Formação de imagens

Como já foi discutido, para ocorrer o fenômeno da ressonância necessário se faz a utilização de um pulso de RF com uma energia suficiente para lançar o VME do hidrogênio para o plano transverso, (90º) visto que ele se encontra com sua freqüência de precessão em um plano longitudinal (Bo).

Um pulso de RF também provoca uma somatória e coloca em fase os momentos magnéticos individuais que constituem o VME e, em conseqüência, aparece uma magnetização transversa coerente cuja precessão no plano transverso é a própria precessão do hidrogênio, de acordo com a freqüência de Larmor para aquele campo magnético em questão (para 1.5 T, a freqüência de precessão é de 63,85 MHz; para 1.0 T, 42,57 MHz e para 0.5 T, 21,28 MHz).

Com isto, pode-se induzir na bobina receptora, posicionada ao redor do segmento anatômico que está sendo examinado, uma voltagem ou sinal que tem a mesma freqüência que a freqüência do hidrogênio para aquele determinado tipo de magneto (0.5, 1.0 ou 1.5 T), independentemente do ponto de origem do sinal oriundo do paciente.

Contudo, para que o sistema possa localizar espacialmente este sinal, é preciso plotá-lo em relação aos três eixos dos planos ortogonais através de uma codificação que possibilita sua identificação tridimensional aonde quer que ele se encontre. Esta “codificação” que permite a localização de um ponto do paciente em relação aos eixos das imagens é uma tarefa executada pelos gradientes.

Gradientes são definidos como pequenas alterações do campo magnético principal geradas por bobinas localizadas ao longo do corpo do magneto (bobina gradiente). A passagem de uma corrente por uma bobina gradiente induz um campo magnético gradiente em torno dela que é subtraído da potência do campo magnético principal (Bo) ou acrescentado a ela.

A magnitude do campo magnético principal é alterada linearmente pelas bobinas gradientes, de modo que se pode quantificar a potência do campo magnético e, por conseguinte, a freqüência de precessão dos núcleos ao longo do eixo do gradiente permitindo uma codificação espacial.

Os núcleos que se situam em um campo magnético de maior potência, em relação ao isocentro, se aceleram, enquanto os núcleos que situam em um campo magnético de menor potência, em relação ao isocentro, se desaceleram: a freqüência de precessão aumenta e diminui, respectivamente, devido ao gradiente. Em conseqüência disso, a posição de um núcleo ao longo de um gradiente pode ser identificada, graças à sua freqüência de precessão para cada ponto determinado.

No corpo do magneto existem três bobinas gradientes. Estas bobinas são referidas como bobinas gradientes Z, X e Y, de acordo com o eixo segundo o qual elas agem ao serem ativadas. O gradiente Z altera linearmente a potência do campo magnético ao longo do eixo Z do magneto, que é o eixo mais longo e que é paralelo ao eixo longitudinal do corpo do paciente.

O gradiente Y altera a potência do campo magnético ao longo do eixo Y do magneto que representa o eixo vertical, ou seja, aquele que tem uma posição vertical em relação ao paciente em decúbito ventral ou dorsal. O gradiente X altera a potência do campo magnético ao longo do eixo X do magneto, ou seja aquele que é horizontal à superfície corporal. No conjunto, todos os eixos fazem entre si um ângulo de 90º (planos ortogonais).

O isocentro magnético e o ponto central dos eixos dos gradientes, o qual coincide com os eixos do corpo do magneto. No isocentro magnético a potência do campo magnético permanece inalterada, mesmo ao serem ativados os gradientes. Em resumo, as tarefas principais dos gradientes são: seleção de cortes (localização de um corte - sagital, axial ou coronal - no plano de exame selecionado), localização espacial de um sinal ao longo do eixo longo da anatomia (codificação de freqüência) e localização espacial de um sinal ao longo do eixo curto da anatomia (codificação de fase).

Seleção de cortes

Um corte correspondente a um determinado plano situado ao longo do eixo de gradiente tem todos os seus pontos com uma freqüência de precessão específica. Assim sendo, pode-se excitar de forma seletiva os pontos deste corte, bastando para isso a transmissão de um pulso de RF com uma faixa de freqüência que coincida com a freqüência de Larmor dos spins dos prótons de hidrogênio situados exclusivamente naquele plano.

Obtém-se, assim, a ressonância dos núcleos situados exclusivamente neste plano. Os núcleos situados em outros cortes ao logo do gradiente não entram em ressonância, pois a presença do gradiente modifica a freqüência de precessão dos mesmos. O plano de exame selecionado pelo examinador determina qual dos três gradientes irá executar a seleção dos cortes durante a seqüência de pulsos.

O gradiente Z altera a potência do campo e a freqüência de precessão ao longo do eixo Z do magneto. Ele, portanto, seleciona os cortes axiais. O gradiente X altera a potência do campo e a freqüência de precessão ao longo do eixo X do magneto e é o responsável pela seleção dos cortes sagitais.

Finalmente, o gradiente Y altera a potência e a freqüência de precessão ao longo do eixo Y do magneto e seleciona os cortes coronais. Uma vez selecionado um corte, os sinais dele devem ser localizados ao longo de, pelo menos dois eixos da imagem através de um processo conhecido por codificação de freqüência que está associado ao eixo longo da anatomia. Nas imagens coronais e sagitais o eixo longo da anatomia situa-se ao longo do eixo Z do magneto.

Neste caso, a codificação de freqüência é realizada pelo gradiente Z. Nas imagens axiais, o eixo longo da anatomia encontra-se ao longo do eixo horizontal do magneto (eixo X) e, neste caso, é o gradiente X que realiza a codificação de freqüência. Em especial, nos exames de crânio, o eixo longo da anatomia (ântero-posterior) situa-se ao longo do eixo ântero-posterior do magneto e, assim, é o gradiente Y que deve promover a codificação de freqüência.

Codificação de fase

Quando todos os gradientes são aplicados em um determinado tempo e ocorre a seleção de um corte, ocorre um desvio de freqüência ao longo de um eixo do corte e um desvio de fase ao longo de outro eixo. Desta forma, o sistema pode localizar um sinal individual da imagem.

Esta informação deve ser agora traduzida em termos de imagem, o que ocorre através do armazenamento de informações no processador do sistema de computação que dispõe do chamado espaço K. O espaço K é o domínio da freqüência espacial, isto é, parte do sistema que armazena informações sobre a freqüência de um sinal e de que parte do paciente ele se origina.

O espaço K tem uma forma retangular e tem eixos perpendiculares entre si que representam o eixo de fase (formado por várias linhas horizontais) e o eixo de freqüência (formado por linhas verticais). Todas as vezes em que é feita uma codificação de freqüência ou de fase são colhidos dados que devem ser armazenados nas linhas do espaço K e estes dados produzirão uma imagem do paciente.

Na realidade, o espaço K funciona como uma fonte de armazenamento de dados até que uma aquisição completa termine, o que ocorre quando todas as linhas do espaço K estão preenchidas.

Para uma determinada aquisição, o número de linhas do espaço K que são preenchidas é determinado pelo número de diferentes inclinações de codificação da fase que são aplicadas: uma vez preenchidas todas as linhas do espaço K selecionado, a aquisição de dados está completa, aquela parte do exame está terminada e os dados mantidos no espaço K são convertidos em imagens. Esta conversão é feita matematicamente por um processo conhecido como Tranformada de Fourier Rápida (TFR). A TFR é um processo puramente matemático, e está além dos objetivos deste trabalho.

Matriz

A unidade base de uma imagem digital é um pixel. O pixel, portanto, é apresentado em duas dimensões e representa também a unidade de superfície de um determinado tecido do paciente. O voxel representa um volume unitário de tecido do paciente e é determinado pela área unitária de superfície (pixel) multiplicada pela espessura do corte. A área do pixel é determinada pelo tamanho do campo de visão (CDV) e pelo número de pixels no campo de visão ou matriz. O campo de visão relaciona-se à extensão da anatomia coberta e ele pode ser quadrado ou retangular. Desta forma, a área do pixel pode ser determinada pela fórmula seguinte:

área do pixel =	dimensões do CDV
	tamanho da matriz

O tamanho da matriz é determinado por dois números. O primeiro corresponde ao número de amostras de freqüência colhidas e, o segundo, ao número de codificações de fase efetuadas. Por exemplo, 512x256 indica que foram colhidas 512 amostras de freqüência durante a leitura e foram feitas 256 codificações de fase. Uma matriz grosseira é aquela formada por um baixo número de pixels no CDV e uma matriz fina representa um número elevado de pixels no CDV.

Conseqüentemente, o mesmo raciocínio é válido para o voxel: uma matriz grosseira é formada por um baixo número de voxels e, uma fina, por um elevado número de voxels. Grandes voxels contem mais núcleos da hidrogênio e, por conseguinte, maior número de spins para contribuir com um sinal mais forte dos que os pequenos voxels.

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