Prima parte delle slides del corso per anestesisti tenuto a Novara in marzo 2012

1. Introduzione alla
Risonanza Magnetica
Principi fisici e sicurezza
Dr. Luca Gastaldi
SC Fisica Sanitaria - Novara

2. Rx
Mano di Anna Berthe Roentgen
1895

3. TAC
- Fonte Toshiba
- Fonte Toshiba

4. RM

5. Come tutto è cominciato
1946
Premio Nobel, 1952
Felix Bloch
(1905-1983)
1. Un nucleo si comporta come un magnete.

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

7. 1960
I primi spettrometri confermano le teorie di Bloch
Nel frattempo…
“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
Raymond Damadian (medico armeno)

8. Sempre nel frattempo…
Paul Laterbur, professore di chimica alla State
University di New York, segue un percorso analogo
Paul Lauterbur (1929- )
Nel 1973 pubblicherà sulla rivista Nature l’articolo:
Formazione dell’immagine per interazione locale indotta; impiego della RM
Chi è arrivato prima…? Bho!

9. dal 1980
Picker
Ogni produttore di apparecchiature di
imaging medicale ha cominciato a
studiare e produrre scanner RM clinici
Philips
GE
Siemens

10. 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)

11. 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

12. Il campo magnetico esterno
In assenza di campi magnetici
esterni, i piccoli magneti si .. cioè le nostre
‘trottoline’ sono
distribuiscono liberamente nello disordinate …
spazio…
…ma, all’interno di un campo magnetico, sono quasi
tutti orientati allo stesso modo:

13. 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

14. I segnali raccolti, opportunamente processati,
danno luogo alla formazione dell’immagine

15. Tipologie di apparecchiature cliniche per RMN

16. Magneti permanenti
Vantaggi
• Non richiede alimentazione
• Campo di dispersione limitato
• Nessun raffreddamento
• Limitati costi di gestione
B0
Svantaggi
• Peso elevato
• Sensibile a variazioni termiche
• Limitata intensità di campo
0.2 -­‐‑ 0.3 Tesla

17. Magneti resistivi
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

18. Magneti superconduttivi
Vantaggi
• Elevata intensità di campo
• Elevata omogeneità di campo
• RidoPo consumo di energia
Svantaggi
• Necessità di criogeni
Fino a 9 – 10 Tesla (imaging)
• Elevati costi di acquisto
è Esistono Rischi concreti !!!!

19. 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

20. 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

21. Responsabili per la sicurezza
Medico Responsabile per la Sicurezza
Esperto Responsabile per la Sicurezza in Risonanza Magnetica
Validazione del progetto esecutivo
Verifica della corretta esecuzione del Controllo sui dispositivi di sicurezza
(sonda ossigeno, ventilazione
progetto
emergenza, ecc.)
Classificazione delle zone di lavoro
Verifica perdurare caratteristiche
Stesura Regolamento di Sicurezza tecniche
(con MR)
Verifica delle schermature e delle
Stesura norme di emergenza isomagnetiche
Segnalazione incidenti di tipo tecnico

22. Responsabili per la sicurezza
Esperto Responsabile per la sicurezza
Medico Responsabile per la Sicurezza in Risonanza Magnetica
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

23. 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.)

24. QUESTIONARIO RM

25. Classificazione delle zone
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

26. Nota 1: interferenza su apparecchi elettronici
0.5 mT
0.2 mT

27. Nota 2: forze di attrazione magnetica

28. Nota 2: forze di attrazione magnetica
Ferromagnetic
o
Ferromagnetico (?)

29. Nota 3: campo magnetico terrestre
30 µT 70 µT
poli equatore
T = Tesla = 100 Gauss

30. 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

31. Sistema di rilevazione dell’ossigeno
Misura la quantità di ossigeno presente in ambiente
Cella ossigeno

32. Sistema di rilevazione dell’ossigeno
Esempi di centraline di controllo

33. Sistema di rilevazione dell’ossigeno
Livello ottimale di ossigeno
> 20 %
Prima soglia (allarme)
19 %
Seconda soglia (allarme + Vent.Forz.)
18 %
Cella ossigeno

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

35. Sistemi di ventilazione
Condizioni normali
6-10 ricambi/ora
Emergenza
18-20 ricambi/ora

36. Sistemi di schermatura (RF e campo statico)
Esempio di gabbia di Faraday

37. Sistemi di schermatura
La gabbia di Faraday scherma da campi variabili e radiofrequenze
Il campo statico è normalmente schermato dai muri
stessi, eventualmente rinforzati da spessori metallici
Immagini tratte dal sito IMEDCO

38. Sistemi di schermatura
Visiva
Porta
Gas medicali
Penetration Panel Immagini tratte dal sito IMEDCO

39. Sistemi di schermatura
Porta
Fingers
Immagini tratte dal sito IMEDCO

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

41. Misure di campo magnetico statico
La ditta che installa un’apparecchiatura a RM deve fornire anche delle
planimetrie corredate dalle cosiddette curve ISOMAGNETICHE

42. Sviluppo tridimensionale
delle isomagnetiche!

43. Verifica delle curve isomagnetiche
Gaussmetro e punti di misura

44. Metal detector
Immagini tratte da www.vallon.de

45. Metal detector
Immagini tratte da www.metrasens.com

46. Criogeni e Quench
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”
Nota
A temperatura ambiente (20°C) 1litro di elio liquido
produce circa 750 litri di elio gassoso

47. Criogeni e Quench
Tutte le apparecchiature a RM superconduttive
dispongono di un sistema di canalizzazione dell’elio
gassoso verso l’esterno
Tubo di
quench
Flangia
di
connessione
Se l’impianto di canalizzazione funziona correttamente, tutto l’elio gassoso
viene espulso all’esterno. Altrimenti può invadere la sala magnete!

48. Pericoli associati a gas criogeni
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

49. Segnaletica
Porta esterna sito RM (1.i)

50. Dettaglio porta esterna sito RM (1.ii)

51. Porta interna sito RM (1.iii)

52. Porta esterna sito RM (2.i)

53. Dettaglio porta esterna sito RM (2.ii)

54. Porta interna sito RM (2.iii)

55. Un’ultimo invito…
… cercate di non finire come lui !!!