MR VEILIGHEIDSASPECTEN

WERKING VAN EEN MR-SCANNER AFSCHERMING TEGEN RADIOFREQUENTE GOLVEN VAN BUITEN “KOOI VAN FARADAY” SUPERGELEIDENDE MAGNEET SCANNER TUNNEL PATIENT - TAFEL GRADIENT SPOELEN ZEND & ONTVANGST SPOEL  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCHE VELDEN In onze omgeving 0.1 – 0.2 T 5 mT 50 µT 0.3 T – 3 T  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCHE VELDEN NMR spectrometers 600 MHz spectrometer 15 T 900 MHz spectrometer 22.5 T NMR spectrum Eiwitsynthese  Yves De Deene

CERN: Compact Muon Solenoid (CMS) detector Large Hadron Collider 2 T – 8.4 T (?)  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCHE VELDEN DIRECTE EFFECTEN In vitro experimenten: Wijzigingen in celgroei en morfologie, celdeling en teratogeniciteit Effect op DNA structuur en gen-expressie Voor- en laattijdige zwangerschap en embryonale ontwikkeling Boed-hersen barriere Neurale activiteit Cognitieve functionaliteit Cardiovasculaire dynamiek Hematologische studies Temperatuur regulatie Immunologische respons  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCHE VELDEN DIRECTE EFFECTEN Enkele vaststellingen: Magnetische anisotropie en orientatie van retina staafjes (rhodopsin) (1 T) [in vitro] Zuurstofafhankelijke toename van de viscositeit van bloed (1.5 T) [in vitro] Deformatie van rode bloedcellen (4u bij 0.5 T) [in vitro] Migratie van leucocyten in een statische magnetische veld gradient (60 T/m) [in vitro] Het cytoskelet van cellen die blootgesteld worden aan extreem hoge velden (10 T – 15T) wordt verstoord wat een effect heeft op cel-organisatie en differentiatie. [in vitro]  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCHE VELDEN REGELGEVING EN RICHTLIJNEN MAXIMUM VELDSTERKTE Food and Drug Administration (FDA) (July 14, 2003) Volwassenen en kinderen ouder dan 1 maand: 8 T Boorlingen jonger dan 1 maand: 4 T International Electrotechnical Commission (IEC 60601-2-33) Geen limieten International Commission on Nonionizing Radiation Protection (ICNIRP) Physical Agents Directive (E.U.) Voor alle patiënten: 2 T Voor personeel: 0.2 T Onder hevige discussie !!  Yves De Deene

 Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD VEILIGHEIDSASPECTEN  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD VEILIGHEIDSASPECTEN 1 pound = 4.4 N  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD HOOFD MAGNETISCH VELD (B0) TOESTELLEN VELD- STERKTE APPARATUUR 10 mT Analoge uurwerken, bankkaarten, ... 5 mT Operator console, magnetische opnamemedia, elektrische motoren, computers 1 mT Video camera’s en monitoren, ... 0.5 mT Cardiale pacemakers, hoorapparaten, metaal detectoren, beeldversterkers, ... 0.1 mT Gamma camera’s, electronen microscopen, CT scanners, PET scanners, ...  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD PASIEVE IMPLANTEN  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD ACTIEVE IMPLANTEN Geneesmiddelafgifte- systeem Pacemaker Vagale zenuw stimulator (anti-epileptische werking)  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD Susceptibiliteitsartefacten veroorzaakt door vreemde objekten Susceptibiliteitseffect veroorzaakt door tand-prothese (SAG en TRA) Susceptibiliteitseffect veroorzaakt door vijs (SE – image) Susceptibiliteitsartifact rond een titanium staaf (experimentele opstelling)  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD Susceptibiliteitsartefacten veroorzaakt door cosmetica Piercings Cosmetica  Yves De Deene

KLASSIFICATIE VAN MAGNETISCHE MATERIALEN (m.b.t. MRI compatibiliteit) MR incompatibele materialen: Materialen die een mechanische krachtswerking ondervinden in een magnetisch veld. of vb. ijzer, cobalt, staal, nikkel MR compatibele materialen: Materialen die geen mechanische krachtswerking ondervinden in een magnetisch veld. Klasse 1: Susceptibiliteit is groot genoeg om ernstige beeldverstoringen te veroorzaken. vb. Titanium, bismuth, niet-magn. staal, koolstofplaat Klasse 2: Susceptibiliteit ligt in de omgeving van de susceptibiliteit van menselijk weefsel. vb. Water, menselijk weefsel, koper, zircoon  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD MAGNETOHYDRODYNAMISCH EFFECT Verhoging van de T-golf P U Q S Haemoglobine (Fe)  Yves De Deene

STATISCH MAGNETISCH VELD ‘QEUNCH’ Supergeleidende magneet Helium, stikstof gekoeld ~ 1200 A Lek in de supergeleidende tank Supergeleidende magneet warmt op Supergeleidende magneet verliest supergeleiding GEVAAR VOOR VERSTIKKING QUENCH Druktoename in het vat  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE SCHAKELEN VAN MAGNETISCHE GRADIËNTEN MAGNETISCHE GRADIËNTSPOELEN Bhead [mT] t [ms] PATIENT - TAFEL  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE INSCHUIVEN VAN DE PATIËNT SUPERGELEIDENDE MAGNEET Bhoofd [T] t [s] PATIENT - TAFEL  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE Maxwell’s vergelijking: + - + - - - + + - - - + - - + - - - - + + v  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE Wet van Weiss (1901) – Lapicque (1909) + - + - - - + + Onverdraagzaam Onconfortabel Drempelwaarde 0.4 0.6 0.8 1.0 0.2 dB/dt (T/s) tS (ms) 50 100 150 200 250 - - - + - - + - - - - + + v  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE Grenswaarden (stroomdichtheid) (ICNIRP 1998) + - + - - - + + - - - + - - + - - - - + + v Onduidelijk op welke basis de grenswaarden bekomen werden “... A threshold current density of 10 mA.m-2 at frequencies up to 1 kHz has been estimated for minor effects on nervous system functions. Among volunteers, the most consistent effects of exposure are the appearance of phosphenes and a minor reduction in heart rate during or immediately after exposure to ELF fields, but there is no evidence that these transient effects are associated with any long-term health risk...”, ICNIRP Guidelines, Health Physics 1998.  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE Grenswaarden vertalen naar blootstelling ... Blootstellings- limieten (Weiss, Lapicque) Vergelijking van Maxwell Blootstellings- limieten ? Magnetische flux Stroomdichtheid B (µT) 10-1 100 101 102 103 104 105 106 1 10 107 108 109 1010 1011 1012 Patient geometry Tissue conductivity f (Hz)  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: NEURALE STIMULATIE 10-1 100 101 102 103 104 105 106 1 10 107 108 109 1010 1011 1012 B (µT) Frekwentie (Hz) Actiewaarden  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: Schakelen van magnetische gradiënten Bijstand van patient Actiewaarden B (µT) 106 > 30 µT 105 104 33 mT/m 103 102 30 µT 101 100 10-1 f (Hz) 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 820 Hz 65 kHz  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: Schakelen van magnetische gradiënten Open MRI voor pediatrische patiënten Actiewaarden B (µT) 106 105 104 103 102 30 µT 101 100 10-1 f (Hz) 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 820 Hz 65 kHz  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: Schakelen van magnetische gradiënten Interventionele MRI Actiewaarden B (µT) 106 105 B ≈ 2000 µT 104 B ≈ 2000 µT 103 102 30 µT 101 100 10-1 f (Hz) 1 10 102 103 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 820 Hz 65 kHz  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: Complexiteit van de bepaling voor bewegingen verplegend personeel 1.5 m B (T) verplegend personeel 1 m 0.5 m 0.3 T/m 0.5 T/m t (s) 1 T/m 0.3 T/m 5 T/m 0.5 T/m 1 T/m 3 T/m 3 T/m 1 m Fourier transformatie patiënt 0.5 m B (T) 3 T NMR scanner Actiewaarde 1 m f (Hz) 1.5 m  Yves De Deene

VERANDERENDE MAGNETISCHE VELDEN: Bewegingen verplegend personeel in de buurt van een NMR scanner Berekening met behulp van eindige elementen methode J (A/m2) 1.5 m verplegend personeel 1 m 4 T scanner 0.5 m 0.3 T/m J (A/m2) 0.5 T/m 1 T/m 0.3 T/m 5 T/m 0.5 T/m 1 T/m 3 T/m 3 T/m 1 m patiënt Crozier S and Liu F 2005, Numerical evaluation of the fields induced by body motion in or near high-field MRI scanners, Progress in Biophysics and Molecular Biology 87, 267-78.  Yves De Deene

MAGNETISCHE VELDVERANDERINGEN MAGNETO-FOSFENEN Bij veldsterkte > 1.5 T Gewaarwording: Visuele indruk van lichtflitsen Reversiebel Oorzaak: Elektrische stimulatie van het netvlies  Yves De Deene

MAGNETISCHE VELDVERANDERINGEN DUIZELIGHEID Gewaarwording: Duizeligheid Reversiebel Oorzaak: Magnetohydrodynamisch (MHD) effect in vestibulair orgaan veroorzaakt discordantie met visuele prikkels.  Yves De Deene

RADIO-FREQUENT VELD: DIRECTE EFFECTEN R L Partieel lichaam SAR: Totaal lichaam SAR:  Yves De Deene

OPWARMING t.g.v. RADIO-FREQUENT VELD: THE BIOHEAT EQUATION Metabolisme Thermische conductie SAR T Convectie door bloeddoorstroming NUMERIEK OPLOSBAAR CONDUCTIE CONVECTIE VIA BLOEDVATEN METABOLISME SAR Omgevingstemperatuur Defect van het thermoregulatief systeem van een patiënt  Yves De Deene

RADIO-FREQUENT VELD: REGELGEVING SPECIFIC ABSORPTION RATE Food and Drug Administration (FDA) (July 14, 2003) lokatie dosis Tijdspanne (min) SAR (W/kg) Totaal lichaam gemiddeld 15 4 Hoofd 10 3 Hoofd en torso per gram weefsel 5 8 Ledematen 12  Yves De Deene

RADIO-FREQUENT VELD: REGELGEVING SPECIFIC ABSORPTION RATE Physical Agents Directive (European Union) lokatie dosis Tijdspanne (min) SAR (W/kg) Totaal lichaam gemiddeld 6 0.4 Hoofd en torso per gram weefsel 10 Ledematen 20  Yves De Deene

RADIO-FREQUENT VELD: INDIRECTE EFFECTEN Resonantie wordt bereikt wanneer de lengte van het object een halve golflengte bedraagt in het humaan medium. 1. Radiofrequente EM golf 2.  Yves De Deene

Claustrofobie en andere PSYCHOLOGISCHE ASPECTEN “Stille” beeldvormingssequenties Actieve/Passieve geluidsonderdrukking Koptelefoon of oordopjes Geluidsoverlast Gradiëntschakelen, RF hearing Voorbereiden op onderzoek Verdoven van kinderen Gebruik van spiegeltjes Open NMR scanner (vnl. voor kinderen) Claustrofobie en andere angstgerelateerde complicaties  Yves De Deene

GELUIDSNIVEAU REGELGEVING MAXIMUM GELUIDSTERKTE Food and Drug Administration (FDA) (July 14, 2003) rms geluidsdruk < 99 dBA met gehoorbescherming. piek geluidsniveau < 140 dB  Yves De Deene

PATIËNT VEILGHEIDSFORMULIER  Yves De Deene