Gestione della sicurezza di un sito di diaGnostica con risonanza MaGnetica

163 Pages·2017·14.31 MB·Italian

Gestione della sicurezza di
un sito di diaGnostica con
risonanza MaGnetica

Autori:
Alessandro Reolon, Antonietta Perrone, Giovanni Poggialini
A II C
associazione
italiana
ingegneri clinici
XVi conVeGno
nazionale aiic
Bari - Anno 2016
2 Corso C7 - 2016 | www.aiic.it
presidente aiic
Ing. Lorenzo LEOGRANDE
Come oramai consuetudine, e con estrema soddisfazione, mi accingo anche quest’anno
a presentarvi questo lavoro, risultato tangibile dell’importanza che AIIC dedica alla
formazione.
In occasione della XVI edizione, tenutasi a Bari presso la Fiera del Levante dal 7 al 9
Aprile 2016, abbiamo organizzato ben 10 corsi di formazione, ciascuno della durata di
cinque ore, con la partecipazione di docenti di prim’ordine provenienti da tutta Italia e,
in un caso, anche da Oltre Oceano.
Grazie alla collaborazione con l’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bari e con il Politecnico di Bari,
tutti i corsi sono stati accreditati con 5 CFP (Crediti Formativi professionali) e con 1 CFU (Crediti Formativi
Universitari) per i dottorandi del Politecnico di Bari, il tutto a sottolineare, se ancora ve ne fosse bisogno,
l’importanza ed il peso formativo dell’iniziativa.
Questo “libretto” (così mi piace sinteticamente chiamarlo) è da intendersi come una vera e propria
dispensa che raccoglie, nella maniera più fedele possibile, i contenuti divulgati durante il corso specifico
cui è dedicato.
Non è e non può essere un’opera esaustiva ma piuttosto uno strumento rivolto a tutti coloro, soci e non,
che, interessati agli argomenti trattati, vogliano arricchire le proprie conoscenze e, soprattutto, trovare
spunti di approfondimento.
L’auspicio è che sia uno strumento semplice e utile, da consultare all’abbisogna per ricercare spunti o per
trovare risposte alle piccole quotidiane domande che sorgono durante la nostra vista lavorativa.
Con un occhio alla prossima edizione dei corsi AIIC (Genova 6 – 8 Aprile 2017) colgo infine l’occasione
per un forte e sentito ringraziamento a tutti coloro che, mossi unicamente dalla comune passione per la
professione, hanno lavorato duramente e gratuitamente alla realizzazione del libretto.
ci
ni
e cli
zion eri
Cciaagn
one
Iassitaliaing
I
A
Corso C7- 2016 | www.aiic.it 3
presentazione
Ing. Giovanni Poggialini
Ing. Antonietta Perrone
Ing. Alessandro Reolon
Presidente del Comitato
Collaboratrice del Corso Corsi
----------------------------------- -----------------------------------
Responsabile Scientifico
Laureata in Ingegneria Dopo la laurea magistrale
del Corso Biomedica presso l’Università in Ingegneria Biomedica
----------------------------------- degli Studi di Napoli “Federico conseguita presso il Politecnico
Direttore della Struttura II”, dall’ anno 2014 è Dottore di Milano, inizia immediatamente
Complessa di Ingegneria Clinica di Ricerca in Economia e a lavorare come consulente
dell’Azienda Provinciale per i Management delle Aziende e ingegnere clinico e biomedico,
Servizi Sanitari della Provincia delle Organizzazioni Sanitarie ruolo che tutt’ora ricopre per
Autonoma di Trento, è Iscritto ed è Responsabile del Servizio diverse aziende sanitarie e non.
all’albo dell’Ordine degli Ingegneri di Ingegneria Clinica dell’A.O.U. E’ Iscritto all’Albo degli Ingegneri
della provincia di Belluno ed “Federico II” di Napoli. della Provincia di Biella
è esperto responsabile per le E’ Docente a contratto per dall’anno 2005 e componente
installazioni di apparecchiature il “Master in Management delle commissione sanità
a risonanza magnetica (D.M. Sanitario” presso Università FIOPA dall’anno 2012. E’ socio
2/8/91). degli Studi di Napoli “Federico ordinario AIIC dall’anno 2005,
Socio AIIC dal 1997 e già membro II” e Cultore della materia per la referente regionale AIIC per
del consiglio direttivo della Facoltà di Ingegneria, corso di le regioni Piemonte e Valle
medesima, a tutt’oggi collabora laurea in Ingegneria Biomedica. d’Aosta dall’anno 2010 e co-
con l’associazione in qualità di Socio Ordinario AIIC e fondatore del GdL Health
socio ordinario. SIHTA, è iscritta all’Albo degli Project Management nell’anno
Ingegneri della Provincia di 2014.
Caserta per il quale ha anche
ruolo di coordinatore della
Commissione di Ingegneria
Clinica e Biomedica.
4 Corso C7 - 2016 | www.aiic.it
SOMMARIO
1. PrinciPi di funzionaMento di una risonanza 08
1.1 Lo spin 08
1.2 La magnetizzazione netta 09
1.3 La frequenza di Larmor 11
1.4 Come rilevare un segnale dalle particelle in rotazione 12
1.4.1 Impulso a radiofrequenza 13
1.4.2 Come si genera il segnale RM 15
1.4.3 Tempi di rilassamento T1 e T2 16
1.4.4 La sequenza SPIN ECHO 19
1.4.5 I gradienti di campo magnetico 25
1.5 Tipologie di tomografi 27
1.5.1 Sistemi chiusi 27
1.5.2 Sistemi aperti 28
1.5.3 Sistemi speciali (e settoriali) 29
1.5.4 Magneti permanenti e superconduttori 30
1.5.5 Campo magnetico disperso (Stray field o Fringe field) 32
2. dalle linee Guida isPesl 2004 alle indicazioni oPeratiVe inail 2015:
coMe eVolVe l’aPProccio in sicurezza in rM 33
2.1 Il quadro normativo in Italia 38
2.2 Gli aspetti innovativi del documento 2015 rispetto al 2004 39
2.2.1 Caratteristiche e requisiti degli impianti di sicurezza 39
2.2.2 Autorità Competenti 42
2.2.3 Tubo di Quench 42
2.2.4 Controlli di qualità 44
2.2.5 Identificazione dei dispositivi portatili destinati ad essere mantenuti all’interno
del sito RM 45
2.2.6 Regolamento di sicurezza 46
2.2.7 Questionario anamnesi 47
2.2.8 Ruolo degli altri attori della prevenzione in risonanza magnetica 48
2.2.9 (Come fare) Una (più “moderna”) comunicazione di avvenuta installazione 49
2.3 Conclusioni 50
Corso C7 - 2016 | www.aiic.it 5
3. coMPito e resPonsabilità delle fiGure della sicurezza
in risonanza MaGnetica 51
3.1 Compiti specifici previsti dalla norma per il MR 51
3.2 Compiti specifici previsti dalla norma per l’ER 52
3.3 Gli altri attori della prevenzione in RM e la loro interazione con i Responsabili
della sicurezza 53
3.3.1 RSPP 53
3.3.2 Medico Competente 54
3.3.3 TSRM 54
3.4 Conclusione 54
4. iMPianti e disPositiVi di sicurezza nei MaGneti suPerconduttori 55
4.1 Riferimenti normativi 55
4.2 Direttive applicabili per garantire la sicurezza 59
4.2.1 PED 2014/68/UE recepita in Italia dal D. Lgs. N.26 del 15 febbraio 2016 59
4.2.2 Direttive 93/42/CEE e 2007/47/CE 61
4.2.3 Installazione e Messa in esercizio in sicurezza 70
4.3 Gli impianti accessori 72
4.4 I tre impianti di sicurezza 76
4.4.1 Il tubo di quench 76
4.4.2 Il sensore di ossigeno 85
4.4.3 L’impianto di ventilazione in sala magnete 90
6 Corso C7 - 2016 | www.aiic.it
indice delle fiGure
Figura 1: il protone rappresentato come una calamita 08
Figura 2: lo spin 09
Figura 3: orientamento degli spin in assenza di campo magnetico esterno 09
Figura 4: orientamento degli spin in presenza del campo magnetico M e conseguente
creazione della magnetizzazione netta M 10
Figura 5: secondo il modello quantistico, la distribuzione degli spin con e senza l’applicazione
di un campo magnetico B 10
Figura 6: µ ruota con un angolo di precessione intorno a B. 11
Figura 7: sfasamento degli spin 12
Figura 8: flip angle 13
Figura 9: impulso a 180° 13
Figura 10: impulso a 90° 14
Figura 11: prima e dopo l’impulso a 90° 14
Figura 12: impulso e segnale 16
Figura 13: andamento di T1 16
Figura 14: andamento di T2 17
Figura 15: come varia T1 nei tessuti 18
Figura 16: immagine pesata in T1 18
Figura 17: come varia T2 nei tessti 19
Figura 18: immagine pesata in T2 19
Figura 19: T2 e T2* 20
Figura 20: la sequenza spin echo 21
Figura 21: impulso e segnale 21
Figura 22: esempio di modulazione della sequenza spin echo. 21
Figura 23: tempi di decadimento di T2 e T2* 22
Figura 24: contrasto pesato in T1 23
Figura 25: contrasto pesato in T2 23
Figura 26: immagini pesate in densità protonica 24
Figura 27: confronto tra immagini pesate in T1, T2, densità protonica 24
Figura 28: i gradienti di campo magnetico 26
Figura 29: eccitazione selettiva 26
Figura 30: sistema chiuso 27
Figura 31: sistemi aperti 28
Figura 32: sistemi settoriali 29
Figura 33: applicazioni veterinarie 29
Figura 34: linee isomagnetiche 31
Figura 35: sistema di raffreddamento 32
Corso C7 - 2016 | www.aiic.it 7
indice delle fiGure
Figura 36: le bobine di schermatura 33
Figura 37: censimento RM total body 34
Figura 38: abitanti per tomografo al 31/12/2015 35
Figura 39: numero abitanti per tomografo in struttura pubblica 36
Figura 40: numero abitanti per tomografo in struttura privata 36
Figura 41: tempi di vita media dei tomografi 37
Figura 42: distribuzione degli esperti responsabili 37
Figura 43: il quadro normativo in Italia. 38
Figura 44: etichette 46
Figura 45: regime autorizzativo 58
Figura 46: sintesi delle responsabilità 74
Figura 47: sistema di garanzia della sicurezza in RM. 75
Figura 48: il “sistema sicurezza” 76
Figura 49: saldatura e raccordo a flangia con guarnizioni. 77
Figura 50: sistema di raccordo a cravatta dopo un quench 77
Figura 51: schermo di protezione porta accesso (evita anche panico) 78
Figura 52: schermo di rimbalzo 78
Figura 53: terminale di tubazione di quench con sistema di diffuzione a T lungo un scatolato
dotato di griglie laterali che permettono la fuoriuscita dell’elio gassoso diluito lungo tutta
la sua lunghezza. 79
Figura 54: soluzione con tubazione di quench che afferisce di lato 79
Figura 55: pulsanti di attivazione quench volontario 80
Figura 56: esempio di specifiche per la realizzazione di un tubo di quench 83
Figura 57: esempio di progetto di installazione 84
Figura 58 esempio di zone di interdizione: 84
Figura 59: corretta installazione del sensore ossigeno 85
Figura 60: centralina di comando del sensore ossigeno. 85
Figura 61: schema test sensore ossigeno 86
Figura 62: funzionamento cella elettrochimica 87
Figura 63: come varia la risposta del sensore ossigeno nel tempo 88
Figura 64: le soglie 88
Figura 65: numeri di lotto delle bombole 89
Figura 66: esempi certificati analisi bombole 89
Figura 67: schema impianto ventilazione 91
Figura 68: vista dall’alto dell’impianto di ventilazione 92
Figura 69: corretta installazione impianto ventilazione e sensore ossigeno 92
8 Corso C7 - 2016 | www.aiic.it
1. principi di funzionamento di
una risonanza.
Il corso riguarda la gestione in sicurezza dei siti di risonanza magnetica, ma è necessario, innanzi
tutto, illustrare i principi di funzionamento che permettono l’indagine clinica, poiché gli stessi principi
costituiscono gli agenti di rischio che creano criticità negli aspetti di sicurezza.
1.1 Lo spin
Per ottenere immagini cliniche con tecnologia RMN (o RM), si sfruttano le proprietà magnetiche di alcune
particelle atomiche. Si ricorre principalmente alle proprietà magnetiche del protone o, più correttamente,
del nucleo di idrogeno (H), poiché l’idrogeno:
1. è facilmente reperibile nel corpo umano poiché è largamente presente nell’acqua e nel grasso;
2. è in grado di generare un segnale di risonanza magnetica più facilmente rilevabile, rispetto ad altri
elementi chimici.
La grandezza fisica che permette l’utilizzo del protone dell’idrogeno in RM è il suo momento di dipolo
magnetico, detto comunemente SPIN.
Lo spin è una grandezza di natura quantistica, intuitivamente facile da comprendere se pensiamo al protone
come ad una calamita, in grado di sentire l’influenza di campi magnetici o di campi a radio frequenza.
Figura 1: il protone rappresentato come una calamita
La definizione di spin, però, include anche il concetto di momento. Ciò significa che la particella magnetica
è in movimento, con una rotazione. Pertanto, la si può immaginare come una piccola pallina magnetica
che ruota attorno ad un asse.
snoourtthh
Corso C7 - 2016 | www.aiic.it 9
Il corso riguarda la gestione in sicurezza dei siti di risonanza magnetica, ma è necessario, innanzi
tutto, illustrare i principi di funzionamento che permettono l’indagine clinica, poiché gli stessi principi
costituiscono gli agenti di rischio che creano criticità negli aspetti di sicurezza.
1.1 Lo spin
Figura 2: lo spin
Per ottenere immagini cliniche con tecnologia RMN (o RM), si sfruttano le proprietà magnetiche di alcune Lo spin è:
particelle atomiche. Si ricorre principalmente alle proprietà magnetiche del protone o, più correttamente,
del nucleo di idrogeno (H), poiché l’idrogeno: 1. una grandezza quantistica (quantizzata), pertanto costretta ad assumere valori discreti e fissi.
1. è facilmente reperibile nel corpo umano poiché è largamente presente nell’acqua e nel grasso; 2. una grandezza vettoriale, rimane perciò costante il modulo e variano verso e direzione che sono
associati alla rotazione.
2. è in grado di generare un segnale di risonanza magnetica più facilmente rilevabile, rispetto ad altri
elementi chimici. Per la produzione di immagini viene sfruttata la magnetizzazione macroscopica associata alla presenza di
innumerevoli microscopici spin. Si considera la magnetizzazione collettiva di distretti corporei suddivisi in
La grandezza fisica che permette l’utilizzo del protone dell’idrogeno in RM è il suo momento di dipolo piccoli elementi di volume detti VOXEL.
magnetico, detto comunemente SPIN.
Lo spin è una grandezza di natura quantistica, intuitivamente facile da comprendere se pensiamo al protone
come ad una calamita, in grado di sentire l’influenza di campi magnetici o di campi a radio frequenza.
1.2 La magnetizzazione netta
In assenza di campi magnetici B esterni, le rotazione ed i versi di rotazione degli spin dei nuclei H sono
orientati in maniera casuale e, sui grandi numeri, le somme vettoriali si annullano. Pertanto non vi è una
magnetizzazione netta, orientata secondo un qualche asse privilegiato.
Figura 1: il protone rappresentato come una calamita
La definizione di spin, però, include anche il concetto di momento. Ciò significa che la particella magnetica
è in movimento, con una rotazione. Pertanto, la si può immaginare come una piccola pallina magnetica
che ruota attorno ad un asse.
Figura 3: orientamento degli spin in assenza di campo magnetico esterno
snoourtthh
10 Corso C7 - 2016 | www.aiic.it
Nel momento in cui inseriamo gli spin in un campo magnetico statico esterno (B), il campo magnetico
statico individua una direzione preferenziale lungo la quale i dipoli magnetici sono spinti ad orientarsi. La
direzione dei dipoli sarà sicuramente quella del campo esterno, mentre il verso potrà essere allineato con
il verso del campo magnetico statico esterno (spin up) o potrà essere orientato nel verso opposto (spin
down). La probabilità di orientarsi in direzione parallela al verso del Campo esterno è leggermente più
alta rispetto a quella antiparallela, questo fa sì che ci siano più spin orientati nella direzione del campo
magnetico esterno (convenzionalmente Z nel sistema cartesiano). Dal punto di vista macroscopico, perciò,
si ha una magnetizzazione in direzione di B, questa è detta magnetizzazione netta (M).
Figura 4: orientamento degli spin in presenza del campo magnetico M e conseguente creazione della
magnetizzazione netta M
Rifacendoci ad un modello quantistico, in assenza di campo magnetico esterno, livello energetico degli
spin è lo stesso per tutti gli spin (hanno tutti lo stesso valore perché è una grandezza quantizzata che per un
dato elemento assume sempre lo stesso valore per un ogni tipo di particelle). Quanto si accende il campo
magnetico B, avviene lo split dei livelli con leggera preponderanza di spin orientati lungo la direzione del
campo (E-), perché questo è il livello di energia più basso (in fisica, un sistema si porta spontaneamente
ad un livello di energia più basso). Invece, la probabilità che gli spin si orientino in senso antiparallelo (E+)
è inferiore.
Figura 5: secondo il modello quantistico, la distribuzione degli spin con e senza l’applicazione di un campo
magnetico B