Atividade sobre detalhamento dos sistemas de imageamento Biomédicos

Ultrassonografia:

RESUMO

A ultrassonografia é um método de diagnóstico por imagem que utiliza ondas ultrassônicas (ondas sonoras com frequências situadas acima de 20 kHz) e seus ecos para visualizar a estrutura interna de organismos. É uma técnica bastante versátil, de aplicação relativamente simples, com excelente relação custo-benefício. A aquisição de imagens é realizada praticamente em tempo real, permitindo o estudo do movimento de estruturas corporais.

Este método baseia-se no fenômeno de interação de som e tecidos, ou seja, a partir da transmissão de uma onda sonora ultrassônica pelo meio, observa-se as propriedades mecânicas dos tecidos. O princípio que rege a utilização de ultrassons baseia-se na emissão de um pulso ultrassônico a  partir de um transdutor que, chegando a um objeto, retorna como um eco, cujas características possibilitam determinar a localização, tamanho, velocidade e textura deste objeto.

FUNCIONAMENTO

A ultrassonografia funciona em função do efeito piezoelétrico que certos materiais possuem. Em 1880, os irmãos Pierre e Jacques Currie observaram que determinados materiais (como o quartzo) cortados em lâminas, quando submetidos a cargas mecânicas geravam cargas elétricas em sua superfície. No ano seguinte, G. Lippmann descobriu que o inverso da observação dos irmãos Curie também era verdadeiro: aplicando-se cargas elétricas na superfície dos cristais piezoelétricos, originavam-se deformações no cristal. Em suma, um material piezoelétrico pode funcionar tanto como fonte quanto como detector de ondas ultrassônicas.

Além disso, a ultrassonografia envolve outros conceitos físicos como impedância acústica, característica desempenhada pelos objetos irradiados pela onda sonora, onde diferentes superfícies possuem impedâncias acústicas distintas necessárias para a geração da imagem, além do conceito de lei de Doppler, para captação de imagens de objetos em movimento.

Nos exames de ultrassonografia, esse processo é feito por um dispositivo chamado transdutor, que transforma um tipo de energia em outra. Ele emite um pulso curto de energia mecânica enviando-o para os tecidos. O pulso viaja na velocidade do som, e com as mudanças nas propriedades acústicas dos tecidos, uma fração do pulso é refletido como um eco que volta para a fonte. Armazenando os ecos ao longo do tempo, assim como a intensidade dos mesmos, obtemos informações sobre os tecidos ao longo do caminho de forma que a criação da imagem digital a partir das ondas ultrassônicas se dá em 3 etapas: produção da onda sonora, recepção do eco e interpretação do eco recebido.

MRI (Imagem por ressonância magnética):

RESUMO

        A imagem por ressonância magnética é hoje um método de diagnóstico estabelecido na prática clínica e em crescente desenvolvimento. A ressonância magnética funcional se destaca como uma das técnicas que vem permitindo explorar funções cerebrais como a memória, linguagem e controle da motricidade. Os escâneres de ressonância magnética usam campos magnéticos fortes, ondas de rádio e gradientes de campo para gerar imagens dos órgãos no corpo.  As varreduras de ressonância magnética geralmente levam um tempo maior, são mais altas e geralmente exigem que o sujeito entre em um tubo estreito e confinado, podendo haver riscos e desconforto associados à mesma. Além disso, as pessoas com alguns implantes médicos ou outro metal não removível dentro do corpo podem ser incapazes de se submeter a um exame de ressonância magnética de forma segura. Desde o início do desenvolvimento nas décadas de 1970 e 1980, a ressonância magnética mostrou ser uma técnica de imagem altamente versátil. Enquanto ela é mais proeminente em medicina diagnóstica e pesquisa biomédica, ela também pode ser usada para formar imagens de objetos não vivos. As varreduras de ressonância magnética são capazes de produzir uma variedade de dados químicos e físicos, além de imagens espaciais detalhadas.

FUNCIONAMENTO

        A física da ressonância magnética, aplicada à formação de imagens, é complexa e abrangente, uma vez que tópicos como eletromagnetismo, supercondutividade e processamento de sinais devem ser abordados em conjunto para o entendimento desse método.

        Basicamente, a imagem por ressonância magnética é, resumidamente, o resultado da interação do forte campo magnético produzido pelo equipamento com os prótons de hidrogênio do tecido humano, criando uma condição para que possamos enviar um pulso de radiofrequência e, após, coletar a radiofrequência modificada, através de uma bobina ou antena receptora, este sinal coletado é processado e convertido numa imagem ou informação.

        Para realizar o exame, o paciente fica posicionado dentro de um scanner de MRI que forma um forte campo magnético em torno da área a ser imageada. Na maioria das aplicações médicas, os prótons (átomos de hidrogênio) em tecidos contendo moléculas de água criam um sinal que é processado para formar uma imagem do local em questão. Primeiro, a energia de um campo magnético oscilante temporariamente é aplicada ao paciente na frequência de ressonância apropriada. Os átomos de hidrogênio excitados emitem um sinal de radiofrequência, que é medido por uma bobina receptora. O sinal de rádio pode ser feito para codificar informações de posição, variando o campo magnético principal usando bobinas de gradiente. À medida que estas bobinas são rapidamente ligadas e desligadas, elas criam o ruído repetitivo característico de uma varredura de ressonância magnética. O contraste entre diferentes tecidos é determinado pela taxa em que os átomos excitados retornam ao estado de equilíbrio.

Tomografia óptica:

RESUMO

        A tomografia de coerência óptica é um dos mais recentes exames complementares utilizado no diagnóstico das doenças oculares. O aparecimento da tomografia de coerência óptica revolucionou o diagnóstico de algumas doenças da retina em função de uma técnica que permite a obtenção em tempo real, de um corte histológico das diferentes camadas da retina, da fóvea e do disco óptico, produzindo imagens das estruturas oculares, com alta resolução e até em três dimensões, ajudando  na prevenção e no parecer das referidas doenças. Este exame não invasivo utiliza uma tecnologia similar à da ultrassonografia, utilizando em vez das ondas acústicas, luz de baixa coerência, obtendo-se representações estruturais com uma resolução muito mais elevada.

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