Schermatura a radio frequenza per apparecchi RM-Imaging

La stanza dove ha luogo la scansione è circondata da uno schermo per radiofrequenze la cui funzione è quella di evitare che gli impulsi RF di alta potenza possano irradiare il resto dell'ospedale e che segnali RF provenienti da stazioni televisive e postazioni radio possano essere captati dall'apparecchio. Solitamente, le stanze di scansione sono circondate anche da uno schermo magnetico che impedisce al campo magnetico di estendersi al di fuori di un certo limite. Nei magneti più recenti questo schermo è parte integrante del magnete stesso (magneti autoschermati).

Per ottenere risultati ottimali dall’apparecchio per risonanza magnetica è necessario un ambiente libero da campi di disturbo elettromagnetici. Ecco perché bisogna attrezzare il locale con un sistema idoneo a contenere il campo, andando ad installare una gabbia a RF. La gabbia a RF presenta le seguenti caratteristiche:

 schermatura in rame;

 collegamento dei moduli parete e soffitto con un sistema di fissaggio particolare che evita il fatto di dover praticare fori nella schermatura in rame con conseguente degradamento dell’integrità della gabbia, eliminando così eventuali punti deboli;

 finestre a R.F. per offrire una buona visuale della sala diagnostica, disposte anche sul soffitto;

 porta realizzata mediante un telaio in ottone per garantire un’agevole apertura ed una schermatura migliore;

 insonorizzazione e resistenza al calore.

I componenti interni ed esterni sono realizzati con un materiale con scarsa permeabilità magnetica. Il campo rimane omogeneo e garantisce un ottima qualità diagnostica.

Figura 2.18 - Struttura del locale del magnete e della gabbia di Faraday

2.3.1.1 Muri e soffitto

I muri ed il soffitto della gabbia a radiofrequenza sono realizzati andando ad assemblare singoli pannelli prefabbricati collegati elettricamente insieme, in modo tale da garantire una continuità amperometrica, seguendo la forma del locale. I pannelli, tipicamente di un metro di larghezza, e alti tanto quanto richiede lo schermo desiderato, hanno un ossatura di legno, dotata di un basso contenuto di umidità. L’ossatura del pannello è ricoperta da uno strato di rame sottilissimo (2,02 decimi, per favorire la piegatura del rame attorno agli spigoli del singolo pannello), come la carta stagnola, molto puro (99,98%). Altri strati di legno addizionali trovano posto nei pannelli ed ospitano i filtri elettrici, filtri a nido d’ape, porte e finestre. I pannelli vengono assemblati facendo attenzione a pulire la giunzione elettrica mediante strisce abrasive per eliminare impurità ed ossidi di rame che ostacolano la conduttività dello schermo.

Figura 2.19 - Particolari delle pareti della gabbia

Una volta assemblati, i pannelli vengono posizionati a 50mm dall’esistente struttura muraria, per prevenire contatti accidentali con superfici che potrebbero andare a terra o cortocircuitare lo schermo. Il tetto viene montato con lo stesso sistema adottato per i pannelli laterali. Per sorreggerlo vengono utilizzati gli isolatori rossi usati nei quadri elettrici. Questi ancorano lo schermo al soffitto, due per fila. La giunzione tra pareti, soffitto e pavimento avviene mediante delle opportune giunzioni ad “L”. Per aumentare le performance vengono coperte le giunzioni saldate con un nastro di rame. Al termine dell’installazione la gabbia viene isolata da terra e si misura la resistenza d’isolamento che deve essere superiore a 3 kΩ. Al termine, verificata la misura, la gabbia viene messa a terra in un punto solo mediante un conduttore PE di 35mm².

2.3.1.2 Pavimenti

del rivestimento per il pavimento. Due strati, uno di cartone e uno di catrame, forniscono una barriera all’umidità, un isolamento dal suolo e una superficie resiliente (masonite, simile alla resina) per la stesura dello schermo di rame.

Figura 2.20 - Struttura del pavimento della gabbia

Quest’ultimo è uno strato di rame sottile, come la carta stagnola, messo in sovrapposizione, molto puro . Le lastre di rame sono sormontate le une con le altre dai 30 ai 50mm. La giuntura viene saldata a mano. Ciò assicura prestazioni durature e l’isolamento al suolo indenne. Un sottopavimento realizzato con cartone per scatole ad alta densità con uno strato superiore di fibra di masonite protegge lo schermo e fornisce una base per il rivestimento del pavimento.

2.3.1.3 Porte

La porta di un locale di risonanza magnetica è la parte più critica dello schermo a radiofrequenza, e per garantire un’idonea qualità, generalmente questo componente viene realizzato direttamente dai produttori di schermi a RF. La porta deve essere semplice da usare e deve essere di piacevole aspetto, per rassicurare i pazienti. Le porte dunque devono rispettare diverse queste condizioni, e lo fanno grazie alla loro costruzione leggera, le maniglie e il fermo progettati sulla parte interna. In particolare la struttura di ottone di alta qualità prevede facilità durante l’apertura e buon contatto elettrico. Una caratteristica particolare sono i contatti finger (berillio), sullo stipite, evidenziati nelle figure che seguono, parte sensibile che necessita spesso di manutenzione.

Figura 2.21 – Particolari costruttivi della porta del locale del magnete

Le porte possono essere fabbricate in vari formati e la loro dimensione è tale da garantire il passaggio di una barella, un carrello o una sedia a rotelle. Nell’intorno della porta sono presenti delle barrette conduttrici, sostituibili in qualsiasi istante. Esistono diversi modelli di porte:

insonorizzato e resiste al calore, ed è coperto di un foglio di rame di purezza elevata. La copertura esterna è un laminato bianco. Un dispositivo di protezione permette sempre l’apertura dall’interno.

 Porte isolate acusticamente: i livelli acustici generati dalla nuova tecnologia di MRI sono

cresciuti, e raggiungono livelli che possono andare in conflitto con i locali adiacenti, nonché non rispettare le normative vigenti. Per ovviare questo problema, vengono adottate idonee soluzioni. Il sistema che consente la riduzione e l’insonorizzazione è protetto da brevetto. Oltre al modello “domestico”, sono disponibili altri modelli, come ad esempio porte doppie, porte scorrevoli o porte pneumatiche, ciascuna accompagnata dalla propria tecnologia, osservabili in figura 2.22.

Figura 2.22 - Altre tipologie di porta

2.3.1.4 Finestre

Le finestre e i lucernari sono realizzati grazie a dei doppi vetri dotati di uno speciale vetro di sicurezza temprato di 6mm di spessore, che incorpora due strati di rete di bronzo che realizza lo schermo a radiofrequenza. La rete di bronzo è di colore nero per evitare riflessi. La trasparenza e la visibilità bidirezionale delle finestre è eccellente. E’ possibile trovare finestre con dimensioni generalmente di 120 cm x 90 cm.

Figura 2.23 - Particolari della finestra del locale del magnete

Ovviamente sono disponibili, con le stesse caratteristiche, anche i lucernari o altre versioni di finestre (figura 2.24).

Figura 2.24 - Esempi di finestre sul locale del magnete

2.3.1.5 Servizi entranti

Le zone critiche per la gabbia corrispondono ai pannelli che consentono l’ingresso dei servizi. Questi sono di due tipi, il pannello per i servizi medicali (caratterizzato dalla presenza di guide d’onda) e il pannello per i servizi elettrici (caratterizzato da filtri elettrici con separazione elettrica). Per servizi entranti si intendono le tubazioni, le linee tlc, le linee elettriche, le linee per i gas medicali. Quando questi servizi entrano all’interno del locale adibito alla risonanza magnetica, devono essere schermati in maniera opportuna.

Vengono utilizzati diversi tipi di filtro, ad esempio ricordiamo quello a nido d’ape, utilizzato per i sistemi di ventilazione e raffreddamento. Tutti i circuiti elettrici sono filtrati mediante dei filtri elettrici.

Le guide d’onda usate per le linee d’aria, gas o liquidi, sono tali da impedire che forme d’onda a RF entrino od escano dal locale senza controllo.

Figura 2.25 - Filtri elettrici e pulsante di Quench

Le guide d’onda sono caratterizzate da dimensioni di un pollice o ¾. Al loro interno ci passa esattamente un tubo in gomma. Sono realizzate in ottone e i tubi dei gas medicali prima di oltrepassare la superficie dello schermo vengono interrotti e congiunti mediante un tubo in gomma, per evitare che diventino un antenna per la radiofrequenza. Per quanto riguarda le connessioni elettriche, si può osservare come i filtri generalmente vengano disposti in entrambe le fasi e sul neutro. Tutti i circuiti sono dotati di filtri. Per garantire la sicurezza dei pazienti, vengono utilizzati solo modelli approvati, caratterizzati da una massima perdita di 2 x 1.3mA. I filtri elettrici sono disponibili con una portata di 10A, 16A e 20A. Filtri speciali da 50VAC/100VDC sono disponibili per

Figura 2.26 - Particolari sui filtri dei servizi entranti

Gli stessi sistemi di ventilazione adottano soluzioni particolari. Ad esempio tutti i sistemi di raffreddamento passano attraverso i filtri a nido d’ape realizzati con ottone galvanizzato.

Figura 2.27 - Particolare delle guide d’onda per l’ingresso dei gas

Questi sono saldati in un struttura di rame in modo tale da garantire uno schermo continuo e sono attaccati ai pannelli della parete o del soffitto. Le guarnizioni in legno vengono utilizzate per isolare i filtri dai condotti di aria esterni.

Dopo aver passato i filtri, l’aria si distribuisce tramite i diffusori nel soffitto sospeso o tramite griglie di alluminio con feritoie registrabili. Tutti i condotti d’aria sono collegati alla parete esterna della gabbia.

Infine, per quanto riguarda l’ingresso di tubazioni che portano i gas elettromedicali, vediamo come ci siano due tipi di guide d’onda, uno realizzato mediante un tubo di ottone filettato e fissato in un piatto di ottone per fornire una giunzione con la RF e l’altro un filtro realizzato mediante una tubatura di rame collegata ad uno speciale filtro, che può essere collegato all’esistente linea ospedaliera di gas medicali. La scelta si basa sulle disposizioni locali.

Figura 2.28 - Filtri per le tubazioni e messa a terra per la gabbia di Faraday