RICERCA ITALIANA     

Mitigazione di campi magnetici prodotti da MRI: soluzioni schermanti con elementi superconduttori e tradizionali

Politecnico di Torino

Abstract

Le necessità di migliorare la risoluzione dell’Imaging a risonanza magnetica (MRI) e di ottemperare alle recenti direttive dell’Unione Europea in tema di limiti di esposizione a campi elettromagnetici impongono la ricerca di soluzioni innovative per la mitigazione dei campi magnetici in ambienti MRI. Tali apparecchi sono usualmente costituiti da: un magnete per generare campi statici (da 0.15 T a 3 T, con tendenza all’aumento); tre bobine di gradiente con induzioni fino a qualche centinaio di millitesla e frequenze fino a qualche kilohertz; un sistema a radiofrequenza (RF) operante da qualche decina a qualche centinaia di megahertz. I campi magnetici generati dall’apparecchiatura non sono confinati nell’area del paziente, ma si diffondono nello spazio circostante con una serie di effetti indesiderati sull’uomo.
Obiettivo specifico del progetto è lo studio di soluzioni atte a ridurre i campi magnetici nell’area circostante un’apparecchiatura MRI, sia nel caso di adeguamento di apparecchiature esistenti senza modificarne la struttura, sia nel caso di progettazione di nuovi sistemi a bassa emissione e costo limitato. In ogni caso, le soluzioni sviluppate dovranno:
1) rispettare la normativa relativa alla tutela della salute dei lavoratori;
2) permettere al personale sanitario di effettuare sul paziente interventi con dispositivo MRI in funzione;
3) proteggere dai campi RF parti del corpo del paziente non direttamente interessate all’indagine MRI. >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Mario Chiampi Politecnico di TORINO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Gli obiettivi del progetto si possono configurare in due punti principali estremamente interconnessi, il primo dei quali è mirato all’adeguamento di sistemi MRI già esistenti, il secondo pone l’accento sulle esigenze di innovazione di questa tecnica diagnostica di avanguardia integrando le prescrizioni normative.
1) Punto 1. Premessa: con riferimento sia ai campi magnetici statici, sia a quelli variabili e anche al gradiente spaziale di campo, nella zona esterna all’apparecchiatura si possono riscontrare valori di campo superiori alle prescrizioni minime di sicurezza, relative all’esposizione dei lavoratori ai campi magnetici indicate nella Direttiva 2004/40/CE del parlamento Europeo e del Consiglio (in particolare 0.2 T per i campi magnetici statici). La presenza di campi magnetici può provocare infatti affezioni acute al personale che assiste i pazienti in MRI: vertigini, fosfeni e difficoltà di coordinamento dei movimenti sono tipici disturbi che limitano le capacità operative del personale, rendendo difficoltoso lo svolgimento di piccoli interventi chirurgici. Il recepimento della Direttiva 2004/40/CE a livello nazionale entro il 2008 potrebbe tuttavia rendere problematico l’utilizzo di molte apparecchiature MRI. La sospensione, o anche soltanto una limitazione, delle capacità operative di alcuni sistemi MRI esistenti avrebbe ripercussioni estremamente negative, tenuto conto della crescente richiesta di questa forma di analisi clinica e della determinante >>>

Risultati parziali attesi

L’obiettivo di ridurre il campo magnetico nell’ambiente di MRI e le attività connesse con il raggiungimento di tale obiettivo comportano ricadute di notevole interesse da un punto di vista sia scientifico che tecnico. Queste ricadute sono nel seguito riportate per punti.

- INTRODUZIONE
Come già descritto al punto 11, l’obiettivo del progetto è la definizione di soluzioni innovative per la mitigazione di campi magnetici nell’intorno di apparecchiature MRI (Imaging a Risonanza Magnetica). Il principale risultato atteso consiste nella risposta efficace a precise e oggettive esigenze tecniche e normative, che hanno motivato la presente proposta di progetto. In particolare: (i) il rispetto della direttiva europea 2004/40/EC, per evitare il rischio di interruzione dell’attività operativa degli impianti MRI attualmente in servizio; (ii) la riduzione di possibili effetti indesiderati prodotti dal campo magnetico sul personale medico e tecnico adibito alla gestione del sistema, con conseguente possibilità di interventi con MRI in funzione; (iii) la protezione dai campi a radiofrequenza di parti del corpo del paziente non direttamente interessate all’indagine MRI problema, problema venuto alla ribalta prepotentemente in tempi recenti.
Inoltre il raggiungimento di tali obiettivi comporta una serie di attività di ricerca (descritte in dettaglio al punto 13) che forniranno risultati intermedi di sicuro interesse, sia dal punto di vista dell’avanzamento della >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La necessità di studiare soluzioni per ridurre il campo magnetico negli ambienti dedicati alla Magnetic Resonance Imaging (MRI) è dettata da diversi fattori, quali il progressivo incremento del campo statico (finalizzato ad un aumento della risoluzione dell’immagine), la possibilità di interventi diretti del personale medico su pazienti sottoposti a MRI, l’entrata in vigore di una direttiva EU relativa ai limiti di esposizione per i lavoratori, l’esigenza di ridurre i costi di esercizio di questi apparecchi. L’impiego di nuove soluzioni per la mitigazione di campi magnetici sono quindi necessarie rispetto allo stato attuale dell’arte. I sistemi schermanti MRI devono essere in grado di intervenire in presenza di campi statici (da 0.15T a 3 T, ma con tendenza a un aumento fino a 11 T), pulsati (prodotti dalle bobine di gradiente con frequenze da 110 Hz a 5 kHz) e a radiofrequenza (RF) (richiesti per creare un campo rotante alla frequenza di Larmor per l’idrogeno di 42.85 MHz/T).
Attualmente le schermature utilizzate sono costituite da materiali ferromagnetici ad elevata permeabilità (schermi passivi ferromagnetici) o da bobine secondarie costituite in materiale superconduttore che creano un campo il quale, avvolto esternamente all’apparecchiatura, si oppone al campo generato dal magnete primario (campo statico e di gradiente) mitigandolo (schermi attivi). La prima tipologia di schermi (costituite ad esempio da leghe Fe-Ni, o Fe-Si isotrope) che accoppiati al magnete >>>