Corso di Tecniche di Radiodiagnostica RM, TC e Ecografia

Fisica delle apparecchiature a Risonanza Magnetica

Novara, novembre - dicembre 2011

Luca GastaldiFisico Medico, Esperto Responsabile Sicurezza RM

email: gastaldi.phd@gmail.com

blog: www.ilfisicomedico.it

Riassunto di come avviene il segnale RM

Esame RM – come avviene

Tipologie di campo magnetico

statico

gradiente

RF

30 T 70 Tpoli equatore

statico

1.5 T

30˙000 volte il campo terrestre

1. Orientamento dei sistemi molecolari

Effetti microscopici

- Bastoncelli della retina

- Eritrociti falciformi

Orientamento a 0.35 T

Orientamento a 1.0 T

2. Forza di Lorentz

Effetti microscopici

F = q (v x B)

Regola della mano destra

2. Forza di Lorentz

Effetti microscopici

B

v

F

+

Alterazione dell’onda T

dell’ECG

3. Effetto Zeeman

Effetti microscopici

Agisce su molecole coinvolte in reazioni chimiche e consiste nella separazione delle linee spettrali per

effetto di un campo magnetico esterno.

Può produrre alterazioni nella cinetica di reazioni chimiche che coinvolgono coppie di specie chimiche

intermedie, con la possibilità di ottenere prodotti di reazione potenzialmente dannosi

Non sono stati riportati effetti su reazioni di significatività biochimica, per cui

Roto-Traslazione

Effetti MACROscopici (meccanici)

Ferromagnetico

Magnete

Effetti macroscopici (meccanici)

effetto proiettile

Effetti macroscopici (meccanici)

Effetti macroscopici (meccanici)

Ferromagnetico (?)

Ferromagnetico

Effetti di interferenza su apparecchi elettronici

0.2 mT

0.5 mT

Sulla base del D.M. 2/08/91 :

Parte esposta

Intensità campo Durata massima esposizione

corpo 200 mT 1h/giorno

corpo 2 T 15 min/giorno

arti 2 T 1h/giorno

Limiti di esposizione a campi magnetici statici

L’installazione di Domodossola (Magnetom Symphony 1.5T) :

1.5 T

0.6 -1.0 T

0.3 mT

0.1 mT0.6 mT

Limiti di esposizione a campi magnetici statici

Per il posizionamento del paziente sono necessari circa 3 minuti

In questo lasso di tempo l’operatore staziona con

il corpo in una zona con campo magnetico

compreso tra i 30 e i 400 mT

Nell’ipotesi peggiore e secondo il D.M. precedentemente citato,

relativamente ai limiti di esposizione a corpo intero, l’operatore non può

permanere in tale luogo più di 30 min. ogni giorno

Quindi ciascun operatore può posizionare un massimo di 10 pazienti in un

giorno.

I limiti per gli arti risultano ampiamente rispettati

Considerazioni (RM di Domodossola)

Campi magnetici variabili nel tempo(fino a 20 T/s)

N

GRADIENTE

S

corrente

corrente

Stimolazione di tessuti muscolari e nervosi elettricamente eccitabili

Fibrillazione ventricolare

J > 1000 mA/m2 (4 – 1000 Hz)

Effetti a soglia

Si possono fissare dei limiti di esposizione

Stimolazione nervi periferici

J > 100 mA/m2 (4 – 1000 Hz)

rf

Campi a Radiofrequenza

Radiofrequenza +

Tessuto biologico =

Aumento della temperatura

Aumento della temperatura

Sistema di termoregolazione e stato fisiologico

Condizioni ambientali

(temperatura, umidità, ventilazione)

Rateo di assorbimento specifico di energia

(S.A.R. – Specific Absorption Rate)

S.A.R. (Specific Absorption Rate)Si misura in

W/kgRateo di assorbimento specifico di energia

IRPA/INIRC 1991

“Il corpo umano può ben tollerare un aumento di temperatura < 1 °C

(< 0.5 °C nel caso di bambini, donne in gravidanza e persone con difetti

del sistema cardiocircolatorio)”

SAR > 4 W/kg porta a effetti sul comportamento Questo valore corrisponde ad aumenti di temperatura corporea fino a 1° C

S.A.R. Limiti di Legge

Normativa italiana : D.M. 3/08/93 e D.M. 381 del 10/9/98

D.M. 3/08/93

1. Per mantenere il rialzo di temperatura entro 0.5 °C, il SAR

mediato sul corpo intero non deve superare :

1 W/kg per esposizioni > 30 min

2 W/kg per esposizioni < 15 min.

S.A.R. Limiti di Legge

Normativa italiana : D.M. 3/08/93 e D.M. 381 del 10/9/98

D.M. 3/08/93

2. La temperatura locale non deve superare i

38°C nella testa SAR < 2 W/kg (esp. > 30 min)

39 °C nel tronco SAR < 4 W/kg (esp. > 30 min)

40 °C negli arti SAR < 6 W/kg (esp. > 30 min)

questi valori raddoppiano per esposizioni di durata inferiore a 15 min.

S.A.R. Limiti di Legge

Normativa italiana : D.M. 3/08/93 e D.M. 381 del 10/9/98

D.M. 381 del 10/09/98

I campi a radiofrequenza, nel nostro caso, oscillano nell’intervallo 1-100 MHz

Il S.A.R. è molto difficile da misurare per l’utente

Realisticamente…

Norma CEI 60601-2-3

Ma fortunatamente…

Introduce i Modi di funzionamento

E i costruttori si sono adeguati…

1. Visualizzazione del “Modo di funzionamento” in fase di impostazione della sequenza di acquisizione

2. Introduzione di blocchi software e/o hardware in caso di superamento dei limiti

3. Fornitura di certificazioni di conformità alla norma CEI