág. 19.

Academia Nacional de Ciências. Magnetic Resonance Imaging.http://www.beyonddiscovery.org/content/view.article.asp?a=129

Perina, Kaja. "Truth Serum: Brain Scans May be Foolproof Lie Detectors". Psychology Today, janeiro/fevereiro de 2002, pág. 15.

Radiology Info. Functional MR Imaging (fMRI) - Brain.http://www.radiologyinfo.org/en/info.cfm?pg=fmribrain&bhcp=

Shermer, Michael. "The Brain is Not Modular: What fMRI Really Tells Us". Scientific American, 13 de maio de 2008. http://www.sciam.com/article.cfm?id=a-new-phrenology&print=true

Spinney, Laura. "The Mind Readers". New Scientist. 21 de setembro de 2002, Vol. 175, pág. 38.

Stix, Gary. "Can fMRI Really Tell If You're Lying?" Scientific American. 13 de agosto de 2008. http://www.sciam.com/article.cfm?id=new-lie-detector

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Como funciona a geração de imagens por ressonância magnética

IntroduçãoEm 3 de julho de 1977, ocorreu algo que mudaria o cenário da medicina moderna, embora mal tenha sido notado fora da comunidade de pesquisas médicas: foi feito o primeiro exame de ressonância magnética em um ser humano.

Foram necessárias quase cinco horas para produzir uma imagem. E se compararmos com os padrões atuais, as imagens eram bem feias. Dr. Raymond Damadian, médico e cientista, e seus colegas Dr. Larry Minkoff e Dr. Michael Goldsmith trabalharam durante sete longos anos para chegar a esse ponto. Eles chamaram a primeira máquina de "Indomável", numa forma de captar o espírito de sua luta para fazer o que todos diziam ser impossível.

Agora, essa máquina se encontra na Smithsonian Institution (Instituto Smithsonian). Até 1982, havia poucosaparelhos de ressonância magnética nos EUA. Hoje, há milhares. Hoje podemos gerar em segundos as mesmas imagens que levavam horas antigamente.

A tecnologia deste exame é bastante complicada e nem todos a compreendem bem. Neste artigo, você vai aprender como funciona uma dessas grandes e barulhentas máquinas de ressonância magnética. O que acontece com o seu corpo enquanto você está na máquina? O que você pode ver com ela e por que tem de ficar tão imóvel durante o exame? Você vai encontrar as respostas para essas e muitas outras perguntas aqui - não perca tempo!

 

O conceito básicoSe você já viu um aparelho de ressonância magnética, deve saber que o design básico da maioria deles é quase um cubo gigante. O cubo de um aparelho comum deve ter 2 m de altura x 2 m de largura x 3 m de comprimento, embora os modelos mais novos estejam ficando cada vez menores. Há um tubo horizontal que atravessa o magneto (ímã) da parte dianteira até a traseira. Esse tubo é uma espécie de vão do magneto. O paciente, deitado de costas, desliza para dentro do vão por meio de uma mesa especial. O que vai determinar se o paciente vai entrar primeiro com a cabeça ou com os pés, ou até onde o magneto irá, é o tipo de exame que será realizado. Embora os aparelhos venham em tamanhos e formatos diferentes, e os novos modelos possam ter uma certa abertura nas laterais, o design básico é o mesmo. Assim que a parte do corpo que deve ser examinada atinge o centro exato ou isocentro do campo magnético, o exame começa.

Foto cedida NASA

Um aparelho de ressonância

Em conjunto com os pulsos de energia das ondas de rádio, o aparelho pode selecionar um ponto bem pequeno dentro do corpo do paciente e perguntar a ele, "Que tipo de tecido você é?" O ponto pode ser um cubo com lados de meio milímetro. O aparelho de ressonância percorre cada ponto do corpo do paciente, construindo um mapa em 2-D ou 3-D dos tipos de tecido. Então, ele junta todas essas informações para criar imagens em 2-D ou modelos em 3-D.

Mas a verdade é que esse exame fornece uma visão sem igual do interior do corpo humano. O nível de detalhes que podemos ver é extraordinário quando comparado com qualquer outro tipo de exame de imagens. A ressonância magnética é o método preferido para o diagnóstico de muitos tipos de traumas e doenças devido à sua incrível capacidade depersonalizar o exame de acordo com o problema médico específico. Ao modificar os parâmetros dos exames, o aparelho de ressonância pode fazer com que tecidos do corpo apareçam de maneiras diferentes. E isso é muito útil para que o radiologista (que lê o exame) determine se algo visto é normal ou não. Se sabemos que ao fazer "A", o tecido normal terá a aparência "B", e se isso não acontecer, pode haver alguma anomalia. Os sistemas de ressonância magnética também podem fazer imagens do sangue circulando em praticamente qualquer parte do corpo. Isto nos permite realizar estudos que mostram o sistema arterial do corpo sem mostrar o tecido ao seu redor. E o que é mais impressionante, em muitos casos, o aparelho consegue fazer isto sem injeção de contraste, que é necessária na radiologia vascular.

Intensidade magnéticaPara entender como o aparelho de tomografia por ressonância magnética funciona, vamos começar pela palavra "magnética". O maior e mais importante componente em um sistema de ressonância magnética é o magneto. O magneto de um sistema de ressonância magnética é classificado por uma unidade de medida conhecida como tesla. Outra unidade de medida normalmente usada com magnetos é o gauss (1 tesla = 10 mil gauss). Os magnetos utilizados nos sistemas de ressonância magnética atualmente estão dentro da faixa de 0,5 a 2 tesla, ou de 5 mil a 20 mil gauss. Os campos magnéticos maiores do que 2 tesla não foram aprovados para uso médico, apesar de haver magnetos muito mais poderosos (até 60 tesla) sendo utilizados em pesquisas. Comparado com o campo magnético de 0,5 gauss da Terra, dá para ver a força desses magnetos.

Números assim ajudam a compreender racionalmente a força magnética, mas os exemplos diários também são úteis. O local do aparelho de tomografia por ressonância magnética pode ser um lugar perigoso se não tomarmos precauções muito severas. Objetos de metal podem se tornar projéteis perigosos se forem levados à sala de exames. Por exemplo, clipes de papel, canetas, chaves, tesouras, hemostatos, estetoscópios e quaisquer outros objetos pequenos podem ser puxados de bolsos e do corpo de repente, voando para a abertura do magneto (onde o paciente fica) a velocidades muito altas e ameaçando qualquer um que esteja na sala. Além disso, cartões de crédito, cartões de banco e qualquer outra coisa com tarjas magnéticas terão seus dados apagados pela maioria dos sistemas de ressonância magnética.

A força magnética exercida sobre um objeto aumenta exponencialmenteconforme ele se aproxima do ímã. Imagine ficar a 4,6 metros de distância do magneto com um chave inglesa grande na sua mão. Você pode sentir só um puxãozinho. Aí, você se aproxima uns dois passos e o puxão fica muito maior. Quando chegar a uma distância de 1 metro do magneto, a chave provavelmente vai ser puxada da sua mão. Quanto mais massa um objeto tiver, mais perigoso ele pode ser, já que a força com a qual ele é atraído será muito

Foto cedida NASA

Nesse exame, dá para ver claramente os pedaços

estilhaçados de um pulso humano após uma queda.

maior. Baldes, aspiradores de pó, tanques de oxigênio, macas, monitores cardíacos e vários outros objetos já foram puxados para dentro dos campos magnéticos de aparelhos de ressonância magnética. Dos casos que fiquei sabendo, o maior objeto a ser puxado foi uma pequena empilhadeira totalmente carregada (veja abaixo). Os objetos menores não são difíceis de tirar do magneto - basta usar a mão. Já os maiores podem precisar de uma alavanca ou talvez seja necessário desligar o campo magnético.

Uma pequena empilhadeira carregada que foi atraída para o vão de um aparelho de ressonância magnética

Verificação de segurança

Antes que um paciente ou membro da equipe entre na sala onde está o equipamento, ele passa por uma verificação completa em busca de objetos de metal. Até esse ponto, nós só falamos sobre os objetos externos. Mas muitas vezes, pacientes têm implantes que fazem com que seja muito perigoso ficar na presença de um campo magnético forte.

Fragmentos metálicos no olho são muito perigosos porque um movimento desses fragmentos poderia causar danos ao olho ou até mesmo cegueira. Seus olhos não cicatrizam como o resto do seu corpo. Um fragmento de metal no seu olho que já está lá há 25 anos é tão perigoso hoje como era antes, porque não há tecido de cicatrização para mantê-lo no lugar. E pessoas com marca-passos não podem usar esse aparelho ou mesmo chegar perto dele, pois o magneto pode impedir o funcionamento correto do dispositivo cardíaco.

O magneto também pode mover os clipes de aneurisma colocados nocérebro, fazendo com que eles rasguem a artéria em que foram colocados. E também há implantes dentários que são magnéticos. Já a maior parte dosimplantes ortopédicos, mesmo que sejam ferromagnéticos, não causam problemas por serem encravados no osso. Mesmo os grampos de metal na maioria das partes do corpo não apresentam problema nenhum, já que após ficarem em um paciente por algumas semanas (normalmente seis semanas), os tecidos de cicatrização se formam para mantê-los no lugar.

Pacientes com implantes ou objetos metálicos dentro do corpo são analisados para ter certeza de que a tomografia é segura para eles. Alguns pacientes não podem utilizar o equipamento de tomografia porque os riscos são grandes demais. Quando isso acontece, sempre há um método de exame alternativo que pode ajudá-los.

Foto cedida NASA

Essas imagens comparam um indivíduo jovem (esquerda) com um homem atlético com cerca de 80 anos (centro) e uma

pessoa da mesma idade com mal de Alzheimer (direita), todas feitas no mesmo nível

Não há riscos biológicos conhecidos para quem é exposto a campos magnéticos utilizados na medicina hoje em dia. Mas a maior parte das clínicas e hospitais prefere não fazer exames em mulheres grávidas. Isto se deve ao fato de que não foram feitas muitas pesquisas sobre os efeitos biológicos em fetos em desenvolvimento. O primeiro trimestre de uma gravidez é o mais crítico por ser o momento em que a reprodução e divisão celular ocorrem com maior rapidez. Mas a decisão de fazer ou não fazer o exame em mulheres grávidas é tomada em cada caso com uma conversa entre o radiologista e o obstetra da paciente. O benefício de realizar o exame deve ser maior do que o risco para a mãe e para o feto, por menor que ele seja. Mas as técnicas que estão grávidas e trabalham com aparelhos de ressonância magnética podem continuar a trabalhar quase que normalmente. A única diferença na maioria dos casos é que elas simplesmente ficam fora da sala de exame durante a gravidez.

Os magnetosHá 3 tipos básicos de magnetos que são usados em sistemas de ressonância magnética. Verifique abaixo.

Os magnetos resistivos consistem em muitas voltas de fios enrolados ao redor de um cilindro por onde passa uma corrente elétrica. Isso gera um campo magnético. Se a eletricidade for desligada, o campo magnético também se desliga. Esses magnetos são mais baratos de construir do que um supercondutor (veja abaixo), mas requerem grandes quantidades de eletricidade (até 50 quilowatts) para operar devido à resistência natural no fio. Para fazer esse tipo de magneto operar acima do nível de 0,3 tesla seria extremamente caro.

Já um magneto permanente é o que o nome diz: permanente. Seu campo magnético sempre está presente e com força total, o que significa que não se gasta nada para manter o campo. A principal desvantagem é que são pesados demais: pesam muitas toneladas no nível de 0,4 tesla. Um campo mais forte precisaria de um magneto tão pesado que seria difícil construí-lo. E embora esse tipo de magneto esteja ficando cada vez menor, ainda está limitado a campos com pouca intensidade.

Os magnetos supercondutores são os mais utilizados. Ummagneto supercondutor é um pouco semelhante a um magneto resistivo: ele é feito

Foto cedida NASA

Essa imagem mostra o crescimento do tumor em um

cérebro feminino, cortado aqui em vista lateral

de enrolamentos de fios pelos quais passa uma corrente elétrica que cria o campo magnético. A diferença importante é que o fio é continuamente banhado em hélio líquido a uma temperatura de -233,5° C. Sim, quando você fica dentro de um aparelho de ressonância magnética, fica rodeado por uma substância fria! Mas não se preocupe, ele é muito bem isolado por um vácuo, assim como o utilizado em uma garrafa térmica. Esse frio quase inimaginável faz com que a resistência no fio caia a zero, reduzindo dramaticamente a necessidade elétrica do sistema e tornando muito mais econômica sua operação. Os sistemas supercondutores ainda são muito caros, mas podem facilmente gerar campos que vão de 0,5 tesla a 2,0 tesla, gerando imagens de qualidade muito melhor.

Mais magnetosOs magnetos fazem com que os aparelhos de ressonância magnética sejam pesados, mas eles ficam mais leves a cada nova geração. Por exemplo, na instituição em que trabalho, estamos nos preparando para substituir um aparelho com oito anos e que pesa cerca de 7.711 kg por um novo que pesa 4.400 kg. O novo magneto também tem mais ou menos 1,2 m a menos do que o que usamos agora. E isso é importantíssimo para pacientes claustrofóbicos. Nosso sistema atual não pode lidar com pessoas com mais de 134 kg. Mas o novo vai acomodar pacientes que tenham até 181 kg! Cada vez mais, esses aparelhos vão se adaptando às necessidades dos pacientes.Um campo magnético bem uniforme, ouhomogêneo, com grande intensidade e estabilidade, é essencial para gerar imagens de alta qualidade. Ele forma o campo magnético principal. Magnetos como esses descritos acima tornam esse campo possível.

Outro tipo de magneto encontrado em todos os aparelhos de ressonância se chamamagneto gradiente. Há 3 magnetos gradientes dentro de um aparelho. Estes magnetos têm intensidade extremamente baixa quando comparados ao campo magnético principal, variando a intensidade de 180 a 270 gauss, ou de 18 a 27 militesla. A função dos magnetos gradientes vai ficar mais clara posteriormente neste artigo.

O magneto principal coloca o paciente em um campo magnético estável e muito intenso, enquanto os magnetos gradientes criam um campo variável. O resto do aparelho de ressonância consiste em um potente sistema computacional, alguns equipamentos que nos permitam transmitir pulsos de radiofreqüência para o corpo do paciente durante o exame e muitos outros componentes de segunda ordem.

Vamos descobrir mais sobre alguns dos princípios básicos envolvidos na criação de uma imagem.

Entendendo a tecnologia: ÁtomosO corpo humano é composto por bilhões de átomos, os tijolos fundamentais de todo o tipo de matéria. O núcleo de um átomo gira sobre um eixo. Imagine o núcleo de um átomo como um pião que gira em algum ponto fora do seu eixo vertical.

Foto cedida NASA

Imagem por ressonância que mostra alguns dos órgãos

internos da parte superior do tronco

Um pião girando levemente fora do eixo vertical realiza um movimento de precessão

Um átomo de hidrogênio em precessão sob influência de um campo magnético

Imagine bilhões de núcleos, todos girando em todas as direções. Há muitos tipos diferentes de átomos no corpo, mas para os propósitos da ressonância magnética, os que importam são os átomos de hidrogênio. Ele é um átomo ideal para a ressonância magnética porque seu núcleo tem somente um próton e um elevado momento magnético. O alto momento magnético significa que, ao ser colocado em um campo magnético, o átomo de hidrogênio tem uma forte  tendência em se alinhar com a direção do campo.

Dentro do vão do equipamento, o campo magnético passa diretamente pelo centro do tubo em que colocamos o paciente. Isto significa que se um paciente estiver deitado lá, os prótons de hidrogênio do seu corpo irão se alinhar na direção dos pés ou da cabeça. A grande maioria desses prótons vai se anular, ou seja, para cada um alinhado na direção dos pés, haverá um na direção da cabeça para anulá-lo. Apenas uns poucos prótons em cada milhão não são anulados. Isto pode não parecer muito, mas o valor total de átomos de hidrogênio no corpo vai nos dar exatamente o que precisamos para criar imagens maravilhosas.

Todos os prótons de hidrogênio vão se alinhar com o campo magnético em um dos dois sentidos. A grande maioria acaba

se anulando, mas, como mostramos aqui, em qualquer amostra sempre há um ou dois prótons "extras".

Dentro do campo magnético, esses bilhões de prótons "extras" ficam alinhados e prontos. E agora?

Entendendo a tecnologia: RF (radiofreqüência)O aparelho de ressonância magnética usa pulsos de RF (radiofreqüência) direcionados somente ao hidrogênio. O aparelho direciona esse pulso para a área do corpo que queremos examinar. E ele faz com que os prótons naquela área absorvam a energia necessária para fazê-los girar em uma direção diferente. E é a essa parte que se refere à palavra "ressonância" do termo ressonância magnética. O pulso de RF força os prótons (somente 1 ou 2 que não se anularam em cada milhão) a girar em uma freqüência e direção específicas. A freqüência específica de ressonância é chamada defreqüência de Larmour e é calculada com base no tecido cuja imagem vai ser gerada e na intensidade do campo magnético principal.Geralmente, estes pulsos de RF são aplicados através de uma bobina. Os aparelhos de ressonância magnética vêm com diferentes bobinas projetadas para diferentes partes do corpo: joelhos, ombros, pulsos, cabeça, pescoço e outras. Essas bobinas geralmente se adaptam ao contorno da parte do corpo cuja imagem irão gerar, ou ao menos ficam bem próximas a elas durante o exame. Quase que ao mesmo tempo, os três magnetos gradientes entram em ação. Eles são organizados de tal maneira dentro do magneto principal que ao serem ligados e desligados rapidamente e de maneiras determinadas, alteram o campo magnético principal em um nível bem localizado. E isto significa que podemos selecionar a área exata da qual queremos uma imagem. Em termos técnicos, chamamos essas áreas de "fatias". Imagine um pedaço de pão com fatias de largura menor que alguns milímetros. As porções da ressonância magnética têm esse nível de precisão. É possível "fatiar" qualquer parte do corpo em qualquer direção, dando uma grande vantagem sobre qualquer outro tipo de exame de imagens. E, além disso, não é preciso mover o aparelho para obter uma imagem de uma direção diferente, pois ele pode manipular tudo com os magnetos gradientes.

Foto cedida NASA

Comparadas com a maioria das imagens geradas por

tomografia computadorizada, as feitas por ressonância

magnética costumam ser mais detalhadas e ter mais contraste

Quando o pulso de RF é desligado, os prótons de hidrogênio começam a retornar lentamente (em termos relativos) aos seus alinhamentos naturaisdentro do campo magnético e liberam o excesso de energia armazenada. Ao fazer isso, eles emitem um sinal que a bobina recebe e envia para o computador. Esses dados matemáticos são convertidos por meio de umatransformada de Fourier, em uma imagem que podemos colocar em um filme. E é por isso que falamos tanto que este é um exame de "imagens".

Mas como a imagem é convertida em uma foto que nos revela os detalhes que procuramos?

VisualizaçãoA maioria dos exames de imagem usacontraste injetável, ou corantes, em certos procedimentos. E o exame que estamos estudando não é diferente. O que é diferente é o tipo de contraste utilizado, como ele funciona e o motivo de sua utilização.

O contraste ou corante utilizado em umaradiografia e em uma tomografia computadorizada funcionam da mesma maneira porque ambos usam raios X (radiação ionizante). Estes agentes funcionam impedindo que os fótons do raio X passem pela área em que estão localizados e atinjam o filme. Isto causa diferentes níveis de densidade no filme, tanto no raio X quanto na tomografia computadorizada. Mas não se preocupe, essas tintas não têm impacto fisiológico direto sobre os tecidos do corpo. Quanto à maneira de agir, o contraste utilizado na ressonância magnética tem uma diferença fundamental.

Ele funciona alterando o campo magnético local do tecido que está sendo examinado. Tecido normal e anormal não irão reagir da mesma maneira a essa pequena alteração e criarão sinais diferentes. Estes sinais variantes são transferidos para as imagens, permitindo que visualizemos vários tipos de anomalias nos tecidos e processos de doenças melhor do que veríamos sem o contraste.

Agora que você sabe como funciona o aparelho de ressonância magnética, vamos ver quais situações podem pedir esse tipo de exame.

VantagensPor que o seu médico pediria uma ressonância magnética? Porque a única maneira melhor de ver seu corpo por dentro é abri-lo. A tomografia por ressonância magnética é ideal para:

diagnosticar esclerose múltipla diagnosticar tumores na glândula pituitária e no cérebro diagnosticar infecções no cérebro, medula espinal ou articulações visualizar ligamentos rompidos no pulso, joelho e tornozelo visualizar lesões no ombro diagnosticar tendinite avaliar massas nos tecidos macios do corpo avaliar tumores ósseos, cistos e hérnias de disco na coluna diagnosticar derrames em seus estágios iniciais

E essas são apenas algumas das muitas razões pelas quais um exame de ressonância deve ser realizado.

O fato de os aparelhos de ressonância não usarem radiação ionizante é um conforto para muitos pacientes, assim como o fato de os materiais de contraste terem uma incidência de efeitos colaterais muito pequena. Outra grande vantagem da ressonância magnética é

Foto cedida NASA

Essa ressonância magnética mostra a vista lateral da parte superior do tronco. Note como

os ossos da espinha são evidentes.

sua capacidade de gerar imagens de qualquer plano. A tomografia é limitada a um só plano, o plano axial (na analogia do pão, o plano axial seria a maneira que normalmente fatiamos pães para fazer torradas). Já um aparelho de ressonância magnética é capaz de criar imagens axiais e imagens no plano sagital(como se o pão fosse cortado no sentido de sua extensão) e coronal(imagine as camadas de um bolo) ou qualquer nível entre esses. E o que é melhor, o paciente não precisa fazer nenhum movimento. Se você já fez um exame de raio X, sabe que cada vez que eles tiram uma foto diferente, você tem de se mexer. Os 3 magnetos gradientes de que já falamos permitem que o aparelho de ressonância escolha a parte exata do corpo da qual se quer gerar uma imagem e oriente o corte das "fatias".

Fatias axiais, coronais e sagitais

DesvantagensEmbora esse tipo de exame seja ideal para diagnosticar e avaliar vários problemas, ele tem suas desvantagens. Verifique abaixo.

Há muitas pessoas que não podem fazer esse exame por questões de segurança (por exemplo, pessoas com marca-passos) e há pessoas que são grandes demais para entrar na máquina.

O número de pessoas com claustrofobia no mundo é muito grande. E estar em um aparelho de ressonância magnética é uma experiência muito incômoda para elas.

Durante o exame, a máquina faz muito barulho. São sons de batidas contínuas e rápidas. Por isso, os pacientes recebem protetores ou fones de ouvido para abafar o barulho (na maioria dos centros de exame de ressonância magnética, você pode até levar uma fita cassete ou CD para ouvir). O barulho é criado pelo aumento da corrente elétrica nos fios dos magnetos gradientes que estão enfrentando a resistência do campo magnético principal. Quanto mais forte o campo principal, mais alto o barulho dos magnetos gradientes.

Os pacientes devem ficar completamente imóveis durante longos períodos de tempo. Estes exames podem durar de 20 a 90 minutos ou mais. E mesmo o menor movimento da parte do corpo sendo examinada pode fazer com que as imagens fiquem completamente distorcidas e tenham de ser refeitas.

Equipamentos ortopédicos (pinos, placas, articulações artificiais) na área do exame podem causar graves distorções nas imagens. Isso porque o equipamento cria uma alteração significativa no campo magnético principal. Lembre-se, é essencial que haja um campo uniforme na hora de gerar boas imagens.

Os equipamentos de ressonância são extremamente caros, o que acaba deixando os exames caros também.

Os benefícios quase que ilimitados da ressonância magnética para a maior parte dos pacientes batem de longe suas poucas desvantagens.

O futuro do exame de ressonância magnéticaO futuro desse exame parece ser limitado apenas pela nossa imaginação. Esta tecnologia ainda está engatinhando, se compararmos com outras. Ela tem sido usada em larga escala por menos de 20 anos (quando comparamos com os mais de 100 anos dos raios X).

Há muitos aparelhos menores em desenvolvimento para gerar imagens de partes específicas do corpo. Por exemplo, um aparelho no qual você simplesmente coloca o seu braço, joelho ou pé já são utilizados em algumas áreas. Nossa capacidade de visualizar o sistema arterial e venoso melhora a cada dia. O mapeamento das funções do cérebro (examinar o cérebro de uma pessoa enquanto ela realiza uma tarefa física específica, como apertar uma bola ou olhar um tipo específico de foto) está ajudando os pesquisadores a compreender melhor como funciona o cérebro. Além disso, há pesquisas em algumas instituições que visam gerar imagens da dinâmica da ventilação dos pulmões, através do uso de gás hélio-3 hiperpolarizado. E o desenvolvimento de maneiras novas e melhoradas de gerar imagens de derrames em seus estágios iniciais também está em progresso.

Prever o futuro dos exames de ressonância magnética é um mero exercício de especulação, mas não tenho dúvidas de que será um futuro bastante empolgante para nós que trabalhamos na área e benéfico para os pacientes de quem cuidamos. A tomografia por ressonância magnética é um campo com futuro virtualmente ilimitado. Espero que este artigo tenha ajudado a entender melhor os princípios básicos de como ela funciona!