Introduzione alla Risonanza Magnetica

Principi fisici e sicurezza

Dr. Luca Gastaldi SC Fisica Sanitaria - Novara

Mano di Anna Berthe Roentgen

1895

Rx

- Fonte Toshiba

- Fonte Toshiba

TAC

RM

Un nucleo si comporta come un magnete.

Come tutto è cominciato

1946 Felix Bloch

(1905-1983)

Premio Nobel, 1952

1.

2. Una particella carica, come un protone, che ruoti intorno al proprio asse genera un campo magnetico (“momento magnetico”)

EQUAZIONI di BLOCH

1960 I primi spettrometri confermano le teorie di Bloch

Raymond Damadian (medico armeno)

“Tessuti sani e malati hanno differenti parametri RM”

Costruisce la prima apparecchiatura superconduttiva per imaging RM (“L’Indomita”)

La prima scansione umana richiede circa 5 ore

Nel frattempo…

Sempre nel frattempo…

Paul Lauterbur (1929- )

Paul Laterbur, professore di chimica alla State University di New York, segue un percorso analogo

Nel 1973 pubblicherà sulla rivista Nature l’articolo:

Formazione dell’immagine per interazione locale indotta; impiego della RM

Chi è arrivato prima…? Bho!

Ogni produttore di apparecchiature di imaging medicale ha cominciato a studiare e produrre scanner RM clinici

dal  1980

GE

Siemens

Picker

Philips

RMN  =  Risonanza  Magnetica  Nucleare

Nucleare …perché  sono  i  nuclei  degli  atomi  a  reagire

Magnetica …perché  ha  luogo  in  un  campo  magnetico

Risonanza …perché  i  trasferimenti  di  energia  ai  nuclei

avvengono  in  condizioni  di  ‘risonanza’  (stessa  frequenza)

La RMN studia, mediante l’impiego di radiofrequenze, le proprietà magnetiche dei nuclei per produrre immagini del corpo umano in grado di fornire informazioni morfologiche e funzionali

In assenza di campi magnetici esterni , i p iccol i magnet i s i distribuiscono liberamente nello spazio…

…ma, all’interno di un campo magnetico, sono quasi tutti orientati allo stesso modo:

.. cioè le nostre ‘trottoline’ sono

disordinate …

Il campo magnetico esterno

A questo punto con opportuni segnali a radiofrequenza (RF) i nuclei

vengono eccitati e orientati tutti in una stessa direzione.

Quando l’impulso viene spento, i nuclei ritornano nel loro stato iniziale

emettendo un segnale:

Segnale  FID

I segnali raccolti, opportunamente processati,

danno luogo alla formazione dell’immagine

Tipologie di apparecchiature cliniche per RMN

Magneti permanenti

B0

Vantaggi •   Non  richiede  alimentazione

•   Campo  di  dispersione  limitato

•   Nessun  raffreddamento

•   Limitati  costi  di  gestione

Svantaggi •   Peso  elevato •   Sensibile  a  variazioni  termiche

•   Limitata  intensità  di  campo  

0.2  -­‐‑  0.3  Tesla

Vantaggi •   Non  richiede  criogeni

•   È  disaPivabile

Svantaggi •   Elevato  consumo  di  energia

•   Raffreddamento  ad  acqua

•   Elevati  costi  di  gestione

Fino  a  0.6  –  0.7  Tesla

Magneti resistivi

Vantaggi •   Elevata  intensità  di  campo

•   Elevata  omogeneità  di  campo

•   RidoPo  consumo  di  energia

Svantaggi • Necessità  di  criogeni

• Elevati  costi  di  acquisto Fino  a  9  –  10  Tesla  (imaging)

Magneti superconduttivi

è Esistono Rischi concreti !!!!

I tomografi a Risonanza Magnetica

sono tra le apparecchiature più “pericolose” presenti in ospedale

per il maggior rischio di incidente

2 figure professionali sono dedicate sicurezza in RM:

q  Esperto Responsabile per la sicurezza

q  Medico Responsabile per la sicurezza

La normativa di riferimento è datata : D.M. 2/8/91

“Autorizzazione alla installazione e uso di apparecchiature diagnostiche a risonanza magnetica”

Per ogni approfondimento :

ISPESL (Istituto Superiore per la Prevenzione e la Sicurezza sul Lavoro)

“Procedure autorizzative e gestionali relative all’installazione ed uso di apparecchiature diagnostiche a Risonanza Magnetica” (2004)

www.ispesl.it

Responsabili per la sicurezza

Esperto Responsabile per la Sicurezza in Risonanza Magnetica Medico Responsabile per la Sicurezza

Validazione del progetto esecutivo

Verifica della corretta esecuzione del progetto

Classificazione delle zone di lavoro

Stesura Regolamento di Sicurezza (con MR)

Stesura norme di emergenza

Controllo sui dispositivi di sicurezza (sonda ossigeno, ventilazione emergenza, ecc.)

Verifica perdurare caratteristiche tecniche

Verifica delle schermature e delle isomagnetiche

Segnalazione incidenti di tipo tecnico

Responsabili per la sicurezza

Medico Responsabile per la Sicurezza in Risonanza Magnetica Esperto Responsabile per la sicurezza

Stesura Regolamento di sicurezza (con ER)

Stesura dei protocolli per la corretta esecuzione degli esami

Stesura dei protocolli per il pronto intervento sul paziente in emergenza

Predisposizione, nel sito RM, delle apparecchiature di primo intervento medico

Segnalazione incidenti di tipo medico

Controllo, per gli addetti, del sussistere dell’idoneità all’attività lavorativa in RM

NOTA

Medico Responsabile per la Sicurezza

Medico Responsabile delle Prestazioni ≠

q  Valuta le richieste di esami e decide sull’opportunità di accoglimento e sulle modalità di esecuzione dell’esame stesso

q  Accerta possibili controindicazioni con questionario pre-esame

q  Informa il paziente sulle possibili controindicazioni all’esame (rischi, problemi legati a claustrofobia, ecc.)

QUESTIONARIO RM

Zona ad Accesso Controllato (Z.A.C.) B > 0.5 mT

Zona di rispetto 0.1 mT < B < 0.5 mT

Zona di libero accesso B < 0.1 mT

Classificazione delle zone

Nota 1: interferenza su apparecchi elettronici

0.2 mT

0.5 mT

Nota 2: forze di attrazione magnetica

Ferromagnetico (?)

Ferromagnetico

Nota 2: forze di attrazione magnetica

30 µT 70 µT

poli equatore

T = Tesla = 100 Gauss

Nota 3: campo magnetico terrestre

Programma di garanzia della sicurezza

ü  Sistema di rilevazione dell’ossigeno

ü  Sistema di ventilazione (normale e emergenza)

ü  Sistemi di schermatura (RF e campo statico)

ü  Metal detector

ü  Criogeni e quench

ü  Segnaletica

Sistema di rilevazione dell’ossigeno

Cella ossigeno

Misura la quantità di ossigeno presente in ambiente

Sistema di rilevazione dell’ossigeno

Esempi di centraline di controllo

Sistema di rilevazione dell’ossigeno

Cella ossigeno

Livello ottimale di ossigeno

> 20 % Prima soglia (allarme)

19 %

Seconda soglia (allarme + Vent.Forz.)

18 %

Sistemi di ventilazione L’ambiente di RM dispone di 2 impianti: normale e emergenza

Sistemi di ventilazione

Condizioni normali

6-10 ricambi/ora

Emergenza

18-20 ricambi/ora

Sistemi di schermatura (RF e campo statico)

Esempio di gabbia di Faraday

Sistemi di schermatura

Immagini tratte dal sito IMEDCO

La gabbia di Faraday scherma da campi variabili e radiofrequenze

Il campo statico è normalmente schermato dai muri

stessi, eventualmente rinforzati da spessori metallici

Sistemi di schermatura

Porta Visiva

Penetration Panel

Gas medicali

Immagini tratte dal sito IMEDCO

Sistemi di schermatura

Porta

Fingers

Immagini tratte dal sito IMEDCO

Verifica della schermatura RF (gabbia di Faraday) La misura viene effettuata con antenne accoppiate, prima in assenza e

poi in presenza della schermatura

Misure di campo magnetico statico

La ditta che installa un’apparecchiatura a RM deve fornire anche delle

planimetrie corredate dalle cosiddette curve ISOMAGNETICHE

Sviluppo tridimensionale

delle isomagnetiche!

Gaussmetro e punti di misura

Verifica delle curve isomagnetiche

Metal detector

Immagini tratte da www.vallon.de

Metal detector

Immagini tratte da www.metrasens.com

Il campo magnetico statico, nel caso dei magneti superconduttivi, viene prodotto attraverso raffreddamento con liquido criogeno (normalmente elio liquido).

L’elio viene mantenuto allo stato liquido (T = -269°C) mediante appositi compressori.

Si parla di QUENCH quando vi è passaggio di tutto l’elio dallo stato liquido a quello gassoso.

Il Quench può essere spontaneo o “pilotato”

Criogeni e Quench

Nota A temperatura ambiente (20°C) 1litro di elio liquido

produce circa 750 litri di elio gassoso

Tutte le apparecchiature a RM superconduttive

dispongono di un sistema di canalizzazione dell’elio

gassoso verso l’esterno

Se l’impianto di canalizzazione funziona correttamente, tutto l’elio gassoso

viene espulso all’esterno. Altrimenti può invadere la sala magnete!

Flangia di

connessione

Tubo di quench

Criogeni e Quench

Ø  DANNI DA GELO

schizzi sulla pelle provocano ustioni

Ø  SOFFOCAMENTO

una concentrazione di O2 nell’aria < 17-18% non è sufficiente alla respirazione umana

Ø  CONDENSAZIONE DELL’OSSIGENO

la temperatura superficiale del contenitore di elio può essere tanto bassa da provocare la condensazione di ossigeno o di aria arricchita di ossigeno, con rischio supplementare di incendio

Pericoli associati a gas criogeni

Segnaletica

Porta esterna sito RM (1.i)

Dettaglio porta esterna sito RM (1.ii)

Porta interna sito RM (1.iii)

Porta esterna sito RM (2.i)

Dettaglio porta esterna sito RM (2.ii)

Porta interna sito RM (2.iii)

Un’ultimo invito…

… cercate di non finire come lui !!!