5. Linee guida di esposizione
L’esposizione a campi elettromagnetici è materia da tempo studiata a livello internazionale e già da diversi anni sono disponibili linee guida e raccomandazioni per la tutela della salute della popolazione e dei lavoratori.
L’International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP) o Commissione Internazionale per la Protezione dalle Radiazioni Non Ionizzanti, che è la massima autorità del campo, fissa gli standard protezionistici che ogni Paese dovrà recepire nella propria normativa.
In Italia, in seguito alla Legge 99/512/CE del 12 luglio 1999, la materia è stata affrontata con la Legge 22/02/2001 n. 36, denominata “Legge quadro sulla protezione dalle esposizioni a campi elettrici, magneti ed elettromagnetici”.
Essa ha il precipuo fine di tutelare sia l’ambiente ed il paesaggio, sia la salute pubblica, dai rischi derivanti dall’inquinamento elettromagnetico.
Tale normativa ha per oggetto gli impianti, i sistemi e le apparecchiature per elettrodi ed impianti radio-elettrici, compresi gli impianti per telefonia mobile, i radar e gli impianti per radio diffusione per usi civili, militari e delle forze di polizia, che possono comportare l’esposizione a campi elettrici, magnetici ed elettromagnetici con frequenze tra 0 Hz e 300 GHz.
La legge quadro ha assunto una veste prettamente programmatica in quanto la sua attuazione è avvenuta in seguito all’emanazione dei due decretiD.P.C.M. 8 luglio 2003.
I decreti in esame fissano i valori protezionistici con riferimento sia ai campi generati dagli elettrodotti alle frequenze di rete (50 KHz), precedentemente disciplinati dal D.P.C.M. 23 aprile 1992 e 28 settembre 1995, sia a quelli generati a frequenze comprese tra 100 KHz e 300 GHz, fino ad ora regolati dal DM n. 381 del 10 settembre 1998 (Decreto Ronchi).
Il D.P.C.M. 8 luglio 2003 n. 200 stabilisce che, ai fini della protezione dall’esposizione ai campi elettromagnetici, siano rispettati i parametri di seguito specificati:
- Limiti di esposizione: valore di campo elettrico, magnetico ed elettromagnetico definiti ai fini della tutela della salute da effetti a breve termine, che non devono essere superati in alcuna condizione;
- Valori di attenzione: limiti sui campi che non devono essere superati nei luoghi
adibiti a permanenze prolungate;
- Obiettivi di qualità: valori di campo definiti dallo Stato ai fini della progressiva
minimizzazione dell’esposizione ai campi.
Riportiamo di seguito i limiti di esposizione, i valori di attenzione e gli obbiettivi di qualità fissati per la frequenza di rete di 50 Hz, relativo agli elettrodotti.
Tab. 4 Valori per la frequenza di 50 Hz (elettrodotti)
Campo Elettrico (kV/m) Campo Magnetico (μT) Lim. di esp. 5 100 Valori di att. - 10 Ob. di qual. - 3
Invece i limiti stabiliti per i livelli dei campi elettrici, magnetici e densità di potenza relativi alle frequenze comprese tra 0,1 MHz-300 GHz, sono riportati nella successiva tabella.
Questi valori sono mediati su un'area equivalente alla sezione verticale del corpo umano e su un intervallo temporale di 6 minuti, così come stabilito nell’allegato B del DPCM 8/09/03 n. 199.
Tab. 5 Limiti di esposizione Frequenza f (MHz) Valore efficace di intensità di campo elettrico E (V/m) Valore efficace di intensità di campo magnetico H (A/m) Densità di potenza dell’onda piana equivalente (W/m2) 0,1 - 3 60 0,2 - 3 – 3000 20 0,05 1 3000-300000 40 0,1 4
Tab. 6 Valori di attenzione e Obiettivi di qualità
Frequenza f (MHz) Valore efficace di intensità di campo elettrico E (V/m) Valore efficace di intensità di campo magnetico H (A/m) Densità di potenza dell’onda piana equivalente (W/m2) 0,1 - 3 6 0,016 - 3 – 300000 6 0,016 0,1
In altri termini, alle varie frequenze sono fissati valori limite per il campo elettrico e per il campo magnetico, che, se rispettati, garantiscono la protezione dell’individuo dall’esposizione alla corrispondente radiazione.
È stato provato che l’esposizione di una persona per circa 30 min a campi elettromagnetici RF con un SAR tra 1 e 4 W/kg, provoca un incremento di temperatura di circa 1°C.
Poiché è certo che ci possono essere effetti dannosi per la salute, in seguito ad incrementi di temperatura oltre 1°C, si è stabilito come limite di SAR, al di sotto del quale non si hanno effetti termici, il valore di 4 W/kg.
Considerato ciò, l’ICNIRP ha diviso per un fattore di sicurezza pari a 10 questo valore, fissando in tal modo il limite di base per i lavoratori di 0,4 W/kg; dividendo per un ulteriore fattore di sicurezza pari a 5 viene fissato il limite di base per la popolazione di 0.08 W/kg.
Tab. 7 Limiti di base per i lavoratori
Frequenza f (MHz)
SAR mediato corpo intero (W/kg)
SAR capo e tronco (W/kg)
SAR arti (W/kg)
0,1 – 10 0,4 10 20
10 – 10000 0,4 10 20
Tab. 8 Limiti di base per la popolazione
Frequenza f (MHz)
SAR mediato corpo intero (W/kg)
SAR capo e tronco (W/kg)
SAR arti (W/kg)
0,1 – 10 0,08 2 4
10 – 10000 0,08 2 4
Pertanto, secondo le disposizioni della suddetta normativa, esposizioni a campi di bassa intensità (minore di 0,1 W/m2 corrispondenti a 6 V/m e 0,016 A/m, pari a 0,013 mT), ossia caratterizzati da valori di SAR inferiori a 0,4 W/kg, non producendo un innalzamento di temperatura superiore ad 1°C, proteggono l’individuo dall’insorgere di effetti termici.
Tuttavia con tali limiti di esposizione non viene garantita la protezione dagli effetti non termici a lungo termine, che sappiamo non sono riconducibili a un incremento apprezzabile di temperatura nei tessuti, ma a modificazioni funzionali
e strutturali a livello cellulare, secondo un meccanismo d’azione ancora non completamente noto; esistono diverse ipotesi, più o meno accreditate, tendenti ad affermare i conseguenti e probabili effetti cancerogeni di tale interazione, seppure non ancora scientificamente comprovati sull’uomo.
5
.1 Esposizione e normativa relativa ad applicazioni MRI
In Italia, le apparecchiature a RM per uso medico o di ricerca sono regolate da una specifica normativa che prevede la messa in sicurezza dell’impianto e fornisce idonee misure protezionistiche per i pazienti e gli operatori.
Di seguito ci riferiamo alla normativa concernente il Tomografo 1,5 T GE Signa Excite HD; quest’ultimo è l’apparecchio di cui è dotato il Laboratorio di Risonanza Magnetica del CNR di Pisa, e di cui ci siamo serviti per il conseguimento dei nostri studi.
5.
1.1 Campo magnetico statico
La regione interna dei magneti, dove il campo è elevato, è in genere non accessibile; il campo magnetico a cui gli operatori sono esposti è il campo presente all’esterno, nella zona circostante il magnete (campo disperso).
L’intensità del campo disperso dipende dal campo massimo, dalle dimensioni del magnete, dalla distanza e dalla presenza di eventuali schermature.
L’esposizione degli operatori al campo statico riguarda, di fatto, il personale infermieristico e medico (anestesisti) che assiste alcune categorie di pazienti nel corso dell’esame RM, in quanto ciò richiede di stazionare in stretta prossimità del magnete.
In relazione ad apparati che generano campi di 1 T e 1,5 T, per gli infermieri sono stati misurati valori medi di esposizione nel corso della giornata lavorativa di 4 - 40 mT, per medici (anestesisti) di 5 - 30 mT.
L’esposizione massima del tronco si colloca nel range 70 - 200 mT e le mani dell’operatore possono, se posizionate in corrispondenza del magnete, essere esposte per breve periodo a campi di 200 - 700 mT.
All’aumentare del valore del campo generato dal magnete l’esposizione media degli operatori diviene verosimilmente più elevata ed i valori massimi sono maggiormente suscettibili di superare significativamente il valore di 200 mT, fissato come limite per l’esposizione a corpo intero.
Questa situazione può configurarsi a seguito dell’introduzione nella pratica clinica di apparati RM generanti campi di 3 - 4 T.
L’ICNIRP ha stabilito per il campo magnetico statico un limite di esposizione occupazionale a corpo intero pari a 200 mT (come media ponderata durante la giornata lavorativa), un valore limite di picco a corpo intero pari a 2 T e un limite per l’esposizione dei soli arti a 5 T.
Tab. 9 Limiti di riferimento per i lavoratori(ICNIRP)
Induzione di campo magnetico statico
Esposizione giornaliera lavorativa 200 mT Esposizione massima per il corpo 2 T
Esposizione massima per gli arti 5 T
La recente direttiva 2004/40/CE (29-4-2004), relativa alla protezione dei lavoratori esposti a campi elettromagnetici durante il lavoro, sulla base delle linee guida ICNIRP stabilisce un valore limite per il campo statico pari a 200 mT a corpo intero.
italiana prevede limiti per soli lavoratori operanti in zona ad accesso controllato (area in cui i valori di campo disperso superano i 0,5 mT) concettualmente ed operativamente diversi da quelli ICNIRP.
Per apparecchiature che generano campi fino a 2 T il limite a corpo intero è 200 mT, ma su una durata massima di esposizione di 1 h/die (2 T se non sono superati i 15 min/die); per gli arti il limite è 2 T (1 h/die).
Nel caso di apparecchiature che generano campi superiori a 2 T i valori sono i medesimi, con l’aggiunta del limite di 4 T per gli arti con tempi non superiori a 15 min/die.
Tab. 10 Limiti di riferimento per i lavoratori(2004/40/CE)
Parte esposta Induzione di campo magnetico statico Durata massima di esposizione Corpo 200 mT 1h/die Corpo 2 T 15 min/die Arti 2 T 1h/die Arti 4 T 15 min/die
Per la popolazione sono fissati limiti inferiori rispetto a quelli per i lavoratori, in quanto si deve tenere conto di tutte le attività possibili, le età e le condizioni di salute.
Tab. 11 Limiti di riferimento per la popolazione (ICNIRP)
Induzione di campo magnetico statico
Esposizione continua del corpo 40 mT
Il valore di riferimento, fissato dall’ICNIRP per l’esposizione della popolazione al campo statico, è di 40 mT; tuttavia persone con stimolatori cardiaci, impianti
ferromagnetici e dispositivi elettromedicali impiantati potrebbero non essere protette da questo limite.
La maggior parte degli stimolatori cardiaci non sono verosimilmente disturbati in campi al di sotto di 0,5 mT; pertanto i portatori di pacemaker e di defibrillatori impiantati dovrebbero evitare luoghi dove l’induzione magnetica sia superiore a 0,5 mT.
Altri sistemi elettronici vitali, quali protesi auricolari elettroniche, pompe per insulina, protesi attive a controllo elettronico e sistemi per la stimolazione muscolare possono essere suscettibili a induzioni magnetiche statiche superiori a pochi mT, specialmente se la persona si muove all’interno del campo.
5.
1.2 Gradienti di campo magnetico
Ciò che è di interesse per determinare la grandezza dB/dt, ai fini di indicarne i limiti di esposizione, è il valore di picco raggiunto dal gradiente di campo magnetico.
Si ritiene che valori di dB/dt inferiori a 6 T/s non rappresentino un rischio per la salute del paziente.
Per esposizioni superiori a 6 T/s è necessario valutare, da parte del Medico Responsabile, il rapporto rischio/beneficio indotto dall'esame diagnostico, pur tuttavia rispettando le seguenti condizioni:
Tab. 12 Limiti di esposizione relativi a
dt dB
Durata di dB/dt Valori di picco di
dt dB (T/s) t >120μs < 20 12μs < t < 120μs < 2400 / t(μs) t < 12μs < 200
5.
1.3 Campi RF
Durante un esame MRI, secondo la Normativa Italiana, l'esposizione deve essere limitata nel tempo per evitare che la temperatura corporea subisca un innalzamento di 0,5°C. Detta condizione, per valori ambientali di temperatura compresi tra 22°C e 24°C e umidità relativa del 50%, risulta verificata limitando il valore medio del rateo di assorbimento specifico SAR al corpo intero, mediato su qualunque intervallo temporale di 15 minuti, ai valori riportati nella seguente tabella:
Tab. 13 Limiti di SAR
Durata dell’esposizione t(min) SAR(W/kg)
t > 30 < 1 15 < t < 30 < 30/t
t < 15 < 2
Si possono estendere esposizioni di pazienti ad un innalzamento della temperatura corporea di 1°C, dopo la valutazione del rischio/beneficio da parte del Medico Responsabile; in tal caso i limiti di SAR da rispettare sono riportati di seguito, ottenuti mediando su un periodo di 15 minuti se per corpo intero, e di 6 minuti se localizzato:
Tab. 14 Limiti di SAR
Durata dell’esposizion e t(min) SAR(W/kg) Corpo intero SAR(W/kg) Testa SAR(W/kg) Tronco SAR(W/kg) Arti t > 30 <1 < 2 <4 < 6 15 < t < 30 < 30/t < 60/t < 120/t < 180/t t < 15 < 2 < 4 < 8 < 12
Tuttavia l’esposizione deve essere tale da garantire che in nessun caso il valore medio del SAR localizzato in distretti corporei possa indurre un innalzamento della temperatura locale sopra 38°C in qualunque tessuto della testa, 39°C in qualunque tessuto del tronco e 40°C in qualunque tessuto degli arti.
Anche in questo caso, sebbene volte alla prevenzione del danno derivante da effetti termici, le normative di cui sopra non hanno minimamente a che vedere con la precauzione necessaria rispetto agli effetti non termici delle radiazioni elettromagnetiche.
5.
2 Valore di SAR fornito dallo scanner
Per ogni esame MRI, prima che la scansione abbia inizio, il programma fornisce un valore approssimato di SAR che, per quanto esposto nei precedenti paragrafi, non dovrà superare i valori limiti di esposizione, previa l’esecuzione dell’esame stesso.
Il valore di SAR dipende, oltre che dal peso del paziente sottoposto ad esame MRI, anche dal Tr (tempo di ripetizione) della particolare sequenza scelta e dall’energia e numero degli impulsi RF utilizzati.
Siamo pervenuti a queste informazioni consultando direttamente il manuale del software utilizzato dal SIGNA; secondo il modello scelto per approssimare il valore di SAR, ciascun impulso RF è trasformato, in modo equivalente, nella somma di un certo numero d’impulsi RF standard:
paziente del Peso T dard s RF impulso un da depositata energia dard s RF impulsi di numero SAR r× × ∝ tan tan (11) L’impulso RF standard è un impulso di 180o, di durata pari a 1ms ed ampiezza B1 tale che:
∫
=γ B dt
ossia, sostituendo e risolvendo la precedente equazione, otteniamo:
Gauss
B1 =0,117 (13)
L’energia depositata da un impulso standard in un paziente è stata determinata sperimentalmente in funzione del peso corporeo, delle diverse dimensioni delle bobine utilizzate, e dell’ampiezza del campo magnetico statico B0 (1,5 T nel nostro caso); pertanto, dall’equazione dell’energia depositata da un generico impulso RF, è possibile calcolare il numero d’impulsi standard RF necessari per approssimarlo.
Oltre al SAR, sul monitor compare anche un altro valore, il “peak SAR”; quest’ultimo dipende dal SAR, dal peso del paziente e dalla bobina utilizzata. A tal riguardo bisogna distinguere se “peak SAR” è riferito al corpo intero o alla testa, infatti, secondo il caso, per il calcolo sarà utilizzata una configurazione cilindrica o sferica, rispettivamente; pertanto le relazioni utilizzate sono le seguenti: SAR peakSAR=2 (14) 3 tan 5 ,
2 numimpulsi RF s dard energiaassociata ad unimpulso
peakSAR= ×
(15) dove 3(kg) è il valore con cui si approssima il peso della testa.
