Het waarborgen van de veiligheid en het welzijn van patiënten die een MRI ondergaan

Het begrijpen van de potentiële gevaren van MRI vereist enige kennis van de basisprincipes. Levend weefsel bevat veel water- en vetmoleculen, die waterstofatomen bevatten. MRI maakt gebruik van de kernen van deze waterstofatomen, ook wel protonen genoemd, om beelden te genereren. MRI kan worden gebruikt om de positie en concentratie van de protonen in het lichaam weer te geven, overeenkomstig met de positie van de verschillende weefsels, evenals de weefseleigenschappen.

MRI vereist drie hoofdcomponenten: de magneet, de gradiëntspoelen en de radiofrequentie zend- en ontvangstspoelen. De magneet creëert een zeer sterk magnetisch veld dat de protonen in het lichaam uitlijnt. De gradiëntspoelen veranderen het magnetisch veld in drie vlakken, zodat de gerichte protonen een andere trillingsfrequentie hebben dan hun omgeving. Dit maakt de lokalisatie van de protonen mogelijk, wat een noodzakelijke stap is voor het genereren van de beelden die door een MRI-systeem worden gemaakt.

De RF-zendspoel zendt een radiofrequentiesignaal uit op een bepaalde frequentie die overeenkomt met de veldsterkte van het magnetisch veld. Deze overeenkomende frequentie staat bekend als de resonantiefrequentie. De doelprotonen absorberen de RF-energie. Deze aangeslagen protonen produceren een radiofrequentiesignaal dat wordt opgepikt door de RF-ontvangstspoel. Het gedetecteerde signaal levert de gegevens die nodig zijn om een beeld te maken. Het hoofdmagnetisch veld, het gradiëntmagnetisch veld en de RF-energie werken samen om gedetailleerde beelden te produceren, waardoor MRI een waardevol instrument is voor diagnostiek en behandelplanning.

Het magnetisch veld trekt objecten van staal of andere ferromagnetische materialen met enorme kracht aan. Deze kracht is 30.000 tot 60.000 keer groter dan de kracht die door het magnetisch veld van de aarde wordt uitgeoefend. Zelfs zware objecten kunnen in de magneet vliegen. Het magnetisch veld kan ook koppel- of draaikrachten uitoefenen op ferromagnetische objecten. Objecten zoals sommige implantaten kunnen door de magnetische kracht aan koppel worden blootgesteld, wat mogelijk weefselschade veroorzaakt. Het magnetisch veld van een MRI-systeem met een supergeleidende magneet staat altijd aan en moet altijd met voorzichtigheid worden behandeld.

Het hoofdmagnetisch veld is niet volledig beperkt tot de MR-buis van de magneet. Alle magneten zijn omgeven door een magnetisch veld, dat wordt weergegeven door de magnetisch veldlijnen. De magnetische aantrekkingskracht varieert rond de scanner. De kracht is het grootst bij de opening van de MR-buis. Meer informatie over de veldlijnen en aantrekkingskrachten voor verschillende veldsterktes is te vinden in de technische beschrijving. Tijdens de locatieplanning wordt een gecontroleerd toegangsgebied rond het MRI-systeem aangegeven. Buiten dit gebied vormt het statische magnetische veld geen gevaar voor omstanders. Binnen het gecontroleerde toegangsgebied is er een potentieel gevaar. Voor de meeste locaties komt de gecontroleerde toegang overeen met de onderzoeksruimte. De onderzoeksruimte moet worden voorzien van een veiligheidsmarkering zoals het waarschuwingsbord "sterk magnetisch veld".

Breng geen voorwerpen van magnetisch materiaal in de gecontroleerde toegangszone. Ferromagnetische objecten worden door de magneet aangetrokken. Op deze manier kunnen grote metalen objecten, zoals een gascilinder of reinigingsapparaat, krachtige projectielen worden. Objecten worden met zeer hoge snelheden in de magneet getrokken, wat een aanzienlijk risico vormt voor iedereen in de baan van het object. Zelfs kleine voorwerpen kunnen gevaarlijke projectielen worden. Zelfs kleine voorwerpen, zoals een paperclip of haarspeld, kunnen gemakkelijk snelheden van 65 kilometer per uur of meer bereiken wanneer ze in een MRI-magneet worden getrokken, en kunnen ernstige schade of lichamelijk letsel veroorzaken.

Grotere en zwaardere objecten ondervinden een sterkere kracht, aangezien de aantrekkingskracht ongeveer evenredig is aan de massa van het object. De aantrekkingskracht neemt snel toe binnen een sterke veldgradiënt in het fringe-veld wanneer u in de buurt van de magneet komt. Een object dat geen ferromagnetische eigenschappen lijkt te vertonen, kan plotseling in de magneet worden getrokken als u een stap dichterbij komt. De aantrekkingskracht neemt exponentieel toe wanneer men de magneet nadert. Het magnetisch veld draait ferromagnetische objecten zodat ze uitgelijnd worden met de richting van het magnetisch veld. De draaiende of torsiekrachten kunnen gevaarlijk zijn voor patiënten met ferromagnetische implantaten, omdat deze krachten het implantaat kunnen verplaatsen, waardoor weefsel scheuren of bloedvaten kunnen scheuren. Hersenaneurysmaclips zijn hier bijzonder gevoelig voor.

Het magnetisch veld kan ook van invloed zijn op de werking van actieve implantaten, zoals cardiale pacemakers en diepe hersenstimulatoren. In het algemeen mag niemand met deze apparaten de MRI-onderzoeksruimte betreden, tenzij het hulpmiddel expliciet door de fabrikant als MR-voorwaardelijk is gemarkeerd en de gespecificeerde beperkingen bekend zijn en kunnen worden nageleefd. Daarom moet iedereen die de onderzoeksruimte betreedt worden gescreend op risicofactoren.

Om de positie van structuren binnen het menselijk lichaam te lokaliseren, past elk MRI-systeem geschakelde gradiëntvelden toe. Deze geschakelde gradiëntvelden zijn alleen actief tijdens het scannen en strekken zich niet buiten de magneet uit. Elk MRI-systeem bevat een set van drie gradiëntspoelen. Deze gradiëntspoelen creëren de gradiëntmagnetische velden die worden gebruikt voor de ruimtelijke codering van het MRI-signaal. De gradiëntvelden worden in drie orthogonale richtingen toegepast om verschillende beeldvormingsvlakken te creëren. De gradiëntvelden worden tijdens het scannen ingeschakeld en uitgeschakeld.

De prestaties van de gradiënt worden doorgaans gedefinieerd door twee eigenschappen: de amplitude van het gradiëntmagnetisch veld en de slew rate. De slew rate is de snelheid waarmee de gradiënten de vereiste amplitude kunnen bereiken. De tijd die nodig is om de vereiste amplitude te bereiken, wordt de stijgtijd genoemd. Hogere slew rates zijn luider en kunnen tot meer perifere zenuwstimulatieniveaus leiden. dB/dt is de verhouding tussen de verandering in amplitude van het magnetisch veld, dB en de tijd die nodig is om die verandering te maken, dt. dB/dt wordt gemeten in Tesla per seconde, T/s. Hoge dB/dt kan leiden tot hogere perifere zenuwstimulatieniveaus. Implantaatfabrikanten kunnen de beperkende dB/dt-waarde voor het scannen en het implantaat aangeven.

De gevaren die gepaard gaan met het snelle schakelen en hoge gradiënten zijn gehoorschade door akoestisch geluid, ongemak bij patiënten door perifere zenuwstimulatie en mogelijke storingen van actieve implantaten.

Akoestische ruis ontstaat door snel geschakelde elektrische stromen die door de gradiëntspoelen lopen. Deze elektromagnetische kracht staat bekend als de Lorentz-kracht. Omdat de gradiëntspoelen niet vrij kunnen bewegen, resulteert de plotselinge krachttoepassing in het typische klopgeluid tijdens het scannen. Dit klopgeluid is luider bij scans met hoge dB/dt-waarden. Het geproduceerde geluid kan geluidsniveaus bereiken die hoog genoeg zijn om ongemak te veroorzaken of te leiden tot tinnitus of gehoorschade.

Het voorspelde geluidsdrukniveau voor elke MRI-scansequentie wordt weergegeven in de gebruikersinterface. Het geluidsdrukniveau geeft het aantal decibel (dB) weer ten opzichte van het aanbevolen maximale geluidsniveau. Internationale MRI-veiligheidsstandaarden voor patiënten staan een maximum geluidsniveau van 99 dB(A) gedurende maximaal één uur toe. Gehoorbescherming moet door de patiënt worden gedragen tijdens de scanning, aangezien het akoestische geluid van het systeem als oncomfortabel kan worden ervaren en mogelijk 99 dB(A) kan overschrijden. Gehoorbescherming moet bestaan uit goed passende oordoppen die meer dan 30 decibel aan geluidsdemping bieden. Aanvullend gebruik van de Philips-headset wordt te allen tijde aanbevolen. De door het systeem gegenereerde akoestische ruis vormt niet alleen een gevaar voor de patiënt, maar heeft ook impact op iedereen die zich tijdens het scannen in de onderzoeksruimte bevindt. Bied altijd gehoorbescherming aan iedereen aan die zich tijdens de scanning in de onderzoeksruimte bevindt.

Een ander effect van de hoge dB/dt-waarden is perifere zenuwstimulatie, PNS. PNS wordt veroorzaakt door de snelle veranderingen in gradiëntvelden. Deze snelle verandering induceert elektrische velden in het menselijk lichaam en kan een tintelend gevoel of oppervlakkige spiertrekkingen veroorzaken. Het is onwaarschijnlijk dat PNS buiten het beeldvormingsvolume optreedt en wordt daarom doorgaans alleen door de patiënt ervaren. De locatie en aard van de PNS verschillen per persoon. Niet alle patiënten zullen PNS ervaren. PNS is tijdelijk en er zijn geen bekende gezondheidseffecten op de lange termijn gerelateerd aan zenuwstimulatie. PNS treedt vaker op bij scans met snelle gradiëntwisselingen, zoals die gebruikt worden bij diffusiebeeldvorming en fMRI.

Het verwachte PNS-niveau kan in de gebruikersinterface worden bekeken en wordt uitgedrukt als een percentage van het gemiddelde drempelniveau. Een PNS-waarde van bijvoorbeeld 55% betekent dat er een kans van 55% is dat de patiënt PNS zal ervaren. Scans met een hoge PNS zijn te herkennen aan het waarschuwingspictogram. Als het verwachte PNS-niveau boven de 80% uitkomt, wordt er een waarschuwingsbericht weergegeven. Het waarschuwingsbericht wordt weergegeven de eerste keer dat een scan met een hoog PNS-niveau wordt gestart.

Voor patiënten met actieve medische hulpmiddelen bestaat het risico op storing. Actieve medische hulpmiddelen zoals cardiale pacemakers, diepe hersenstimulatoren of insulinepompen bevatten een energiebron zoals een batterij of kunnen inductief worden gekoppeld. Blootstelling aan wisselende gradiënten kan de werking van het hulpmiddel beïnvloeden, wat kan leiden tot een storing. Volg altijd de etiketteringsinstructies zoals gespecificeerd door de leverancier van het medisch hulpmiddel en gebruik ScanWise Implant-software om het systeem te beperken tot deze voorgeschreven limieten. ScanWise Implant-software biedt een stapsgewijze begeleiding bij het invoeren van de conditiewaarden van de implantaatfabrikant. Uw Philips MRI-systeem past daarna deze waarden automatisch toe gedurende het gehele onderzoek.

Het MRI-systeem gebruikt een krachtige magneet om de protonen in het lichaam uit te lijnen. Om protonen in het lichaam af te beelden, wordt een radiofrequentiesignaal uitgezonden naar een doelgebied. Een grote RF-zend- en ontvangstspoel, de RF-lichaamsspoel, is ingebouwd in de scanner. Het relevant gebied bevindt zich in het midden van de RF-lichaamsspoel, vaak samen met een ontvangstspoel. De RF-zendspoel zendt een RF-signaal uit op een bepaalde frequentie. Dit staat bekend als de resonantiefrequentie. De doelprotonen absorberen de RF-energie. Deze aangeslagen protonen produceren een radiofrequentiesignaal dat wordt opgepikt door de RF-ontvangstspoel. Het gedetecteerde signaal levert de gegevens die nodig zijn om een beeld te maken. Hoe dichter een ontvangstspoel bij de patiënt en het relevant gebied is, hoe sterker het gedetecteerde MRI-signaal, waardoor gedetailleerde onderzoeken mogelijk zijn.

Tijdens een MRI-onderzoek wordt RF-energie overgedragen aan het lichaam. Dit kan mogelijk leiden tot opwarming van de patiënt. De temperatuurstijging van de patiënt is evenredig aan de totale aan de patiënt geleverde energie. Dit staat bekend als de "specifieke energiedosis" (SED). De SED van het hoofd wordt bepaald door de SAR en de scantijd. SAR, de specifieke absorptiesnelheid, is het RF-elektrisch vermogen dat door de patiënt per kilogram lichaamsgewicht wordt geabsorbeerd, uitgedrukt in watt per kg. Internationale normen stellen grenzen aan het niveau van SAR. SAR-niveaus houden geen rekening met de duur van de scan. SED is gelijk aan SAR vermenigvuldigd met de scantijd en wordt uitgedrukt in kilojoule per kilogram. Dit geeft een indicatie van de opwarming van de patiënt.

Zowel de SAR- als de SED-waarden worden voor elke scan weergegeven. Voor SED worden de geplande, toegediende en totale SED-niveaus tijdens het hele onderzoek weergegeven. Op de MRI-console wordt de SED weergegeven in numerieke waarden en als een algemene SED-statusindicator. De SED-statusindicator wordt op het scherm in het onderzoeksdashboard weergegeven.

Scannen met hoge SAR-niveaus, meer dan 2 watt per kg, of gedurende een langere periode kan de patiënt opwarmen, wat resulteert in verhoogde transpiratie. Transpiratie van de patiënt kan leiden tot onbedoelde RF-circuits tussen lichaamsdelen, wat brandwonden kan veroorzaken. Voer de scan uit in de normale bedrijfsmodus, met een SAR-waarde voor het hele lichaam lager dan 2 watt per kg. Beperk echter zoveel mogelijk het gebruik van scans met een hoge SAR-waarde. Maar indien nodig is het raadzaam om de SAR-scans over het hele onderzoek te verdelen door de scans met hoge SAR af te wisselen met scans met lagere SAR. Vermijd het uitvoeren van scans met hoge SAR-waarden aan het einde van een onderzoek met hoge SED. Om het afkoelmechanisme van de patiënt te ondersteunen, stelt u de patiëntventilatie in op het maximum niveau bij het scannen van hoge SAR-sequenties die hoger zijn dan 2 watt per kg.

Opgemerkt moet worden dat de thermische belasting en de bijbehorende temperatuurstijging van de patiënt tijdens een MRI-onderzoek een ander fenomeen vormen dan lokale, door RF-energie veroorzaakte lichamelijk letsel of brandwonden. Het uitgezonden RF-veld induceert elektrische stromen in het lichaam. Deze stromen vloeien door het elektrisch geleidende weefsel van het menselijk lichaam, waardoor warmte vrijkomt. De overgedragen RF-energie en de bijbehorende warmteafvoer vormen een potentieel gevaar voor alle patiënten. Warmtegevoelens en weefselverwarming kunnen optreden als het lichaam van de patiënt de gegenereerde warmte niet effectief kan afvoeren.

Het risico op lichamelijk letsel door RF-energie is hoger bij patiënten met een verstoorde thermoregulatie, zoals: neonatale patiënten, ouderen, verdoofde, hypertensieve en obese patiënten. Aandoeningen die de thermoregulatie kunnen verstoren, zijn onder andere diabetes, bepaalde soorten kanker, cardiovasculaire aandoeningen of bepaalde medicatieregimes zoals diuretica, kalmeringsmiddelen of vasodilatoren. Andere risicofactoren voor thermische letsels zijn patiënten met koorts, die zwanger zijn, die uitgebreide donkere tatoeages hebben (inclusief permanente make-up), die niet in staat zijn om ongunstige effecten te voelen of te communiceren, zoals bewusteloze, gesedeerde, verdoofde, verlamde, kinderen of verwarde patiënten, en patiënten die thermisch geïsoleerd zijn, bijvoorbeeld door een gipsverband of glasvezelverband.