Gestão de Hélio Líquido em Ressonância Magnética

A ressonância magnética é uma tecnologia amplamente utilizada na área da saúde, proporcionando imagens detalhadas do corpo humano e auxiliando no diagnóstico de diversas condições médicas. No entanto, para que os equipamentos de ressonância magnética funcionem corretamente, é necessário utilizar um sistema criogênico que envolve o uso do hélio líquido.

Neste artigo, abordaremos a importância da gestão adequada do hélio líquido em ressonância magnética. Exploraremos as razões pelas quais o hélio líquido é necessário nesse processo, bem como os desafios associados ao seu uso e manutenção.

Compreender a gestão do hélio líquido é crucial para os gestores e profissionais responsáveis pelo funcionamento e manutenção desses equipamentos. Vamos discutir as perdas esperadas de hélio líquido, as consequências de uma quantidade insuficiente desse gás, os custos envolvidos no reabastecimento e as melhores práticas para monitorar e controlar o nível de hélio líquido nas ressonâncias magnéticas.

Portanto, continue lendo este artigo para aprender mais sobre a gestão de hélio líquido em ressonância magnética e descobrir como garantir o funcionamento adequado e eficiente desses equipamentos essenciais para a área da saúde.

Visão geral do sistema criogênico de equipamentos de ressonância magnética

Antes de falar sobre o sistema criogênico da ressonância magnética, nós precisamos entender porque o sistema criogênico está presente.

Os equipamentos de ressonância magnética precisam da interação de campo magnético com ondas de rádio frequência para gerar imagens. Esses campos magnéticos variam de 0,2 Tesla a 3,0 Tesla, normalmente. Para atingir campos magnéticos fortes, acima de 0,5 T são necessárias bobinas que geram campo magnético a partir da passagem de corrente elétrica. Quanto maior o campo magnético, maior a corrente elétrica. 

Contudo, para atingir campos magnéticos fortes o suficiente é necessário utilizar bobinas supercondutoras, geralmente fabricadas com liga de nióbio-titânio. Para que o nióbio-titânio atinja o estado de supercondutor é necessário resfriá-lo a baixíssima temperatura de 9,2 Kelvin (-263,95 °C), quase zero absoluto. Para atingir essa temperatura, o pesquisador Heike Kamerlingh Onnes, em 1908, precisou liquefazer o gás hélio, cuja temperatura de liquefação é de 4K, sendo o primeiro na história a conseguir esse feito. Onnes também foi o primeiro pesquisador a observar a supercondutividade em 1911. Por essas faças, Onnes recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1913, possibilitando o início dos estudos sobre a supercondutividade.

Criação de um material supercondutor

 Para resfriar o nióbio-titânio a temperatura de 9,2K e torná-lo um supercondutor, é necessário banhá-lo em hélio líquido. O hélio líquido, por sua vez, precisa estar isolado da temperatura ambiente para que permaneça na fase líquida, caso contrário o processo de gaseificação transformará todo hélio líquido em gasoso. Para isso, existe nos equipamentos de ressonância magnética isolamento térmico para minimizar a troca de calor com o hélio líquido e o ambiente. Mesmo com o isolamento térmico, o hélio líquido sofrerá gaseificação. 

Para controlar a gaseificação, o sistema criogênico dos equipamentos de ressonância magnética são compostos por uma coldhead, um compressor da coldhead que têm a função de liquefazer o hélio gasoso de volta para a fase líquida, e um chiller para resfriamento do compressor. O processo criogênico geralmente utilizado é o Gifford-McMahon, caracterizado pelo barulho de um pistão se movimentando com frequência aproximada de 60Hz.

Sistemas boil-off e tradicional

Atualmente há duas tecnologias mais comuns em equipamentos de RM, a tecnologia de boil-off, em que não há perdas de hélio líquido no sistema criogênico. Esta tecnologia é mais recente e também mais cara. Já na tecnologia convencional de criogenia acontece alguma perda mínima de hélio líquido, que precisa ser acompanhada periodicamente, e eventualmente o hélio líquido precisa ser reabastecido. Este artigo vai tratar apenas da tecnologia convencional.

Uma RM com sistema criogênico convencional possui um reservatório de 1200 a 2000 litros de hélio líquido, que varia conforme o fabricante e o campo magnético. Há uma taxa de perda esperada de hélio líquido que é informada pelo fabricante e deve ser acompanhada, bem como um nível crítico de hélio líquido. 

Caso um equipamento de RM atinja o nível crítico de hélio líquido, poderá causar danos às bobinas supercondutoras e consequentemente o quench do equipamento, que é o rompimento do lacre de segurança do reservatório de hélio líquido, e consequente perda de praticamente todo seu conteúdo. Reabastecimento de hélio líquido no nível crítico possui maior probabilidade de ocorrer quench.

O reabastecimento de hélio líquido tem custo elevado. Para se ter uma ideia, o reabastecimento de 750 litros de hélio líquido pode ultrapassar R$ 100.000,00, a depender do fornecedor e taxa do dólar, já que é um produto dolarizado. 

Diante dessas informações, é possível compreender que o monitoramento do nível de hélio líquido da ressonância magnética deve ser uma prioridade para o gestor dessa tecnologia, bem como dos demais componentes do sistema criogênico.

No próximo artigo trarei um exemplo de método de medição e acompanhamento do nível de hélio em ressonâncias magnéticas.