Corso di formazioneSicurezza in RM

Pietro Luigi IndovinaOrdinario di Fisica e Direttore della Scuola di Specializzazione in Fisica Sanitaria

Esperto Responsabile in RM presso l’IRCCS Fondazione Santa Lucia

Mobile: 335 8389847 e-mail: pietro.luigi.indovina@fismeco.it

Tomografo RM Siemens Allegra 3T

Finalità del corso

Formazione del personale sui problemi di sicurezza connessi con l’utilizzazione di un tomografo a

risonanza magnetica per ricerca scientifica

Incontri mirati alla comprensione del contenuto del regolamento di sicurezza

Normativa italiana di riferimento

• Decreto del Ministero della Sanità dell’2 Agosto 1991“Autorizzazione alla installazione ed uso di apparecchiature diagnostiche a risonanza magnetica”

• Decreto del Ministero della Sanità dell’3 Agosto 1993“Aggiornamento di alcune norme concernenti l’autorizzazione all’installazione ed all’uso di apparecchiature a risonanza magnetica”

• Decreto del Presidente della Repubblica n. 542 dell’ 8 Agosto 1994“Regolamento recante norme di semplificazione del procedimento di autorizzazione all’uso diagnostico di apparecchiature a risonanza magnetica nucleare sul territorio nazionale”

• Norma CEI EN 60601-2-3 del 4 Febbraio 2004"Prescrizioni particolari di sicurezza relative agli apparecchi a risonanza magnetica per diagnostica medica“VALIDA DAL 1 APRILE 2004

Autorizzazione per RM

• Apparecchiature non soggette ad autorizzazione

(tomografi RM settoriali, dedicati cioè agli arti, con campo statico non superiore a 0,5 Tesla)

• Apparecchiature soggette ad autorizzazione regionale

(tomografi con campo statico fino a 2 Tesla)

• Apparecchiature soggette ad autorizzazione ministeriale

(tomografi con campo statico tra 2 e 4 Tesla utilizzati a fini di ricerca scientifica o clinica programmata)

I tomografi con campo statico superiore a 4 Tesla possono essere autorizzati solo per ricerca limitata agli arti.

NB: A livello internazionale i tomografi a 3 Tesla sono entrati nella pratica clinica anche se il dibattito sulla loro efficacia diagnostica è aperto. La sperimentazione viene effettuata fino a 9 Tesla.

A seguito della domanda di autorizzazione presentata dall’IRCCS Santa Lucia in data 16 Maggio 2003, il Ministero della salute (10 Dicembre 2003) :

“... autorizza l’installazione e l’uso, presso il Dipartimento di Diagnostica per immagini dell’Istituto IRCCS Fondazione Santa Lucia, dell’apparecchiatura RM Siemens, modello “Magnetom Allegra”, operante a 3T.

Codesto Istituto dovrà comunque garantire il rispetto di tutte le prescrizioni contenute nella nuova versione della norma IEC 60601-2-33.

L’apparecchiatura potrà essere utilizzata soltanto per attività di ricerca, basata sulla formulazione di protocolli clinici approvati dal comitato etico.”

Il Ministero della salute ha dato autorizzazione dopo aver avuto i pareri favorevoli dell’ISS e dell’ISPESL, sentito il Consiglio Superiore della Sanità.

Installazione e collaudi

• La fase di installazione è ultimata

• I collaudi sono stati completati

• I controlli di qualità sono stati effettuati

(EUROSPIN e AAPM)

• E’ stata predisposta la relazione di avvenuta installazione ed è stata inviata al Ministero della Sanità, all’ISS, all’ISPSEL, alla Regione ed all’ASL

• Benestare definitivo all’uso

Figure di riferimento per l’attività in RM

Medico Responsabile dell’esame e dell’attività del reparto: Dott. Luigi Fraracci

Coordinatore dell’attività di ricerca in RM:Dott. Emiliano Macaluso

Esperto Responsabile:Prof. P.L. Indovina

Responsabile del Servizio di Prevenzione e Protezione:P.I. Massimo Brutti

Responsabile dell'installazione per conto dell'ufficio tecnico: Geom. Francesco Mezzanotte

Attribuzioni degli Esperti Responsabili in materia di formazione sulla sicurezza in RM

• Informazione e formazione del personale sugli aspetti connessi con la sicurezza

• Elaborare ed aggiornare un regolamento scritto contenente, in forma dettagliata, tutte le norme interne di sicurezza;

• Rendere edotte e consapevoli del contenuto del regolamento tutte le categorie di persone che, per ragioni diverse, hanno accesso al sito;

• Mettere in atto tutte le misure necessarie affinchè le norme siano di fatto rispettate.

Rischi insiti nell’apparecchiatura RM

• Effetti legati al campo magnetico statico (B0)

• Effetti legati ai campi magnetici lentamente variabili nel tempo (dB/dt)

• Effetti legati all’assorbimento di campi elettromagnetici a radiofrequenza (RF)

Rischi associati all’esercizio dell’apparecchiatura

• Generali:1. problematiche strutturali2. problematiche procedurali3. sicurezza elettrica4. prevenzione incendi

• Specifici:1. uso di liquidi criogeni2. rumore

Componenti fondamentali di un tomografo a risonanza magnetica

• MagneteMagnete

• Gradienti di campoGradienti di campo

• Bobine RFBobine RF

Attori di riferimento per la Risonanza Magnetica

1) Datore di lavoro

2) Direttore Sanitario

3) Esperto Responsabile della sicurezza dell’impianto

(Esperto Responsabile in Risonanza Magnetica)

4) Medico Responsabile dell’attività dell’impianto

5) Coordinatore dell'attività di ricerca in RM

6) Coordinatore Ufficio Tecnico per la manutenzione

7) Tecnico Sanitario di Radiologia Medica (TSRM)

8) Personale infermieristico

9) Personale di segreteria

Siting

Compito dell’Esperto Responsabile sia in fase di progetto che in fase di verifica è quello di individuare:

1) le Zone ad Accesso Controllato (ZAC) (area dove B0 è maggiore o uguale a 0,5 mT (5 Gauss))

2) le Zone di Rispetto (ZR)(area dove B0 è compreso tra 0,1 e 0,5 mT)

3) le Zone Libere (ZL)(area dove B0 è minore di 0,1 mT (1 Gauss)

Classificazione delle Aree di lavoro:DELIMITAZIONE e DESTINAZIONE D'USO

ZAC (B0 > 0,5 mT) accesso consentito a personale autorizzato

ZL (B0 < 0,1 mT) nessuna restrizione

ZR (0,1 mT B0 0,5 mT)utilizzazione problematica

SitingI problemi maggiori sorgono per le aree ove 0,1 mT< B < 0,5 mT. (area di rispetto, ZR)

Classificazione delle Aree di lavoro:DELIMITAZIONE e DESTINAZIONE D'USO

Classificazione delle Aree di lavoro:DELIMITAZIONE e DESTINAZIONE D'USO

Accessi alle ZAC rigorosamente controllati: porte generalmente apribili solo verso l’interno per favorire l’assistenza al paziente e l’evacuazione della sala magnete;

Recinzioni per impedire l’ingresso accidentale di persone non autorizzate.All’ingresso delle ZAC idonea segnaletica indicante il divieto per i soggetti e gli oggetti per cui esistono controindicazioni alla esposizione al campo magnetico

Nel progetto sono state effettuate analisi della destinazione d’uso dei locali ZR all’interno del sito per problemi di compatibilità elettromagnetica.

La ZAC è all’interno della sala magnete.

Classificazione delle Aree di lavoro:DELIMITAZIONE e DESTINAZIONE D'USO

Le ZR interessano soltanto il sito: realizzate idonee schermature magnetiche per il contenimento di B0 all’interno della sala magnete.

Evitare la presenza vicino alle ZAC di grandi masse in movimento (automobili, ascensori, ecc.): possibile interferenza sulla omogeneità del campo e sulla qualità delle immagini.

Accesso al sito da parte del personale autorizzato, dei pazienti o di persone occasionalmente esposte attraverso un unico accesso controllato da personale addestrato.

Reparto RM per l'Allegra (pianta orizzontale)

Reparto RM per l'Allegra (pianta verticale)

Raccomandazioni ISS"Si consideri la possibilità di variazione di destinazione d'uso delle stanze di cardiologia al di sopra della sala magnete per una possibile interferenza sul funzionamento di apparecchi medicali o su soggetti per cui è controindicata l'esposizione a campi magnetici".

Si è verificato in fase di collaudo che lo schermo magnetico installato sul tetto della sala magnete limita il campo magnetico disperso.

I valori misurati nelle stanze di cardiologia coincidono con i valori del campo magnetico terrestre (< 0,1 mT).

Regolamento di Sicurezza

• Norme Generali per il reparto RM

• Misure per la sicurezza dei pazienti e dei volontari sani1) Scheda informativa sugli esami di RM

2) Questionario preliminare all'esecuzione di un esame di RM

3) Consenso informato per l'esame di RM

• Misure per la sicurezza dei lavoratori

• Misure per la sicurezza per i visitatori e per gli accompagnatori

• Misure da seguire in caso di emergenza

• Scheda di presa visione del regolamento di sicurezza

• Registro degli incidenti di tipo medico per la RM da 3 Tesla

• Controindicazioni all'esame RM

Norme generali

• Rispettare le norme del regolamento di sicurezza

• Solo il personale autorizzato può accedere al reparto RM

• Tutto il personale va sottoposto a visita medica per dichiarare l’idoneità dei singoli soggetti ad effettuare attività tecnico scientifica nel reparto RM

• Si precisa che tutti coloro che accedono alla zona ad accesso controllato devono controfirmare l'apposita “Scheda di presa visione del Regolamento di Sicurezza”.

Iter autorizzativo per accedere ai reparti RM

1. Accesso alla sala comando(accesso alla sala magnete solo occasionalmente)

a. Leggere il Regolamento di Sicurezza

b. Seguire corso di sicurezza tenuto dal Prof. Indovina

c. Firmare apposito modulo di presa informazione.

2. Accesso alla sala magnete con regolarità

Punti a-c, più:

d. Essere sotto sorveglianza medica.

3. Autorizzazione ad utilizzare gli scanner in modo autonomo Punti a-d, più:

e. Seguire corso SIEMENS

f. Avere effettuato almeno uno studio MR in precedenza

g. Avere l’autorizzazione da parte di Prof Indovina, il quale consulterà i Principal Investigators per stabilire l’idoneità del candidato.

Zona ad accesso controllato (ZAC)

• accesso segnalato da avvisi di pericolo

• controllato tramite barriere fisse• limitato al personale e pazienti, a cui

non sono state accertate controindicazioni

Divieto assoluto nella zona ad accesso controllato

• Introdurre materiale magnetizzabile:(bombole di gas, estintori, barelle ferromagnetiche, monete, forbici, spille, ecc)

• Introdurre persone o pazienti portatori di:

Pace-maker cardiacoClip ferromagnetiche vascolariProtesi metallichePreparati metallici intracraniciElettrodi endocorporei ecc.

uso del metal detector e degli esami radiologici per il controllo

Personale operante presso l’impianto

• Non possono essere adibiti all’impianto:– Donne in stato di gravidanza – Portatori di pace-maker

• Deve essere valutata l’idoneità, da parte del medico competente, per i portatori di:– Protesi auricolari– Protesi cardiache– Punti o schegge metalliche– Contraccettivi metallici

Norme per il personale

• DEVE– Essere preventivamente autorizzato all’attività

dal medico competente– Deve essere informato e formato sui rischi

specifici– Deve conoscere il regolamento di sicurezza

• NON DEVE:– Indossare oggetti ferromagnetici– Introdurre carte magnetiche, orologi, telefoni

cellulari ecc.

Misure per la sicurezza dei pazienti, accompagnatori o volontari sani

1. Le richieste di esami RM dovranno essere vagliate personalmente dal medico responsabile o, in sua assenza, dal medico dallo stesso delegato.

2. Moduli da utilizzare prima dell'esame:a. Scheda informativa per i pazienti (ed eventuali

accompagnatori)b. Questionario preliminare all'esame RM (firma del paziente

e del medico responsabile)c. Consenso informato del paziente (firma del paziente e del

responsabile scientifico del progetto)

Misure per la sicurezza dei pazienti o volontari sani

E’ obbligatorio chiedere al paziente, attraverso idonea modulistica, il consenso informato a partecipare al

progetto di ricerca per cui viene sottoposto all’esame con il tomografo a 3 Tesla.

Misure per la sicurezza dei pazienti, volontari sani o accompagnatori da parte del Medico Responsabile

È vietato effettuare l'esame RM a soggetti:

• portatori di protesi metalliche;

• portatori di stimolatori cardiaci;

• portatori di protesi dotate di circuiti elettronici;

• portatori di dispositivi metallici intracranici o comunque posizionati in prossimità di strutture anatomiche vitali;

• portatori di clips vascolari o schegge ferromagnetiche;

• donne al primo trimestre di gravidanza.

Procedura per l’accesso alla sala magnete

• Compilare la richiesta questionario pre-esame

• Fare depositare tutti gli oggetti personali

• Fare spogliare il paziente

• Fare indossare il camice

• Controllo con il metal-detector

• Fornire i tappi auricolari

• Controllare il paziente durante l’esame

N.B. Evitare di effettuare esami su pazienti svestiti

La grandezza dosimetrica che, nell’intervallo di frequenze di interesse, meglio riesce a quantificare l’assorbimento di energia elettromagnetica nei tessuti e’ il SAR (Specific Absorption Rate). Il SAR rappresenta la potenza assorbita per unità di massa di tessuto

SAR=W/M (Watt/kg)

Il SAR

Il SAR generato durante un esame a RM e’ una funzione complessa di numerose variabili:

- la frequenza di risonanza;

- il tipo ed il numero di impulsi a RF;

- il tempo di ripetizione TR;

- il tipo di bobina a RF usata;

- il volume di tessuto contenuto all’interno della bobina;

Più fette per tempo di ripetizione aumentano il SAR. Più impulsi a RF per fetta aumentano il SAR. Flip angles maggiori richiedono più energia e quindi comportano SAR maggiori.

Le linee guida stabilite dalla FDA

FDA SAR GUIDELINES 

0.4 W/Kg whole body average

8 W/Kg peak in any 1 gram of tissue

3.2 W/Kg - head

L’energia a RF non dovrebbe aumentare la temperatura del corpo del paziente di più di 1°C e le temperature locali non dovrebbero superare i 38°C per la testa, 39°C per il tronco o 40°C per le estremità.

LIMITI AMMESSI DEL SAR SECONDO LA NUOVANORMA IEC 60601-2-33

Averagingtime

6 min

WHOLE

BODY

SAR

PARTIAL BODY SAR LOCAL SAR

Body region Wholebody

Any,excepthead

Head Head Trunk Extremities

Operating Mode [ W/kg ] [ W/kg ] [ W/kg ] [ W/kg ] [ W/kg ] [ W/kg ]

NORMAL 2 2 – 10 (1) 3,2 10(2)

10 20

FIRST LEVEL

CONTROLLED

4 4 – 10 (1) 3,2 10(2)

10 20

SECOND LEVEL

CONTROLLED

> 4 > (4-10)(1) > 3,2 > 10(2)

> 10 > 20

SHORT TERM

SAR

The SAR limits over any 10 s period shall not exceed 3 times the stated

average SAR limit

Alcuni organi, per le loro caratteristiche fisiche sia termiche che elettriche, hanno ridotte capacità di dissipare il calore. Tra questi vanno ricordati sia gli occhi che le gonadi. Perciò questi potrebbero essere i principali siti di potenziali effetti dannosi se l’esposizione alle RF durante l’esame RM risulta eccessiva. Sulla base di queste risultanze sia le linee guida internazionali che le normative molto spesso indicano dei limiti per il SAR specifici per questi organi (0.1W/10g)

La normativa italiana, D.M 3/8/93, prevede che le esposizioni ai campi elettromagnetici a RF sia tale da evitare un innalzamento della temperatura corporea di 0.5°C. Previa valutazione del medico responsabile questo limiti può essere portato a 1°C.

t>30min 1 W/kg 2 W/kg

15min<t<30min 30/t W/kg 60/t W/kg

t<15min 2 W/kg 4 W/kg

Mediato su qualunque intervallo temporale di 15 min

Il SAR

RUMORE

• L’elevato rateo di corrente passante nelle bobine di gradiente produce vibrazioni nel campo delle frequenze udibili

• Livelli accettati internazionalmente:

140 dB (picco)

99 dB (medio)

Misure per la sicurezza dei lavoratori

• La sicurezza dei lavoratori è sopratutto legata:1) all'esposizione al campo magnetico2) ad un eventuale evaporazione dell'elio.

• I limiti di esposizione a B0 sono stabiliti dalla normativa vigente e da diversi organismi internazionali.

• E' compito del responsabile della sorveglianza fisica fornire delle indicazioni precise affinché tali limiti non vengano superati. Ogni operatore dovrà attenersi alle norme di sicurezza.

• Per i lavoratori non si verifica esposizione a RF

LIMITI di ESPOSIZIONE ACCETTABILI D. M. 1991

B = 3,0 T

B 120 – 150 mT nella posizione dell’

operatore

 PARTE ESPOSTA B DURATA MASSIMADELL’ESPOSIZIONE

CORPO 200 mT 1 ora/giorno

CORPO 2 T 15 minuti/giorno

ARTI 2 T 1 ora/giorno

ARTI 4 T 15 minuti/giorno

Limiti di esposizione a B0

LIMITI TEMPORALI DI PERMANENZA NELCAMPO MAGNETICO STATICO (nelle normative internazionali)

SOURCE Whole-BodyTime Ave (8 hr)

Whole-BodyMaximum

ExtremitiesTime Ave (8 hr)

ExtremitiesMaximum

ICNIRP1 200 mT 2 T - 5 T

NRPB2 200 mT 2 T 200 mT 4 T

ACGIH3 60 mT 2 T 600 mT 2 T

LLNL4 60 mT 2 T 600 mT 2 T

ARL5 60 mT 5 T 200 mT 10 T

1 International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection; 19932 National Radiological Protection Board (UK)3 American Congress of Government Industrial Hygienists4 Lawrence Livermore National Laboratory5 Australian Radiation Laboratory

Valori di B0 intorno al lettino porta pazienti della sala magnete dell'Allegra

(ad un metro da terra)

20 mT

100 mT 300 mT

120 mT

1200 mT1200 mT

500 mT500 mT

100 mT

Posizione tipo dell'operatore durante la sistemazione del paziente

Esposizione di un operatore al corpo intero nella posizione tipo

80 mT

120 mT

60 mT

70 mT

Li

Esposizione media al corpo intero = Somma (Li x Bi) / h

L'esposizione media al corpo interonella posizione tipo è di circa 80 mT

Valutazione dell'esposizione agli operatori

• Cinque minuti di management del paziente in sala magnete per quattro esperimenti.

• Tempo di esposizione stimato: venti minuti (durata massima 1 ora al giorno)

• Intensità di esposizione: inferiore a 100 mT (intensità massima 200 mT)

NB: In relazione a particolari protocolli di ricerca verrà valutata la reale esposizione a B0 degli operatori.

Misure di sicurezza per i lavoratori

• L’ingresso al Servizio di diagnostica con Risonanza Magnetica è permesso al solo personale autorizzato che deve essere sottoposto a visita medica onde accertare eventuali controindicazioni.

• Il personale autorizzato all’accesso alla zona ad accesso controllato sarà sottoposto alla visita medica di idoneità ed a visite mediche periodiche da parte del medico competente.

• Il lavoratore è tenuto a segnalare al Medico Responsabile del reparto ogni anomalia nel funzionamento dell'impianto.

• La lavoratrice è tenuta a segnalare l'eventuale stato di gravidanza.

• Le misure di sicurezza valgono anche per gli addetti alle pulizie del Servizio; nella sala del magnete le pulizie non debbono essere protratte più di 30 minuti/die

• copia del regolamento di sicurezza deve essere anche trasmesso al responsabile delle attività di manutenzione all’interno del reparto RM ed al responsabile degli addetti alla pulizia

Misure di sicurezza per i lavoratori

Misure da seguire in caso di emergenza

All’interno del Presidio dove è installato il Tomografo RM debbono essere presenti tutte le apparecchiature che permettono l'assistenza medica di emergenza sul paziente. Il primo intervento di emergenza verrà effettuato da personale formato all’uso delle apparecchiature (alcune, amagnetiche, utilizzabili all’interno della sala RM, ed altre presso la sala di emergenza) che permettono l’assistenza medica di emergenza sul paziente.

Pericoli associati all’uso di liquidi criogeni

Proprietà fisiche dell’ 4He liquido– Temperatura di liquefazione 4.2 0K (-269 0C)– Inodore, non tossico, non infiammabile– In evaporazione produce vapori freddi che si diffondono

(nube bianca)

A T = 20 0C un litro di elio liquido produce circa 750 litri di elio gassoso

Pericoli associati all’uso di liquidi criogeni

• Lesioni da freddoSpruzzi di liquido sulla pelle provocano lesioni simili a bruciature (indumenti appositi durante le operazioni di rabbocco: guanti, visiere, ecc. )

• Pericolo di soffocamentoComposizione dell’aria: 78% azoto, 21% ossigeno,1% gas nobili

Concentrazione di ossigeno < 11% asfissia

Per i sistemi a RM superconduttivi un potenziale fattore di rischio e’ il quench.

Sia l’elio che il magnete sono mantenuti sottovuoto.

Il quench e’ un’improvvisa evaporazione di tutto il liquido criogenico, dovuta ad un aumento della temperatura (4.17 °K) o alla perdita del vuoto.

Il pericolo non e’ nell’improvviso annullamento del campo magnetico che ne consegue, ma nell’evaporazione del gas.

L'evaporazione porta anche ad un aumento della pressione atmosferica interna che può comportare la difficoltà ad aprire la porta della sala esame.

Evaporazioni improvvise (Quench)

Prevenzione contro i rischi da soffocamento

• Linea di “quench”

• Strumenti di misura della concentrazione di ossigeno nella sala magnete

• Sistema di ricambi d’aria della sala magnete

Linea di evacuazione dei gas criogeni

al liquefattore

setto

valvola

esterno

Sistema di ricambio d’aria nella sala magnete

VolontarioSPEGNIMENTO

Involontario

104 – 106 litri di gas in 2 - 3 minuti

• Sistema di ricambio d’aria • Ossimetro (al Santa Lucia sono presenti due

ossimetri: uno in sala magnete ed un secondo nella canalizzazione verso l'esterno).

Strumento di misura della concentrazione di O2

L’ossimetro, di norma, è tarato su due livelli d’allarme:

• 21 % di O2 10 ricambi d’aria / h

• 18 % di O2 20 ricambi d’aria / h

In caso di necessità pulsante di attivazione manuale della modalità di emergenza

Misure di emergenza in caso di quench

• Attivazione manuale del sistema di ricambio rapido dell'aria in modalità di emergenza, qualora non fosse stato attivato automaticamente dal rivelatore di ossigeno.

• Estrazione rapida del paziente dal magnete portandolo fuori l’area interessata dai gas.

• Evacuazione del locale magnete e di quelli vicini ove possono diffondere i vapori dei liquidi criogenici.

• Disattivazione elettrica della consolle mediante l'interruttore di emergenza.

• Disattivazione elettrica degli alimentatori dei gradienti e degli amplificatori della RF.

Misure di emergenza in caso di incendio

• Se interessa la sala magnete:

– Far uscire rapidamente il paziente dalla sala magnete;

– Allontanare dai locali il personale non autorizzato;

– Chiamare i Vigili del Fuoco;

– Non introdurre nella sala magnete estintori ferromagnetici, ma amagnetici;

– Non lasciare gli estintori liberi sul pavimento;

– Non introdurre nel locale oggetti ferromagnetici;

– Disattivare la Consolle, gli alimentatori dei gradienti, gli amplificatori RF ed i Computers.

NB non commutare i ricambi d’aria in condizioni di emergenza perché questo favorirebbe lo sviluppo dell’incendio

Conclusioni

• In condizioni di normale impiego l’impianto RM, se opportunamente progettato e periodicamente controllato, non è fonte di particolari rischi per gli operatori

• Il rischio prevalente è l’esposizione al campo magnetico statico, che sembrerebbe non causare effetti indesiderati sul corpo umano per valori < 4T

Conclusioni• La conoscenza dei comportamenti in situazioni

d’emergenza dovrebbero minimizzare i pericoli

• La massima attenzione ad eventuali controindicazioni all’esame o all’accesso alla sala magnete dovrebbe escludere eventuali incidenti

ma…

.....negli ultimi 13 anni negli USA sono stati segnalati 9 incidenti dovuti al

campo magnetico statico di cui 2 letali (attribuibili anche alla radio frequenza)

Per cui ……sempre massima prudenza!

Grazie per la vostra attenzione!