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Risonanza magnetica nucleare

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Oggi la diagnostica per immagini consente di affrancarsi, in molti casi, dall’utilizzo di macchine che emettono radiazioni ionizzanti. Un posto rilevante è occupato dagli impianti di risonanza magnetica nucleare (RM), che comportano l’impiego di radiazioni non ionizzanti. Quindi con rischi per pazienti ed operatori decisamente minori. Specie se si tratta di macchine a “basso campo”.

La RM si fonda sull’esame del comportamento magnetico del nucleo dell’idrogeno (protone). L’idrogeno è per l’appunto l’elemento più presente nel corpo.

Com’è noto, i nuclei di alcuni elementi con numero dispari di protoni e/o neutroni presentano un moto rotatorio (spin). Pertanto tali nuclei, carichi elettricamente, causano un campo magnetico (dipolo).

La formazione dell’immagine da indagare è il risultato delle interazioni tra i diversi campi in gioco, che producono delle fem indotte (FID o Free Induction Decay).

L’impianto RM è costituito da: magnete, sistema di gradienti, bobine RF, computer.

I magneti utilizzati in RM sono di diverse tipologie (permanenti, resistivi, superconduttivi, ibridi). Devono avere comunque caratteristiche di elevata omogeneità di campo. A questo fine sono dotati di adatti sistemi di stabilizzazione e taratura. Altra peculiarità deve essere la stabilità temporale.

I magneti resistivi hanno un avvolgimento elettrico raffreddato ad acqua e sono impiegati sino a 0,35 Tesla. Hanno alta sensibilità agli influssi esterni.

I magneti superconduttivi hanno un avvolgimento in materiale che, a temperature prossime allo zero assoluto, presentano resistenza trascurabile. Sono impiegati per ottenere alti campi. Il refrigeramento è attuato mediante sistemi ad elio liquido.

I magneti permanenti, utilizzati per bassi campi, sono sensibili alla temperatura. L’ambiente viene costantemente climatizzato a 23 °C – 25°C.

I magneti ibridi arrivano a 0,5 Tesla.

Il sistema a gradienti, generato da coppie di bobine, determina una campo variabile linearmente nelle tre direzioni spaziali.

Il sistema per gli impulsi RF (operante in genere con emittente e ricevente) agisce in coordinazione con il sistema di gradienti.

La schermatura del campo statico è importante per evitare distorsioni di campo derivati da materiali ferromagnetici presenti nell’ambiente, ma anche per evitare interferenze con apparecchiature varie ed evitare pericoli diretti per le persone.

La schermatura dei campi variabili è realizzata tramite gabbia di Faraday, la cui tenuta è importante anche per l’efficienza dell’impianto RM.

I rischi connessi con l’utilizzo di impianti di risonanza magnetica sono riferibili a due fattori: campo magnetico statico e campi elettromagnetici variabili.

I campi statici sino a 2 T sono considerati privi di rischi per l’uomo. Occorre però considerare che vanno esclusi da ogni indagine diagnostica i pazienti portatori di pace-makers o protesi con parti elettroniche e comunque qualsiasi elemento di protesi (od altro) in metallo.

Tuttavia è buona norma limitare il più possibile i tempi di esposizione a campi statici di forte intensità, anche per quanto riguarda gli operatori.

Il personale, debitamente informato e formato, deve accertarsi dell’effettiva assenza di controindicazioni all’esposizione a campi magnetici dei pazienti, come deve informare gli accompagnatori e visitatori dei possibili rischi legati alla presenza di un campo magnetico.

I campi magnetici variabili possono produrre effetti di:

– alterazione nei potenziali di azione cellulare;

– stimolazione neuromuscolare;

– fibrillazione cardiaca.

Fino a variazioni di 6 T/s si ritiene assente il rischio per il paziente. Per esposizioni con variazioni superiori occorre una valutazione specifica del Medico Responsabile sul rapporto rischio-beneficio.

L’esposizione a campi elettromagnetici a radiofrequenza deve essere limitata al fine di evitare che la temperatura corporea subisca un innalzamento di 0,5 °C.  La condizione, per temperature ambientali e umidità relativa medi, è soddisfatta se il rateo di assorbimento medio specifico (SAR) al corpo intero, su qualunque intervallo di 15 min e per esposizioni maggiori di 30 min, rimane inferiore a 1 W/kg.

Per tempi minori di 15 min detto valore può rimanere inferiore a 2 W/kg. Per tempi intermedi il valore massimo deve essere proporzionalmente compreso tra 1 e 2 W/kg.

Se si prevede un innalzamento della temperatura corporea di 1 °C, il Medico Responsabile deve fare le opportune valutazioni.

Per i lavoratori, i campi statici hanno dei limiti di esposizione tabellati (D.M. 2/08/91):

Corpo                         200 mT per un tempo massimo di 1 h/g;   2 T per 15 min/g

Arti                             2 T                     “            “              “        4 T               “

Quanto ai campi variabili, essendo gli stessi confinati all’interno del sistema, di norma non sussistono particolari problemi. Buona precauzione è tuttavia quella di intervallare l’esposizione.

Per i campi a radiofrequenza i limiti di SAR sono quelli dei pazienti.

Da tenere presente, comunque, che la stima del SAR è estremamente complessa e non è direttamente misurabile.

Molto diffusi sono gli impianti a basso campo, intorno a 0,25 T.

Per avere un’idea dell’ordine di grandezza bisogna ricordare che il campo terrestre è di 20.000 – 70.000 nT (1 nT = 10-9 T).

I campi elettromagnetici variabili (gradienti di campo) e i campi a radiofrequenza sono utilizzati dalle bobine per eccitazione ed acquisizione del segnale.

Da tenere presente che l’operatore è di norma soggetto sostanzialmente al solo campo statico.

Occorre evitare di introdurre materiali magnetizzabili in sala magnete ad eliminare il rischio dovuto alla forte attrazione verso l’interno dei materiali medesimi. Esempi comuni sono dati da: bombole di gas, estintori, monete, forbici e così via oltre, come sopra riferito, oggetti inseriti nel corpo (pace-makers, ecc.). Occorre pure evitare di introdurre oggetti con supporti magnetici (es. carte di credito) per non danneggiarli.

Un materiale non ben conosciuto si può testare con il metal detector, tenendo conto dell’effettivo campo d’azione dell’apparecchio.

Qualora necessario è possibile interrompere l’alimentazione all’impianto intero tramite i comandi appositi.

I pazienti, prima di eseguire l’esame, vanno informati sulla natura del metodo di indagine e sui possibili rischi, non trascurando l’effetto di claustrofobia. In ogni caso il paziente deve accettare liberamente il tipo di esame. Se minore va chiesto il consenso al genitore o tutore.

Non va effettuato l’esame a donne nel primo trimestre di gravidanza, a meno di motivi particolari.

A tale proposito va compilato un apposito questionario per inquadrare lo stato del paziente, anche in funzione della qualità dell’immagine ottenuta in presenza di materiali amagnetici (per es. otturazioni dentali). Se il paziente non è in grado di fornire notizie utili, si può al limite ricorrere ad indagini radiografiche.

In ogni caso le procedure di accesso del paziente comportano i seguenti adempimenti:

  • Compilazione del questionario;
  • Deposito degli oggetti personali e degli abiti, con ricorso ad apposito camice;
  • Controllo ingresso in sala magnete in modo da impedire l’introduzione di oggetti metallici.

Nel corso dell’esame è importante che l’operatore mantenga una comunicazione continua con il paziente.

Ovviamente anche il personale che a qualsiasi titolo può entrare in sala magnete (es. personale di pulizia) va debitamente informato e formato sulle procedure di sicurezza.

I rischi nell’impiego della RM sono legati alle varie componenti di campo magnetico: campo statico, gradienti di campo più deboli ma rapidamente variabili, campo a radiofrequenza. Questi campi interessano sia il paziente che il personale operativo della RM. In particolare il personale è interessato in modo continuo dal campo statico, variabile nello spazio, ma anche nel tempo (comunque a frequenza molto bassa, inferiore a 1 Hz) se consideriamo che il singolo operatore si muove per far fronte ai propri compiti. Ciò determina delle correnti indotte nell’organismo, per le quali, peraltro, una direttiva europea ha fissato dei limiti (in mA/mq) nella testa e nel tronco.

Per i rischi connessi con i gradienti di campo, si fa riferimento al parametro dB/dt, che rappresenta la variazione nel tempo dell’induzione magnetica. Il parametro è legato alle correnti indotte sulle membrane cellulari, che causano una stimolazione dei tessuti eccitabili nervosi e muscolari, mentre l’effetto termico è di norma trascurabile.

Per valori di corrente oltre 1 A/mq nella regione del cuore, è ipotizzata la possibilità di fibrillazione ventricolare.

Per gli impulsi RF l’energia trasmessa viene soprattutto dissipata in calore (correnti indotte). Il parametro di riferimento è il SAR (Specific Absorption Rate), che rappresenta la potenza assorbita per unità di massa. Gli organi con meno capacità di smaltire il calore (occhi, gonadi) possono essere soggetti ad effetti dannosi.

Il microclima della sala magnete non deve quindi essere eccessivamente caldo e l’umidità relativa ottimale (50%).

Per il rischio lavorativo occorre considerare che, per la preparazione del paziente, sono necessari alcuni minuti. La prima direttiva comportamentale è quella di ridurre al minimo la presenza all’interno, individuando il carico di lavoro massimo compatibile con i limiti di esposizione.

L’esposizione, se possibile, va frazionata.

Come per il settore delle radiazioni ionizzanti è d’obbligo l’applicazione del principio di giustificazione dell’esame, con una valutazione attenta del rapporto rischi/benefici, anche in relazione ad altre tecniche diagnostiche disponibili.

La manualistica dell’impianto deve sempre essere facilmente consultabile dagli operatori.

Le attuali conoscenze scientifiche concordano nel ritenere che, al di sotto di determinati valori soglia, i rischi siano trascurabili. La letteratura scientifica è concorde in particolare nel ritenere che campi statici fino a qualche Tesla siano sicuri per l’uomo.

Per esposizioni superiori a 0,1 Tesla, anche se si manifestano fem indotte, non è dimostrata una rilevanza sanitaria sino a 8 Tesla.

Esiste qualche indicazione di effetti (temporanei) sulla vista. Campi oltre i 2 Tesla possono determinare nausea, vertigini e effetti sensoriali vari, che tendono a diminuire drasticamente se il movimento nel campo è lento.

La normativa di riferimento è quella del D.Lgs. 81/08 e s.mi. (titolo VIII) relativo agli agenti fisici.

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