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Risonanza Magnetica: Sicurezza per l’operatore ed il paziente Dr. Paola Mangili IRCCS S. Raffaele, Milano II° modulo parte a

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Risonanza Magnetica:Sicurezza

per

l’operatore ed il paziente

Dr. Paola Mangili

IRCCS S. Raffaele, Milano

II° modulo – parte a

Campi elettromagnetici

Campi elettromagnetici

Lo schema riassume lo spettro delle radiazioni elettromagnetiche

ed i loro diversi impieghi. Si nota come durante il

funzionamento di un tomografo a risonanza magnetica vi sia la

co-presenza di tre diverse tipologie di campi elettromagnetici:

Campo magnetico statico

Campo magnetico a RadioFrequenza

Campo magnetico variabile nel tempo

Il campo magnetico disperso che il magnete produceattorno a sé diminuisce con il cubo della distanza dalcentro del magnete

Aumenta intensità di campo

Aumenta gradiente di intensità di campo

La forza attrattiva esercitata dal magnete aumenteràpiù rapidamente avvicinandosi al magnete stesso

Campi elettromagnetici Campo Magnetico Statico CMS

Campi elettromagnetici -CMS

800

46

5

1.5 Tesla

Linea 0.5mT

3 Tesla

Campi elettromagnetici -CMS

930

56

5

Linea 0.5mT

Schermatura CMS:

Per garantisce il contenimento delle linee di campo

- Deviazione delle linee isomagnetiche; la legge diHopkinson (f.m.m.=) afferma che le linee dicampo si addensano laddove trovano unapermeabilità magnetica m maggiore (cfr. Fe)

Schermatura a parete Schermatura passiva

- Bobine di controcampo

Schermatura attiva

Il campo disperso seppur ridotto è sempre presente

Schermatura CMS:

Affinché il campo magnetico disperso ad alta intensità (ossia lelinee di campo superiori e uguali a 0.5 milli-Tesla) siano confinateall’interno della sala magnete, si utilizzano delle appositeschermature.Vi sono due tipologie di schermature possibili:-una utilizza del materiale con elevata permeabilità magnetica,come per esempio il ferro, capace di addensare al suo interno lelinee di campo. La schermatura può essere a parete della salamagnete oppure in prossimità della apparecchiatura stessa (inquesto caso si parla di schermatura passiva);-una seconda tipologia, utilizza delle bobine di controcampoposte esternamente alla bobina del campo magnetico principale,capaci di produrre un campo magnetico contrario al precedentediminuendo così il campo magnetico disperso nello spaziocircostante l’apparecchiatura

Schermatura CMS:

Ferro

In figura viene mostrato come si addensano le lineedi campo in presenza di una lastra di ferro e a lato lostrumento, chiamato tesla-meter, utilizzato pereffettuare misure di campo magnetico

effetti magneto -meccanici

La forza di attrazione tra un oggetto metallico ed ilmagnete è determinata dall’intensità del campomagnetico, dalla suscettività magnetica e dalla massadell’oggetto. Con una certa approssimazione possiamodire che la forza che agisce su un corpo metallicoferromagnetico di massa M posto alla distanza x dalmagnete và come:

F M/x2

quindi maggiore è la massa dell’oggetto e maggiore è laforza attrazione. Queste forze possono dar luogo anche adei momenti di forza, ed agiscono su tutti gli oggetti,impianti e dispositivi ferromagnetici presenti all’internodel paziente o nelle vicinanze del magnete.

effetti magneto -meccanici

Zona 1: area circostante l’isocentro magnetico, che ècontenuta all’interno del magneteZona 2: area esterna al magnete che è strutturata congradienti di intensità decrescente in senso centrifugo(ossia il campo diminuisce allontanandosi dalmagnete)

Gli effetti meccanici sono classificabili in due gruppi:

effetti torsiometrici (Zona 1 e Zona 2)

effetti dinamici (Zona 2)

Gli effetti torsiometrici possono verificarsi quando il pazienteha oggetti metallici al suo interno i quali sotto l’effetto delcampo magnetico subiscono una grande forza rotazionale, ditorsione, che comporterà una possibile lesione dei tessuticircostanti.

Gli effetti dinamici si producono se inavvertitamente vieneintrodotto un oggetto metallico all’interno o in prossimità delmagnete. In tal caso questo verrà rapidamente attratto e spintocon violenza verso il magnete con conseguenze facilmenteimmaginabili per il paziente e la macchina stessa.

N.B. piccoli oggetti metallici (forcine, monete, etc..), introdottiper errore nella sala esame, possono rimanere incastratiall'interno del gantry del magnete deteriorandone l'omogeneità

Rischi di tipo meccanico

L’effetto dinamico è

comunemente chiamato anche

Effetto Proiettile

Rischi di tipo meccanico

Regione ad alto campo

Rischi di tipo meccanico: incidenti

P Coletti, Jmri-2004

07/2001 bambino di 6 anni colpito alla testa da bombola di ossigeno

deceduto dopo 4 giorni

11/2002 bombola di ossigeno ferisce tecnico di sala e danneggia

apparecchiatura

2001 forcina dimenticata nei capelli, si inserisce attraverso il naso nella

faringe -> paziente operata

06/2009 piccolo tavolo in metallo entra in sala esami, ferisce paziente e

danneggia apparecchiatura

Rischi di tipo meccanico: incidenti

ATTENZIONE ai carrelli e a tutto ciò che ha ruote!

2009 carrello colpisce alla testa uno specialist Siemens.

Gravi lesioni (deficit neurologico e perdita vista da un occhio)

Rischi di tipo meccanico: incidenti

Seggiola da scrivania

Rischi di tipo meccanico: incidentiLucidatrice

Rischi di tipo meccanico: incidentiSgabello esternamente in plastica ma con anima in ferro

provoca rottura della copertura del gantry

Forbice dimenticata nel camice viene attratta dal magnete

….. e sfiora bimbo di 12 anni

Forbice dimenticata nel camice viene attratta dal magnete

Stecca metallica di busto ortopedico colpisce la superficie

cranica di una paziente provocandole una ferita da taglio

Molti incidenti derivano da distrazione. MAI abbassare il livello di attenzione!

Compatibilità magnetica

La Compatibilità Elettromagnetica, spesso abbreviata con

l’acronimo EMC ovvero ElectroMagnetic Compatibility, si

prefigge di studiare:

1. le condizioni sotto le quali gli apparati elettrici conservano

le prestazioni previste, in presenza di disturbi (immunità)

2. il livello dei disturbi emessi che possono degradare le

prestazioni degli altri apparati operanti nello stesso

ambiente.

Compatibilità Elettromagnetica: è la capacità di

un’apparecchiatura di funzionare in modo soddisfacente

nel suo tipico ambiente elettromagnetico senza, in ogni

caso, introdurre disturbi intollerabili

Immunità: è la capacità di un’apparecchiatura di garantire

determinate prestazioni anche in presenza di disturbi

elettromagnetici

Compatibilità magnetica

Compatibilità magnetica

I campi magnetici possono interferire con il funzionamento dieventuali dispositivi elettronici impiantati nel corpo del paziente,quali ad esempio i pacemaker, i defibrillatori cardiaciimpiantabili….Il paziente portatore di pacemaker ha una assolutacontroindicazione all’esame RMN. Anche campi magnetici diappena 1milli-Tesla possono causare gravi malfunzionamenti. Inpiù, nei pazienti in cui è stato rimosso il pacemaker rimangono deifili elettrici che possono agire da antenna e produrre fibrillazionicardiache a causa delle correnti indotte. Ecco dunque l’importanzadi segnalare la zona di campo di 0.5 mT, che deve essere interdettaa tutti i portatori di pacemaker.In verità oggi vi sono dei recenti modelli RM conditional, ma per ilmomento la normativa italiana vieta ai portatori di pacemaker dientrare in zone in cui il campo magnetico statico è superiore a 0.5mT

Non bisogna dimenticare comunque che non solo i dispositivi elettronici

possono essere influenzati dalla presenza di un campo magnetico statico, ma

anche l’apparecchiatura a RM può risentire della presenza di oggetti metallici

(in movimento e non) posti nelle vicinanze (questo crea una momentanea o

permanente perdita di omogeneità del campo magnetico principale creando

un decadimento delle performance dell’apparecchiatura)

Compatibilità magnetica

Apparecchiature B (mT)

Videoterminali, supporti magnetici di dati, carte di credito

2-3

(20-30 gauss)

Calcolatori (hd), tubi a raggi X, apparecchi ad ultrasuoni

1

(10 gauss)

Pace-maker cardiaci, camere multiformato0.5

(5 gauss)

Intensificatori di immagine, gamma camera, TC, acceleratori lineari, microscopi elettronici

0.1

(1 gauss)

Effetti di interferenza su dispositivi elettronici

Compatibilità magnetica

12/2/92 Paz con pacemaker deceduto durante esame RM

9/18/89 Paz con pacemaker deceduto a termine di esame RM.

Il Medico Legale ha determinato che la morte era da attribuirsiad un’interruzione del dispositivo durante l’esame RM

Compatibilità magnetica: incidenti

E’ bene inoltre ricordare che la compatibilità magnetica dipende

dall’intensità di campo entro cui il dispositivo deve funzionare (MR

conditional). Può essere infatti che un dispositivo funzioni correttamente

entro determinate linee di campo, ma aumentando l’intensità di campo perda

la sua immunità. Come per esempio i respiratori amagnetici, il cui corretto

funzionamento è assicurato solo al di sotto della la linea di campo dei 40

milli-Tesla

N.B. Le informazioni sulla RM-compatibilità dei vari dispositivi biomedicali

a 3 T sono attualmente limitate e non completamente affidabili (Schellock)

Nomenclatura

Norma IEC 62570:2014

MR safe

MR conditional

MR unsafe

La norma riguarda l’etichettatura di un generico dispositivo medico (e non) in

relazione alle sue possibili interazioni con l’ambiente MR al fine di

minimizzare gli incidenti

Nomenclatura

Norma IEC 62570:2014

MR unsafe

Unsafe 1: il dispositivo è noto per rappresentare un pericolo

in tutti gli ambienti RM causa la forte forza di attrazione che

il campo magnetico statico esercita su di esso

Unsafe 2: il dispositivo è ritenuto pericoloso, e quindi

controindicato, per le possibili correnti indotte o l’eccessivo

riscaldamento che si generano nel dispositivo durante l’esame

RM o per il movimento stesso dell’individuo (portatore di tale

dispositivo) all’interno di un ambiente ove presente un intenso

campo magnetico.

MR conditional

Il dispositivo ha dimostrato di non porre rischi reali in un determinato

ambiente MRI, sotto specifiche condizioni di utilizzo. La condizioni di

esposizione che definiscono lo specifico ambiente MRI includono

l’intensità del campo magnetico, il gradente spaziale e le variazioni

temporali (dB/dt) dello stesso, e l’energia depositata espressa in termini

di SAR (Specific Absorption Rate). Possono inoltre essere richiesti

requisiti aggiuntivi, come una particolare configurazione del dispositivo

MR conditional

definizione vecchia

MR compatible

definizione nuova

MR safe

La nuova terminologia MR safe, MR conditional e MR unsafe

non è stata applicata retroattivamente a protesi e dispositivi

che erano stati classificati “MR compatible” prima del 2005

Particolare attenzione a dispositivi marcati “MR safe” ma con

componenti metallici!

Categorie dispositivi “MR conditional” (testing)

MR conditional

Conditional 1: debolmente ferromagnetici nei test, accettabili

per il paziente o persona in ambiente RM

Conditional 2: stent, clip e altri impianti incorporati nei tessuti

o negli organi da almeno 6 settimane (non necessario per

impianti totalmente amagnetici)

Conditional 3: cerotti trasdermici e dispositivi con componenti

metalliche che, pur non subendo l’effetto di attrazione, possono

produrre riscaldamento eccessivo durante le procedure RM

MR conditional

Conditional 4: dispositivi con componenti ferromagnetiche e

interazione con campi magnetici non definite sebbene non siano

riportati in letteratura effetti lesivi sul paziente

Conditional 5: dispositivi accettabili solo seguendo le

raccomandazioni evidenziate nelle istruzioni del produttore

Conditional 6: dispositivi accettabile solo per campi magnetici

statici < 3 Tesla, gradienti di campo < 720 gauss/cm, SAR

<3wKg mediato sul corpo intero per 15 minuti. La qualità

dell’immagine potrebbe risentirne ed è quindi opportuna una

ottimizzazione dei parametri da utilizzare per la procedura RM

MR conditional

Conditional 7: non andrebbe introdotto nel gantry e quindi

interferire con una procedura RM

Conditional 8: dispositivi classificati solo per rispetto ai

tomografi RM da 1,5 e 3 Tesla, gradienti di campo < 720

gauss/cm. La qualità dell’immagine potrebbe risentirne ed è

quindi opportuna una ottimizzazione dei parametri da utilizzare

per la procedura RM

I rischi legati alla presenza di oggetti metallici all’interno del paziente non

riguardano solo i materiali ferromagnetici (per i quali si ha una interazione con il

campo magnetico statico) ma tutti gli oggetti metallici, in quanto per il fatto di

essere conduttori possono surriscaldarsi per l’assorbimento di energia dei campi a

RF oppure possono essere sede di correnti indotte dai gradienti di campo.

legge di Faraday-Neumann: una spira conduttrice immersa in uncampo magnetico variabile nel tempo è percorsa da una correnteanch’essa variabile nel tempoLegge di Lenz: a sua volta la corrente genera un campo magneticovariabile nel tempo di segno opposto al campo magnetico che la haindotta

Muovendo un conduttore metallico non ferromagnetico didimensioni significative (per esempio una bombola di ossigeno nonferrosa!!) verso il bore del magnete si genera un campo magneticoche si oppone al movimento del conduttore verso il bore delmagnete bisogna diminuire la velocità di traslazione per riuscire adiminuire la forza di opposizione

Legge di Lenz

Campi elettromagnetici a RF

L’apparecchiatura a risonanza magnetica risente dell’ambiente

esterno non solo per la presenza di oggetti ed apparecchiature

che possono indurre modificazioni del campo magnetico

statico principale, ma anche per l’interferenze che onde

elettromagnetiche provenienti dall’esterno possono avere con

il segnale proveniente dal campione in esame (nel nostro caso

dal distretto corporeo che si vuole indagare). Tali interferenze

possono infatti deteriorare le immagini (si possono avere

artefatti, distorsioni, errori di ricostruzione dell’immagine….)

inficiando la valenza clinica dell’esame.

Gabbia di Faraday (schermatura in materialeconduttore, cfr. Cu): garantisce il massimocontenimento dei disturbi provenienti da sorgentiesterne di onde e.m. a RF

Guide d'onda: consentono il passaggio di cavi in fibraottica e/o tubi in materiale plastico senzacompromettere l'efficienza della schermatura (vietatointrodurre cavi elettrici)

Durante l'esame non deve mancare il contattoelettrico tra tutte le componenti della schermatura (laporta deve rimanere CHIUSA!)

Schermatura RF:

Gabbia di Faraday

Nelle immagini si può vedere come viene assemblata la gabbia

entro la sala esami. La gabbia è composta da pannelli di legno e

fogli di rame

La gabbia di Faraday serve ad attenuare le radiazioni EMprovenienti dall’esterno che potrebbero interferire con il campo RF.

L’efficienza della schermatura (SE) si misura in dB (decibel), e seconsideriamo il campo elettrico, essa è data dal rapporto:

gabbia di Faraday

essendo Ei ed Et il campo elettrico rispettivamente incidente etrasmesso. Per esempio, una tipica efficienza di schermatura di 90dB, significa che il segnale viene attenuato di un fattore 104.5 =31622.

Ei Et

SE(dB) = 20log (Ei/Et)

Gabbia di Faraday

Se consideriamo per semplicità uno schermo costituito daun involucro metallico continuo, possiamo dire chel’attenuazione delle onde EM avviene per assorbimento(l’onda dissipa energia nello spessore del metallo) e perriflessione alla due superfici di passaggio (aria-metalloall’ingresso, metallo-aria all’uscita).

Anche una rete metallica può essere utilizzata perattenuare le onde EM: l’attenuazione sarà tanto minorequanto maggiori saranno le dimensioni dei fori della rete.Un esempio è dato dalla visiva del locale comandi

Gabbia di Faraday

Risonanza Magnetica:Sicurezza

per

l’operatore ed il paziente

Dr. Paola Mangili

IRCCS S. Raffaele, Milano

II° modulo – parte b

I rischi biologici potenziali associati all’utilizzo diapparecchiature diagnostiche a Risonanza magnetica Nuclearesono classificati secondo i seguenti agenti fisici:

effetti di campi magnetici statici

effetti legati all’assorbimento di campi elettromagnetici a RF(radiazioni non ionizzanti)

effetti legati a campi magnetici variabili nel tempo

Effetti Biologici

Quench

termici: si verificano quando una sufficiente quantità di energiaviene somministrata ad un sistema biologico determinandovi unsignificativo incremento di temperatura (>0,1 °C)

atermici: si verificano quando viene somministrata ad un sistemabiologico una quantità di energia in grado di provocare uninnalzamento della temperatura, che tuttavia non è apprezzabileper l'intervento di meccanismi endogeni o esogeni al sistema diregolazione della temperatura

non termici: si verificano quando la quantità di energiasomministrata ad un sistema biologico è inferiore a quella in gradodi determinare un incremento di temperatura.

Effetti Biologici

Campi magnetici statici

Gli effetti biologici dei c.m. statici sono riconducibiliessenzialmente all’orientamento di sistemi molecolari e all’azionedella forza di Lorentz su cariche elettriche in moto.

Il campo magnetico esplica la sua azione in funzione del’intensitàe della durata di esposizione, mediante quattro tipi di interazione:1)molecolare e submolecolare (atomico ed elettronico)2)magnetoidrodinamica,3)magnetomeccanica4)elettrodinamica

Sulla base di dati sperimentali si ritiene che l’esposizionedell’intero corpo a campi magnetici statici non comporti unrischio sanitario per livelli di induzione magnetica fino a 4 T(FDA fino a 8 T)

Effetti Biologici

L’esposizione a breve termine al CMS di tutte le intensità di

utilizzo clinico (da 0.2 a 3.0 Tesla) e anche fino a 8 Tesla (a scopo

di ricerca), è stato approvato dalla FDA americana come non

dannosa per l’organismo

L’esposizione a lungo termine è ancora sotto osservazione

scientifica in quanto studi in vitro hanno dimostrato effetti

potenzialmente dannosi per i tessuti apparentemente sotto una

soglia di significatività clinica

Effetti Biologici

Campi magnetici statici

Campi magnetici statici

Meccanismi di interazione

Diversi sono i meccanismi di interazione tra campi magnetici statici esistemi biologici, per fare alcuni esempi

effetti sugli stati di spin elettronico con possibili modifiche dellacinetica di reazioni biochimiche

effetti magnetoidrodinamici: la forza di Lorenzt produce dellepressioni che vengono trasmesse ai tessuti. E’ stato visto ad esempioche tale pressione quando agisce sui tessuti endolinfaticidell’orecchio umano, provoca delle sensazioni di nausea e vertigini.Orientamento e/o traslazione per effetto magnetomeccanico(per esempio dei bastoncelli della retina)

Effetti Biologici

Campi magnetici statici

Meccanismi di interazione

Interazioni elettrodinamiche con elettroliti in movimento. Infatti, unacarica che si muove con una certa velocità in un campo magnetico, èsoggetta alla forza di Lorentz che risulta essere perpendicolare alladirezione della velocità e del campo Ciò che in pratica accade è che gliioni dei due segni trasportati dal flusso sanguigno tendono aconcentrarsi sulle pareti opposte dei vasi, e di conseguenza tra talipareti si instaura una differenza di potenziale. Tale effetto causaun’alterazione dell’onda T nel tracciato elettrocardiografico.

Induzione di magnetofosfeni : si tratta di un effetto che è statoregistrato per campi di 4 T, che sembra associato al movimento degliocchi o della testa in un campo magnetico statico non omogeneo, eche consiste nella produzione di sensazioni visive transitorie descrittecome lampi di luce.

Effetti Biologici

Campi magnetici statici

E’ scarsa l’informazione di tipo sperimentale su possibilieffetti di esposizioni croniche. Ad oggi, non esiste alcunaevidenza di possibili effetti a lungo termine

Non vi è alcuna evidenza convincente sul potenziale dimutagenicità del campo magnetico statico. L’assenza dimutagenicità suggerisce che le esposizioni non siano in gradodi iniziare la carcenogenesi. Anche la progressione e lapromozione tumorale sembrano non risentire di esposizioni acampi di induzione magnetica dell’ordine del Tesla

Effetti Biologici

Campi e.m. a radiofrequenza

I campi e.m. a radiofrequenza (RF) sono caratterizzati dafrequenze, e di conseguenza energie del singolo fotone,tali che non possa avvenire il fenomeno dellaionizzazione all’interno del materiale biologico. Siamoquindi nel campo delle radiazioni NON IONIZZANTI

Il meccanismo responsabile dei diversi effetti fisiologici,consistenti in alterazioni delle funzioni cardiovascolari,riproduttive, visive, uditive, endocrine e nervose, è ilriscaldamento dei tessuti causato per effetto Joule dallecorrenti indotte dal campo magnetico a RF

Effetti Biologici

Campi e.m. a radiofrequenzaQuando un’onda elettromagnetica (e.m.) incide sul corpo umano,parte di essa viene riflessa e parte viene assorbita all’interno deitessuti. Alle frequenze di interesse clinico una parte dell’energiaassorbita viene convertita in calore. Il riscaldamento è causatodall’energia trasmessa dall’impulso RF che genera un campoelettrico che a sua volta induce correnti elettriche; tali correntipossono determinare per effetto Joule riscaldamento dei tessuti

Effetti Biologici

Coefficiente

di riflessione

dipende dalla

frequenza

Solo una piccola parte dell’energia ad RF trasmessa alpaziente viene assorbita dai nuclei di idrogeno e quindiconcorre alla formazione dell’immagine. La maggior parteviene infatti trasformata in calore all’interno del corpo delpaziente.

Le condizioni ambientali (temperatura ambiente, umidità,ventilazione) influenzano i cambiamenti di temperatura delcorpo del paziente, pertanto l’impianto di climatizzazionedella sala esami deve garantire una temperatura compresa tra20 -22 °C ed una umidità tra 40-50%.

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

La dissipazione dell’energia dell’onda e.m.avviene con la cessione di calore ai tessuti(infatti le cariche che vengono messe inmoto dal campo e.m producono calore perattrito con le strutture circostanti) conconseguente aumento della temperaturacorporea. A questo punto l’organismoreagisce all’aumento di temperaturacercando di eliminare il calore in eccesso,principalmente per convenzione attraversola circolazione sanguigna ed in parteminore attraverso processi di conduzionetra i vari tessuti. Se il calore smaltito conquesti meccanismi non equilibra quelloprodotto dall’onda e.m., allora si ha unrialzo termico dei tessuti al di sopra deivalori fisiologici.

Effetti BiologiciCampi e.m. a radiofrequenza

Organi critici

-Cristallino

-Gonadi maschili

Campi e.m. a radiofrequenza

La grandezza “dosimetrica” utilizzata per indicare l’assorbimento dienergia elettromagnetica nei tessuti è il tasso di assorbimentospecifico (Specific Absorption Rate, SAR) espresso in watt per kg ,cioè la potenza assorbita nell’unità di massa di tessuto:

SAR = P / M

Le apparecchiature attuali sono provviste di un sistema di autolimitazione del SAR. Il SARgenerato durante un esame RM è una funzione complessa di numerose variabili quali lafrequenza (determinata dal campo magnetico statico), il tipo ed il numero di impulsi adRF, il tempo di ripetizione, il tipo di bobina usata, il volume di tessuto contenutoall’interno della bobina, etc. Più fette per il tempo di ripetizione aumentano il SAR. Piùimpulsi ad RF per fetta aumentano il SAR. Angoli di flips maggiori richiedono più energiae quindi comportano SAR maggiori. In particolare NON si deve inserire un valore erratodel peso del paziente, il peso è infatti uno dei valori che il sistema utilizza per il calcolo delSAR e quindi per eventualmente bloccare l’esecuzione della sequenza.Il fenomeno del riscaldamento è minore in magneti a basso campo (0,5 Tesla) rispetto amagneti da 1,5 o 3 Tesla dal momento che l’assorbimento di potenza è proporzionale allafrequenza del campo RF. Il SAR varia a seconda della sequenza utilizzata. Una pausa di 5minuti tra una sequenza e la successiva può permettere la totale dissipazione del calore.

Effetti Biologici

L’effetto biologico dell’assorbimento di campi elettromagnetici aRF è essenzialmente limitato ad una dissipazione termica e quindiad un riscaldamento del tessuto (cfr. vibrazioni di cariche legate).

L’esposizione ai campi a radiofrequenza è prevalentementelimitata alla parte del corpo esaminata L’aumento locale ditemperatura dipende anche dal metabolismo e dalle caratteristichetermiche delle strutture interessateIl corpo umano può ben tollerare un aumento di temperaturainferiore a 1oC, o a 0.5oC nel caso di bambini, donne in gravidanzae persone con difetti del sistema cardiocircolatorio

Le disomogeneità tissutali possono dar luogo a picchi localizzatidi potenza elettromagnetica assorbita e quindi provocareinnalzamenti locali di temperatura (“hot spots”). Un esempio puòessere la presenza di tatuaggi nella regione da indagare

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

I rischi legati alla RF non sono solo legati al SAR, ma anche allapresenza delle seguenti situazioni:

•pazienti con lenti a contatto (il riscaldamento potrebbe asciugare lostrato di liquido lacrimale tra occhi e lente con conseguenteattaccamento della stessa sulla superficie dell’occhio)

•pazienti con cerotti trasdermici (hot spots)

•contatto pelle-bobine di trasmissione, contatto pelle-cavi delle

bobine, contatto pelle-pelle (hot spots, formazione di scariche

elettriche)

•formazione di anelli con i cavi delle bobine (formazione di scaricheelettriche)

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

L’utilizzo di sequenze veloci ha comportato un aumento degli

incidenti legati all’assorbimento di calore (ustioni)

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

Le ustioni si producono prevalentemente alle estremità del corpo

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

La causa di incidente maggiormente riportata in letteratura è il

contatto tra il corpo del paziente ed il bore dell’apparecchiatura

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

Attenzione anche a contatto pelle-pelle!!

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

3° degree Burn on a child in

Alabama due to unsafe practices

during an MRI.

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

Campi e.m. a radiofrequenza

Effetti Biologici

In figura dx viene riportato il corretto posizionamento del

paziente e l’utilizzo dei cuscinetti in dotazione al sito RM

Campi magnetici variabili

Il principale meccanismo di interazione dei campi magneticivariabili nel tempo con il corpo umano è l’induzione dicampi elettrici all’interno dei tessuti (legge di Faraday-Neumann)

Le intensità dei campi elettrici e delle densità di correntedipendono sia dalle caratteristiche del campo magnetico chedel soggetto esposto

Effetti Biologici

Campi magnetici variabili

Il campo magnetico utilizzato per i gradienti, variando nel tempocon una velocità di variazione dB/dt, induce nei pazienti uncampo elettrico la cui intensità è direttamente proporzionale adB/dt. La corrente indotta risulta essere perpendicolare alladirezione del campo magnetico

Effetti Biologici

Campi magnetici variabili

Correnti indotte da un campo magnetico variabile nel tempo

Effetti Biologici

Flussi di corrente

perpendicolari

Campo magnetico

Un campo magnetico variabile nel tempo genera una forza elettromotrice

indotta e quindi, se vi sono delle cariche libere (ioni) una corrente indotta. I

flussi di corrente seguono i flussi di sangue (e comunque in genere di

elettroliti) all’interno del corpo del paziente.

Campi magnetici variabili

Le correnti elettriche indotte nei tessuti possono dare luogoessenzialmente a due tipi di effetti:

la stimolazione di tessuti eccitabili muscolari e nervosi

il riscaldamento dei tessuti (effetto minore)

Il maggior rischio sembra essere quello associato allastimolazione del sistema nervoso periferico (contrazionimuscolari di tipo tetanico) ed alla stimolazione cardiaca(fibrillazione cardiaca a densità di corrente > di 0.1 - 1mA/cm2)

Effetti Biologici

Studi sperimentali hanno evidenziato che:

1-10 mA/m2 : nessun effetto di rilievo

10-100 mA/m2 : effetti non nocivi dipendenti dalla frequenza

100 –1000 mA/m2 : stimolazione dei tessuti eccitabili, anche cardiaci.

> 1000 mA/m2 : fibrillazione ventricolare

E’ stato studiata la dipendenza dei valori di soglia di dB/dt (T/s)che inducono stimolazione nervosa e cardiaca in funzione delladurata della rampa di salita (Reilly), come mostrato in figura nelladiapositiva successiva:

Campi magnetici variabili

Effetti Biologici

Campi magnetici variabili

La stimolazione del sistema nervoso periferico è utilizzatacome parametro fisiologico di sicurezza, perché il nonsuperamento della sua soglia protegge anche dalla fibrillazioneventricolare

Effetti Biologici

Valori medi delle

soglie di stimolazione

- Reilly

(ovvero durata dell’esposizione)