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MRの安全

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by

tomo n

on 6 October 2016

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Transcript of MRの安全

吸着(吸引)の危険
MRの安全
****
1990年 MR装置の安全性に関するワーキンググループ
【IEC】
1995年 IEC 60601-2-33
【IEC】
1999年 JIS Z4951
【JIS】 (IEC60601-2-33の翻訳)
2002年 IEC60601-2-33 第2版
【IEC】
2004年 JIS Z4951 第2版
【JIS】
2010年 IEC60601-2-33 第3版
【IEC】
2012年 JIS Z4951 第3版
【JIS】
MR装置の安全性の規格化
高周波磁場の危険
傾斜磁場の危険
騒音の危険
日頃のMR検査において最も気をつけなければいけない!!
吸着による危険
MRIの磁場は、常に(検査を行なっていない時でも)静磁場という強力な磁場を発生しています。
これらは全て凶器となります。
吸着よる死亡事故
2001年7月 米国ニューヨーク州 GE社製 SIGNA 1.5T
6才男児の頭部に酸素ボンベが直撃し死亡
撮影室内への金属の持ち込みは、人を殺傷する
可能性があることを認識しなければいけない!
吸着事故 Part 2
2011年1月31日 
消費者庁 事故情報データバンクシステムより
日本 東京都 ある病院
0才以下の男児の頭部が骨折の重症

内容;MR検査入室時に、磁気性金属のチェックが不十分であった為、MR装置にベッド(脚が金属製)が吸着し、その衝撃で患者が頭部を骨折する重症。
死亡事故例があったにもかかわらず、まだ完全に防ぎきれない
吸着で患者さんが挟まってしまったら?
一度落とした磁場を、再び復旧するには、
数百万円の費用と1週間ほどの復旧作業が発生します。
(人が挟まれてしまった場合のみ押すように!!)
クエンチ
クエンチといい、消磁ボタンを押します。
これを押すと磁場がなくなります。
磁場の範囲や吸着の強さ
磁場の範囲
アクティブシールドタイプによる漏洩磁場の抑制
かなり近づいてから急に吸引される
吸着の強さってどれぐらい?
静磁場中におかれた強磁性体は、吸引力と回転力が働く
吸引力 F = V (x/μ0) B (dB/dl)
V:強磁性体の体積 x:磁化率 
μ:透磁率(比例定数) B:(漏洩)磁場強度
dB/dl:磁場の勾配
回転力(トルク) T = V (x/μ0) B^2 sinθ
トルクは、強磁性体の長軸が磁場方向と平行になる。
トルクに関しては、体内医療用金属が問題となることがある。
具体的には?
鉄製のスパナの場合で考えてみると
1.5TMRIのガントリ近く(磁場勾配=1T/m)に長さ20cm重さ0.5kgの鉄製スパナをおいた場合の吸引力Fは…
吸引力 F = V (x/μ0) B (dB/dl)より
F = 6 ×10-5 × 2 × 102 ÷ 4π × 10-7 × 1.5 × 1
= 14,331 [N] ≒ 1460 [kg]
500gのスパナが → 2925倍の → 1460kgの重さと同じ力を持つことになる。
28,662m/s2の加速度で飛んでいきます。
↑ミサイル効果と呼ばれる。
MRのガントリーのどの箇所が、最も吸引力・回転力(トルク)が大きいでしょう?
答え
吸引力は、
ガントリーの入り口と出口部
回転力は、
磁場中心部で最も高くなります。
先ほどの計算式より、吸引力は、磁場勾配の強度に比例
回転力(トルク)は静磁場強度に比例する為
撮影室へ入る前の金属チェック
(MR担当従事者の)
吸着はしないが、クレジットカード等の磁気カードは使えなくなる可能性がある(職員カードは壊れます)。
ボディーチェックを行い、外せる金属類は必ずはずす。
(ボールペン等も禁止!! ← 3Tでは飛んでいきます。)
ペースメーカーをしていないか?
(人工内耳・除細動器・神経刺激装置・スワンガンツカテーテル・強磁性体の破片なども要注意)
体内金属がないか?(大丈夫な場合がある)
妊娠の可能性はないか?
ペースメーカーについて
ペースメーカーは原則禁忌
MRIの使用はもちろん、近づくことも禁忌であることに注意!
(5ガウスライン以上離れる必要がある。)

この5ガウスラインは立ち入り制限区域となっている。
MRI対応ペースメーカーについて
ある条件下において3社からMRI対応ペースメーカーが発売 
                (2013年10月現在)
1.Medtronic    Advisa MRI(ぺ)  CapSure(リード)
2.St.JudeMedical  Accent MRI(ぺ)  Tendril MRI(リード)
3.Biotronik    Evia Pro MRI(ペ) Protego Pro(リード)
MRI撮影はできるけど…
V-Pシャントは、撮影はできるが可変式バルブ圧設定が変化する場合がある。(添付文書より) 
全てでは無いが注意が必要
MR撮影後には、一般撮影での確認が必要。
体験事例から学ぶ
撮影前に患者さんに問診を行い、体内金属は無いという回答を得た。
さらに、金属探知機にも反応しなかった。
しかし、スカウトを撮影すると…
患者さんに確認してみるも、わからないということだった。
→ Drに確認し検査をすぐに中止しました。
撮り続けていると、金属移動による失明の可能性も考えられる。
常に危険の可能性を頭にいれながらの検査を行う事!!
無理な検査をしない!!(検査をやめる勇気を持つ)
MR従事者の安全は?
JIS規格(JIS Z4951 第3版)の中に、MR作業従事者に関する項目が追加されました。
MRシステムによって発生するEMF(Electric and magnetic fields;電磁場)が作業者に被ばくを与え、そのことで法律で規制されている又は規制される方向である。(JIS Z4951)
静磁界中での動きを対象にしたICNIRP(国際非電離放射線防護委員会;International Comission of Non-Ioning Radiation Protection)のガイドライン草案が提出されるなど、MR作業従事者の電磁界ばく露は世界的に規制される潮流である。
ただし、国内では規制の記載はされていない。
患者だけでなく、MR作業従事者も変動磁場にさらされる
  → 生体に誘導電流を発生させる(電磁波のばく露)。
MR従事者の定義は?
MR装置の近く又は管理区域内(5ガウスライン以内)で働く全ての人の事
具体的に…

・MRシステムを保守する人
・操作者
・医療スタッフ(MRに携わる)
・MR製造業者
・開発者等
MR撮影するボランティアはこれに含まれない!
ICNIRPのガイドラインって?
・職業的および一般公衆の静磁界曝露に適用する(診断や治療を受ける患者には適用しない)。
・現在の情報では、8Tまでの静磁界への静止したヒトの急性ばく露から生じる深刻な健康影響は示されていない(9.4Tまで確認された;2007年 Atkinson)。
・頭部・躯幹部の職業的曝露の限度値は、以下の表の通り。
*ただし、2T以上でも、環境の制御かつ運動誘導効果を制御するための適切な作業実践がなされている場合は除外(8Tまで許容される)
最大dB/dT値が3T/sを超えないようにしなければならない(JISZ4951)
吸着事例
当院の事例ではありません!!
高周波磁場って何?
高周波磁場(RF波)は、巨視的磁化の励起を行なう
RF波を照射することにより、信号(FID信号)を発生させる
RFパルス
スライス選択傾斜磁場
周波数エンコード傾斜磁場
位相エンコード傾斜磁場
エコー信号
90°パルス
180°パルス
スピンエコーのパルスシーケンス図
高周波磁場の危険について
熱効果
非熱効果
高周波磁場の熱効果について
MRIの検査を行う時には、RF波(ラジオ波)を人体に照射します。このRF波を、人体組織が吸収することによって体温が上昇します。
ある程度のレベルまでは、血流や熱伝導により周囲に放出する。しかし、それを上回るレベルの発熱が生じた場合は、組織に不可逆的なダメージが生じてしまいます。
IEC60601-2-33により、体温上昇の制限値を設けている。
MRIは正しい使用を行わないと安全では無い!!
ある程度ってどの程度?
これを考える上で重要になるのが、SAR(Specific Absorption Rate:比吸収率)です。SARとは…
人体に吸収される単位質量あたりの発熱量(W/Kg)で以下の式
SAR(ave) = C σ D α^2 B0^2 R^2
C : 比例定数 σ:電気伝導率(導電率) D:デューティーサイクル 
α:フリップアングル B0:静磁場強度   R:球体の半径
人体に対するSARを臨床時に実測するのは困難
→シュミレーション or FDA及びIECによる計算式より予測
(MRIで体重入力が必要になってくるのはこの為)
この計算式より、送信RFパルスの出力を決定している。
SARの安全基準(発熱による安全性)について
IEC/JIS規格により、温度とSARに制限値が設けられている。
(3rd Editionでは一部温度の制限値が引き上げられた)
しかし、注意事項として、前提条件がある。
周囲温度が25℃以下  相対湿度が60%未満
この2つの条件を満たしている場合に上記表が適応される。
撮影室内のエアコンはONにすること!
SARの安全基準(発熱による安全性)について
温度による規制もある
局所のRF送信を行なう場合の規制(QDコイル等送受信コイル使用)
小児の体幹部の撮影をする時、HEADコイルを使用してもいいでしょうか?(MR3級出題問題)
答え
撮影はダメです!
先ほどの表を見てみると、体幹部(全身)と頭部とではSARの上限値に違いがあることがわかります。
頭部専用のコイルを使用して、全身にRF波を照射してしまうと、上限値を超えてしまう可能性があります。
幼児や胎児は体温調節機能が未発達な為、特に注意が必要!
高周波磁場の非熱効果について
MRIで使用される高周波電磁場のエネルギーはどのぐらい
1.5Tの場合、
E=hν     (プランク定数 × 振動数)
=6.6×10-34[Js]×0.6×10 19[eV]×42.5×10 6 [Hz]×1.5[T]
=0.25 ×10-6[eV]
MRIで使用する周波数帯域のエネルギーは、1μeV程度
イオン化するだけのエネルギーを持たない、非電離放射線
MR検査での火傷について
MRIのRF波は過度の局所加熱を起こす危険性がある(ホットスポットの発生)。
実際の撮影での火傷の危険因子の項目を以下に挙げます
①導電性(金属)物質 (これは吸着の危険性も含まれる)

②体のループ形成

③湿った衣服

④RF送信コイルとの直接の接触

⑤RF受信コイルのケーブルとの直接の接触

⑥RF受信コイルや心電計導線のループ形成

⑦MR適合でないECG電極・導線の使用(使用期限にも注意)

⑧RF送信コイル内に接続されていない受信コイルを置かない
火傷の事例について Part1
【公益財団法人 日本医療機能評価機構 医療安全情報No56】より(2011.07)
火傷の事例について Part2
【PMDA (独)医薬品医療機器総合機構No25】より(2011.09)
火傷の事例について Part3
金属探知機にも反応せず、綿100%という表記もあった。
唯一、患者さんが検査中に熱いという訴えがあった。
普通のパジャマなので検査してみると…(3TのMRIで)
パジャマの写真
X線写真
導電性の強い素材
火傷の事例について Part4
つけたままの撮影を行うと、火傷の可能性があります。
必ず外すようにしてください!!
ニトロダーム・ニコチネル等の経皮吸収型製剤
ニトロダームTTS の添付文書より
RF波の発熱のメカニズム
誘導加熱
誘電加熱
MRでは主に、
誘導加熱とは
RFの振動磁場により、誘電体内に渦電流が発生します。
この渦電流によるジュール熱(導電体に電流を通した時に抵抗によって発生する熱)が誘導加熱で、RFのエネルギーを失う(熱に変換される)。
IH調理器をイメージしてもらうと簡単!!
IH調理器は、金属のような導電体(銅やアルミなどのような電気抵抗が低いものではなく、磁石にくっつくような鉄の金属)に誘導される熱です。
ちょっと雑学
☆IHはInduced Heating(誘導加熱)という意味です。
誘電加熱とは‥
誘電体(人体)が電界内に置かれると、誘電体内部で
分極(電気的平行状態からの歪み)が起る
電荷が生じる
電界の向きが周波数の速度で変化する
双極子が激しい内部摩擦を起こす
発熱する
1.5Tではほとんど問題にならないが、3Tでは共鳴周波数が128MHzとなる為、考慮しなければいけない。
電子レンジと同じ原理になります
1.5Tと3Tで問題となってくる
3Tで問題となってくる
3Tでは、表皮効果に気をつける必要がある!
信号の周波数が高くなればなるほど、その(被験者の)表面に電流が集中する現象を表皮効果と呼ぶ
角周波数ωが大きいほど、表皮深さが浅くなる と言うことは… 3Tの方が1.5Tに比べて、電流が表面を流れるということ!!
→ 1.5Tで化粧などが大丈夫だったのが3Tでは??
傾斜磁場って何?
傾斜磁場は、MR画像の作成にあたり、位置情報を与える因子
撮影時に磁場を変化させながらMR信号を取得しています
RFパルス
スライス選択傾斜磁場
周波数エンコード傾斜磁場
位相エンコード傾斜磁場
エコー信号
90°パルス
180°パルス
スピンエコーのパルスシーケンス図
傾斜磁場の危険って何?
傾斜磁場コイルにパルス状の電流を流すと、時間変化する磁場(dB/dt)が発生します
時間変化による磁場の変化は、ファラデーの法則により患者の体内に電場を誘導することが知られているので
この誘導電場は、刺激を受けやすい組織(心臓や末梢神経系:PNS)に影響を与えることがある
dB/dt効果
心臓への刺激って何?
期外収縮又はその他の心臓不整脈を誘発すること
心臓刺激に対する上限値は
以下の式を満たすように定められている(JIS Z4951)
dB/dt = 20 / [1 - exp(-ts,eff / 3)
dB/dt ; 傾斜磁場を切換える間の磁場の時間変化率(T/s)
ts,eff ; 実効刺激持続時間(ms)
末梢神経への刺激(PNS)って何
傾斜磁場の切換えによって、神経系が活性化する感覚のこと
PNSに対する上限値は以下の2項目のいずれかを満たすもの
①ボランティアによる研究から直接決定した値
 (通常操作モードの場合、平均PNSしきい値の80%を超えない)
②以下の式を超えない値(JIS Z4951)
L01(通常操作モードの場合) = 0.8rb(1 +0.36/-ts,eff)
ts,eff ; 実効刺激持続時間(ms)
rbは右表 →
実際に神経刺激って起こるの?
MRI装置で使用するdB/dtは、20T/sec以下であり、神経刺激を起こすレベル(神経刺激の報告があるdB/dtは、60T/sec程度である。)の磁場変化ではない。
(しかし、EPI撮像するDWI等は、強い変動磁場を高速で行うので、末消神経刺激に敏感な患者の場合は要注意!!)
MR装置でのdB/dtは、スルーレート(SR)と比例関係にあります
dB/dt = x ・ SR
Xは、座標中心からの距離を表し、中心から離れるほどdB/dtが大きくなります
MRI検査はなぜうるさいの?
MRI検査の騒音の発生は、主に傾斜磁場コイルから発生します。
磁場
中に置かれた傾斜磁場コイルに
電流
が流れると、フレミング左手の法則により

が発生します。この力によりコイルを振動させ、ガントリ全体があたかも音響スピーカーのようになり騒音を発生させています
傾斜磁場コイル
MRI検査の騒音はどれぐらいのレベル?
MRI検査の騒音は70dB~120dBぐらいの騒音レベルです。
工事現場の中にいるぐらいの騒音です
ガガガガガ…
騒音の規定はあるの?
140dBより高いピーク音圧レベルの騒音を生じてはならない
99dBを超える騒音レベルが発生する場合には、聴力保護が必要になる。【JIS Z4951-6-8-2】
現在のMR検査では、99dBよりもはるかに高い騒音が発生するので、聴力保護(耳栓やヘッドホン)は必須!!
特に小児や聴力障害等がある患者は要注意!!
麻酔下にある患者には注意が必要
麻酔下の患者は、中耳にあぶみ骨筋に対する筋弛緩剤の作用によって、耳の反射が消失しているか、又は意識のある患者よりも弱いことがある
聴力保護は必ず行わなければいけない!!
その他の危険
クエンチによる危険
造影剤による危険
おしまい
超電導磁石を用いたMR装置では、超電導状態を維持するために、液体Heでの冷媒が必要となる。
この液体Heが何らかの形で気化するなどし、超電導から常伝導状態に移行すること = クエンチと呼ぶ
NSF(Nephrogenic systemic fibrosis)とは、腎性全身性線維症といい、MR造影剤投与による副作用の一種である
点滴台
ペン
ヘアピン
車椅子
酸素ボンベ
酸素ボンベ
3TMR室
1.5TMR室
ニュープロパッチもだめです!!
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