| Abstract | Diplomski rad „Pregled sigurnosnih implikacija pri snimanju magnetskom rezonancom jakosti magnetskog polja od 3 T i više“ pisan je u obliku preglednog članka koji analizira dostupnu literaturu o saznanjima o sigurnosti na MR-u od 3 T i više u zadnjih 10 godina.
U uvodu rada izložena je podjela problematike sigurnosti na MR-u kroz tri mehanizma interakcije: glavno magnetsko polje, gradijentno polje i radiofrekventno elektromagnetsko polje. Ovdje razina izloženosti koje stvaraju uređaji od 3 T i više doseže zabrinjavajuće vrijednosti što zahtjeva odgovarajuće mjere jer ipak se ovdje susrećemo i do 100.000 puta jačem magnetskom polju od onoga kojemu smo izloženi na zemlji.
Nadalje u raspravi prolazimo kroz povijesni pregled izloženosti magnetizmu, statična, gradijentna i radiofrekventna polja te postupnike MR sigurnosti.
U povijesnom pregledu izloženosti magnetizmu govorimo o tome kako je magnetizam u različitim oblicima poznat već tisućama godina gdje se većinom koristio kao oblik terapije što su kasnija istraživanja opovrgnula. Razvoj pratimo od mineralnih magneta preko metalurgije i elektromagneta do supravodljivosti koja je i omogućila ultra jaka magnetna polja koja susrećemo u medicinskoj dijagnostici.
Statična magnetska polja nastaju zaranjanjem zavojnice u tekući helij kroz koju kada teče struja imamo fenomen supravodljivosti. Opisane su i opasnosti koje prijete u okruženju statičnog magnetskog polja. Od bioloških efekata imamo magnetofosfene (trepereće vizualne senzacije), stimulacija perifernih živaca i vrtoglavica. Fizikalni zakoni nastanka ovih efekata su detaljno opisani. Navedene su i smjernice za kretanje kroz magnetsko polje kojima se želi izbjeći neželjene senzacije i druge možebitne efekte.
Gradijentne zavojnice su cilindrična struktura od tri pojedinačna elektromagneta koje se koriste za prostorno kodiranje u tri ravnine i za neke sekvence. Gradijent ili nagib koji ove zavojnice proizvode stvaraju vremenski promjenljivo magnetsko polje čime imamo jednak efekt kao i za kretanje kroz statično magnetsko polje. Gradijente zavojnice zbog načina djelovanja stvaraju veliku količinu buke što je još jedan faktor za sigurnost.
Radiofrekventna elektromagnetska polja se postižu zavojnicama kojima se, nekad istima ponekad drugima, prihvaća signal. U radu su objašnjeni i fizikalni zakoni kojima nastaje signal i što to znači po pitanju potrebne frekvencije te izazovi dizajniranja RF zavojnica. Glavni učinci na tijelo su SAR i zagrijavanje tijela.
Na kraju rasprave se osvrćemo na postupnike MR sigurnosti i to o ograničenju pristupa mjestu ili zoniranje, dužnostima MR i ne-MR osoblja i pregledu uređaja ili objekata koje ulaze u područje snimanja.
U ovome radu došli smo do slijedećih zaključaka:
- Magnetizmu su se oduvijek pripisivala nerealna svojstva.
- Statična magnetska polja prvenstveno djeluju na obližnje metalne objekte ili implantate (translacijska sila, okretni moment i kretanje projektila).
- Djelovanje statičnih magnetskih polja na tijelo javlja se relativno brzim kretanjem kroz isto (indukcija struje) što dovodi do vrtoglavice, mučnine, magnetofosfena i metalnog okusa u ustima, a izraženije je što je polje jače. Maksimalni ΔB tijekom razdoblja od 3s ne bi trebao preći 2 T (prag aktivacije).
- Na korištenje gradijentnih zavojnica ne utječe jačina magnetskog polja B0, oni predstavljaju vremenski promjenljivo magnetsko polje. Svi biološki učinci koje imamo i kod statičnih magnetskih polja imamo i kod korištenja gradijenata gdje su oni izraženiji. Granica im je postavljena na 6 T/s.
- EPI sekvence izazivaju najveće efekte koristeći gradijentne zavojnice dovodeći do njihovih granica djelovanja te samim time stvarajući i najveću buku koja je posljedica rada gradijenata.
- SAR je proporcionalan kvadratu B0 te je na 3 T i 4 puta veći od 1,5 T. porast temperature ovisi o SAR-u , toplinskoj vodljivosti tkiva i količini perfuzije krvi.
- U Republici Hrvatskoj bi trebalo donijeti detaljne postupnike za MR sigurnost kako su donijele i ostale države s obzirom na zakonski okvir.
- Pridržavajući se navedenih smjernica trebali bi imati sigurno okruženje za pacijente i osoblje no u svakom slučaju je potrebno revidirati s vremena na vrijeme smjernice i saznanja.
- Pregledom novije literature nismo došli do značajnih promjena u poimanju sigurnosti kod magnetskih polja od 3 T i više. Promjene su utvrđene u korištenju nekih pragova i sigurnosti od novootkrivenih efekata na tijelo uglavnom nemamo nikakve kliničke značajnosti. |
| Abstract (english) | The Master's Thesis " A Review of the safety implications of magnetic resonance imaging at field strengths of 3 T and above" was written in the form of a review article that analyzes the available literature on safety of MRI of 3 T and above in the last 10 years.
In the introduction to the paper, the division of safety issues on MR through three mechanisms of interaction is presented: the main magnetic field, the gradient field and the radio frequency electromagnetic field. Here, the level of exposure generated by devices of 3 T and above reaches worrying values, which requires appropriate measures, because here we encounter up to 100,000 times stronger magnetic field than the one we are exposed to on Earth.
Further in the discussion, we go through a historical overview of exposure to magnetism, static, gradient and radio frequency fields, and MR safety procedures.
In the historical overview of exposure to magnetism, we talk about how magnetism in various forms is known for thousands of years and it has been mostly used as a form of therapy which was in later researches debunked. We follow the development from mineral magnets through the metallurgy and electromagnets to superconductivity, which has enabled the ultra-strong magnetic fields that we encounter in medical diagnostics.
Static magnetic fields are created by immersing the coil in liquid helium creating the phenomenon of superconductivity when the electricity runs through it. The dangers posed by a static magnetic field environment are also described. Among the biological effects, we have magnetophosphenes (flickering visual sensations), stimulation of peripheral nerves and vertigo. The physical laws by which these effects are created are described in detail. Guidelines for moving through the magnetic field are also given in order to avoid unwanted sensations and other possible effects.
Gradient coils are a cylindrical structure consisting of three individual electromagnets used for spatial coding in three planes and for some sequences. The gradient or slope that these coils produce creates a time-varying magnetic field thus having the same effect as for moving through a static magnetic field. Coil gradients, due to the operating mode, create a large amount of noise which is another safety factor.
Radiofrequency electromagnetic fields are achieved by coils that, sometimes the same ones and sometimes others, receive the signal. The paper also explains the physical laws that generate the signal and what it means in terms of the required frequency and the challenges of designing RF coils. The main effects on the body are SAR and rising of body temperature.
At the end of the discussion, we look at MR security procedures, such as restricting access to a site or zoning, the duties of MR and non-MR staff, and inspecting devices or objects that enter the scanning area.
In this paper, we came to the following conclusions:
- Unrealistic properties have always been attributed to magnetism.
- Static magnetic fields primarily affect nearby metal objects or implants (translational force, torque and projectile movement).
- The effect of static magnetic fields on the body occurs with relatively rapid movement through the same (electric current induction) which leads to vertigo, nausea, magnetophosphenes and metallic taste in the mouth, and is more pronounced the stronger the field. The maximum ΔB during the 3s period should not exceed 2 T (activation threshold).
- The use of gradient coils is not affected by the strength of the magnetic field B0, they represent a time-varying magnetic field. All the biological effects we have with static magnetic fields are the same with the use of gradients where they are more pronounced. Their limit is set at 6 T / s.
- EPI sequences cause the greatest effects by using gradient coils leading to the limits of their action and thus creating the greatest noise resulting from the operation of the gradients.
- SAR is proportional to the square of B0 and at 3 T is 4 times higher than 1.5 T. The increase in temperature depends on the SAR, the thermal conductivity of the tissue and the amount of blood perfusion.
- In the Republic of Croatia, detailed procedures for MR security should be adopted, as have been adopted by other countries with regard to the legal framework.
- Adhering to these guidelines we should have a safe environment for patients and staff but in any case it is necessary to revise the guidelines and findings from time to time.
- A review of recent literature has not led to significant changes in the concept of safety in magnetic fields of 3 T and more. Changes have been found in the use of some thresholds and safety from the newly discovered effects on the body is generally of no clinical significance. |
