A
Horizon é uma revista criada pelos alunos do Departamento de Física (DF) da
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL). Trata-se da
primeira edição da revista que é bastante abrangente, com temas que despertam a
atenção também da área médica, e traz textos também para leigos. Semanalmente
vocês poderão acompanhar aqui no blog um artigo da revista, e nesta semana, apresentamos o artigo da aluna de Mestrado Integrado de Engenharia Biomédica e Biofísica da FCUL, Andreia Gaspar. Para ler toda a
revista, basta clicar aqui. No site há links para contato e redes sociais. Vale
a pena conferir!
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Capa da edição do verão 2013 da revista. |
Ressonância Magnética Nuclear
A
ressonância magnética nuclear é um fenômeno físico que foi inicialmente descrito
por Isidor Rabi e lhe valeu o Prêmio Nobel da Física em 1944. As três palavras
que descrevem o fenômeno permitem compreender o seu funcionamento:
É
nuclear e magnética porque os núcleos de grande parte dos átomos se comportam
como pequenos ímãs. O núcleo do átomo que existe em maior quantidade no corpo
humano (hidrogênio), composto apenas por um próton, tem spin (tal como os
elétrons). O spin é um momento angular, ou seja, o núcleo, que tem carga
elétrica, comporta-se como um pequeno loop de corrente, e assim gera um campo
magnético. A direção deste campo magnético precessa com uma determinada
frequência, como um pião quando está a abrandar. Em situações normais estes ímãs
estão orientados aleatoriamente e assim os seus campos magnéticos tendem a
anular-se.
Por
outro lado, cada sistema em oscilação tem uma determinada frequência natural.
Se ele é forçado a oscilar por um estímulo externo periódico (com uma dada
frequência de oscilação), a resposta será mais acentuada quanto mais próximas
estiverem as duas frequências. Este é o fenômeno de ressonância. Por exemplo,
quando se empurra alguém num balanço, se a frequência do forçamento –
correspondente à altura em que se empurra o balanço – for diferente da natural
– associada ao tempo em que o baloiço atinge o ponto mais alto – então o
movimento será muito irregular e as oscilações pequenas. Contudo, se as duas
frequências estiverem alinhadas – o forçamento é feito exatamente quando o balanço
atinge o ponto mais alto – consegue-se atingir oscilações muito maiores.
Quando os núcleos estão
sob a ação de um campo magnético constante, estes pequenos ímãs alinham-se com
a direção do campo externo. Aplicando também um segundo campo, menor e a
oscilar com a frequência natural dos núcleos, coloca-se o sistema em
ressonância.
Quando
os átomos de um dado material (como o corpo humano) sentem a ação do campo
oscilante, parte dos núcleos que tenham essa frequência natural absorvem
energia – tomando assim o sentido do campo constante – e os seus movimentos de
precessão entram em fase. Ao retirar o campo magnético oscilante, os núcleos
reemitem essa energia, criando um sinal eletromagnético que pode ser medido
pelos detectores.
Apesar de o princípio físico descrito ser
conhecido há mais de meio século e a primeira imagem em 1D ter sido obtida em
1952, só em 1977 é que a primeira ressonância magnética de corpo inteiro foi
feita, publicada no inicio de 1980.
A
aplicabilidade dos princípios descritos para a obtenção de informação anatômica
enfrentou vários desafios técnicos. Em primeiro lugar, a seleção da zona a
estimular implica a criação de um gradiente de campo numa das direções, de
forma a selecionar um intervalo para a frequência natural, e assim se delimitar
um corte. Contudo, permanecem duas direções por definir, pelo que se realiza um
gradiente em fase e outro em frequência em direções perpendiculares de modo a
que se possa determinar posteriormente a localização do sinal recebido/emitido.
Estes desenvolvimentos foram premiados em 2003, com a atribuição do prêmio
Nobel da medicina ao químico Paul Lauterbur e ao físico Peter Mansfield pelo seu
crucial contributo para o desenvolvimento da técnica médica.
A
distinção entre tecidos é conseguida pois a intensidade do sinal depende da
densidade dos átomos de hidrogênio na zona em análise, o tipo de tecido e a
sequência de radiofrequência utilizada (não se usa uma só frequência, mas sim
uma série delas, de modo a conseguir observar determinadas estruturas em
detrimento de outras).
Os
custos elevados associados à manutenção do equipamento, bem como a
possibilidade de claustrofobia por parte do doente, surgem como os principais
fatores contra a sua aplicação. No entanto, a não utilização de radiação
ionizante é a maior vantagem, e em mais de 30 anos não existe qualquer registo
de efeitos biológicos adversos. É claro que, como durante todo o exame o
paciente está sujeito a um campo magnético intenso, não poderá ter piercings
paramagnéticos nem tatuagens com determinadas tintas. Do mesmo modo, alguns
implantes, como pacemakers, poderão impedir a realização do exame.
Os
avanços mais recentes nesta técnica têm fomentado o desenvolvimento da
ressonância magnética funcional. Esta modalidade implica a obtenção de imagens
associadas ao metabolismo local. Usando como marcador a hemoglobina com oxigênio,
é possível observar o local do cérebro mais irrigado, ou seja, o mais ativo.
Esta técnica tem sido utilizada para avaliar a resposta do cérebro a vários
estímulos em doentes com Doença de Parkinson ou Alzheimer.
O
desenvolvimento mais recente nesta área corresponde à obtenção de medidas de
difusão, que permitem conhecer as características de mobilidade das moléculas.
Esta modalidade tem aplicações na tractografia, que estuda as vias nervosas
presentes no cérebro.
Apesar da técnica de
ressonância magnética ter a sua origem num princípio descoberto há várias
décadas, as suas potencialidades superaram muito a aplicação inicial.
A
capacidade de obter informação sobre as funções cerebrais, por exemplo, é muito
importante como método de investigação, mas a técnica é também alvo de muita
investigação científica, pelo que se pode esperar uma expansão das suas áreas
de aplicação nos próximos anos.
Texto: GASPAR, A. Ressonância Magnética Nuclear- Aparelhos e Aplicações. Horizon
- Revista do Departamento de Física da FCUL, Lisboa, p.12-13, 2013. Disponível
em: < http://horizon.fc.ul.pt/sites/default/files/backup/edicao_0_web_0.pdf>.
Acessado em 25 jun. 2013.
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