Praca naukowo-badawcza z zakresu prewencji wypadkowej

Transkrypt

1 Centralny Instytut Ochrony Pracy Państwowy Instytut Badawczy ul. Czerniakowska 16, Warszawa Praca naukowo-badawcza z zakresu prewencji wypadkowej Ocena zagrożeń związanych z polami elektromagnetycznymi przy obsłudze diagnostycznych i terapeutycznych urządzeń medycznych (takich jak: rezonans magnetyczny, diatermie fizykoterapeutyczne i elektrochirurgiczne) zrealizowana na podstawie umowy nr TZ/370/37/08/F z dnia r. zawartej pomiędzy ZUS i CIOP-PIB WRAZ Z ZAŁĄCZNIKAMI 1-3. Wykonawcy: dr inż. Jolanta Karpowicz dr inż. Krzysztof Gryz mgr inż. Patryk Zradziński Warszawa, grudzień 2008 r.

2 Streszczenie W sprawozdaniu omówiono podstawowe zagadnienia dotyczące zagrożeń elektromagnetycznych i ryzyka zawodowego, związanych z urządzeniami eksploatowanymi w placówkach służby zdrowia. Przedstawiono uzasadnienie podjęcia realizacji opracowania wynikające z zakresu występowania w Polsce zagrożenia polami elektromagnetycznymi w placówkach służby zdrowia. Zaprezentowano właściwości pól elektromagnetycznych i ich oddziaływanie na ludzi i elementy środowiska pracy, odnośnie do pól wytwarzanych przez urządzenia medyczne oraz wypadki i zdarzenia wypadkowe związane z tymi polami. Omówiono podstawowe charakterystyki urządzeń medycznych wytwarzających pola elektromagnetyczne (takich jak: rezonans magnetyczny, diatermie fizykoterapeutyczne i elektrochirurgiczne) i pól elektromagnetycznych oddziałujących w ich otoczeniu (na pracowników). Scharakteryzowano ekspozycję pracowników służby zdrowia na pola elektromagnetyczne, przy tych urządzeniach z wykorzystaniem przykładowych wyników badań wykonanych w różnych placówkach służby zdrowia. Przedstawiono również zasady identyfikacji i oceny zagrożeń elektromagnetycznych oraz oceny ryzyka zawodowego w placówkach służby zdrowia, dostosowane do warunków typowych dla eksploatacji omawianych urządzeń, a także omówiono wytyczne ograniczania zagrożeń elektromagnetycznych w placówkach służby zdrowia, dostosowane do warunków typowych dla eksploatacji tych urządzeń. Sprawozdanie zawiera również podsumowanie i wnioski dotyczące zakresu występowania zagrożeń elektromagnetycznych w placówkach służby zdrowia, ich oceny i możliwości ograniczania. Do sprawozdania dołączono bibliografię dotycząca prezentowanych zagadnień. Opracowano załączniki zawierające: - Listy kontrolne do identyfikacji zagrożeń elektromagnetycznych przy urządzeniach medycznych, ułatwiające ocenę zagrożeń występujących w placówkach służby zdrowia - Poradnik dla placówek służby zdrowia - Zagrożenia elektromagnetyczne przy urządzeniach rezonansu magnetycznego, prezentujący w syntetycznej formie charakterystykę zagrożeń elektromagnetycznych, zasad ich oceny i eliminacji oraz oceny ryzyka zawodowego odnoszących się do warunków charakterystycznych dla placówek służby zdrowia eksploatujących urządzenia rezonansu magnetycznego. - Poradnik dla placówek służby zdrowia - Zagrożenia elektromagnetyczne przy urządzeniach fizykoterapeutycznych, prezentujący w syntetycznej formie charakterystykę zagrożeń elektromagnetycznych, zasad ich oceny i eliminacji oraz oceny ryzyka zawodowego 1

3 odnoszących się do warunków charakterystycznych dla placówek służby zdrowia eksploatujących urządzenia fizykoterapeutyczne. - Poradnik dla placówek służby zdrowia - Zagrożenia elektromagnetyczne przy urządzeniach elektrochirurgicznych, prezentujący w syntetycznej formie charakterystykę zagrożeń elektromagnetycznych, zasad ich oceny i eliminacji oraz oceny ryzyka zawodowego odnoszących się do warunków charakterystycznych dla placówek służby zdrowia eksploatujących urządzenia elektrochirurgicznych. 2

4 Spis treści Strona Streszczenie 1 1. Wprowadzenie 5 2. Właściwości pól elektromagnetycznych i ich oddziaływanie na ludzi i 8 elementy środowiska pracy 2.1. Właściwości pól elektromagnetycznych Źródła pól elektromagnetycznych Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na ludzi i środowisko Charakterystyka urządzeń medycznych wytwarzających pola 13 elektromagnetyczne 3.1. Urządzenia rezonansu magnetycznego (tomografy RM) Urządzenia fizykoterapeutyczne Urządzenia do magnetoterapii Diatermie fizykoterapeutyczne Urządzenia elektrochirurgiczne Charakterystyka ekspozycji pracowników służby zdrowia na pola 23 elektromagnetyczne 4.1. Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń 23 rezonansu magnetycznego 4.2. Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń 33 fizykoterapeutycznych Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń 33 do magnetoterapii Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze diatermii 39 fizykoterapeutycznych Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze innych 42 urządzeń fizykoterapeutycznych 4.3. Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń 42 elektrochirurgicznych Miary zewnętrzne ekspozycji na pola elektromagnetyczne Miary wewnętrzne ekspozycji na pola elektromagnetyczne Współczynnik SAR (specific absorption rate) Prądy indukowane Zasady identyfikacji i oceny zagrożeń elektromagnetycznych oraz oceny 58 ryzyka zawodowego w placówkach służby zdrowia 5.1. Zasady oceny narażenia pracowników Najwyższe dopuszczalne natężenia (NDN) pól elektromagnetycznych w 58 środowisku pracy 5.3. Zasady oceny poziomu ekspozycji na pola elektromagnetyczne Parametry do oceny poziomu narażenia pracowników Ocena ryzyka zawodowego wynikającego z ekspozycji na pola 69 elektromagnetyczne Przykłady oceny ryzyka zawodowego wynikającego z ekspozycji 72 na pola elektromagnetyczne przy obsłudze tomografów RM Przykłady oceny ryzyka zawodowego wynikającego z ekspozycji 75 na pola elektromagnetyczne przy obsłudze urządzeń fizykoterapeutycznych Przykłady oceny ryzyka zawodowego wynikającego z ekspozycji 78 na pola elektromagnetyczne przy obsłudze urządzeń elektrochirurgicznych 6. Wytyczne ograniczania zagrożeń elektromagnetycznych w placówkach 81 służby zdrowia 6.1. Ograniczanie ekspozycji przy urządzeniach rezonansu magnetycznego 81 3

5 6.2. Ograniczanie ekspozycji przy urządzeniach fizykoterapeutycznych Urządzenia do magnetoterapii Diatermie fizykoterapeutyczne Ograniczanie ekspozycji przy urządzeniach elektrochirurgicznych Podsumowanie i wnioski Bibliografia 89 Załączniki 1. Zagrożenia elektromagnetyczne przy urządzeniach rezonansu magnetycznego - poradnik dla placówek służby zdrowia 2. Zagrożenia elektromagnetyczne przy urządzeniach fizykoterapeutycznych - poradnik dla placówek służby zdrowia 3. Zagrożenia elektromagnetyczne przy urządzeniach elektrochirurgicznych - poradnik dla placówek służby zdrowia 4. Listy kontrolne do identyfikacji zagrożeń elektromagnetycznych przy urządzeniach medycznych 4

6 1. Wprowadzanie Celem pracy jest zaprezentowanie podstawowej wiedzy na temat czynnika środowiska pracy, jakim są pola elektromagnetyczne, w zakresie obejmującym: zagrożenia dla bezpieczeństwa i zdrowia pracowników, które mogą wystąpić podczas obsługi urządzeń medycznych (rezonansu magnetycznego, fizykoterapeutycznych i elektrochirurgicznych) postanowienia przepisów dotyczących zasad bezpieczeństwa i higieny pracy oraz obowiązków i odpowiedzialności w tym zakresie zasady wykonywania pracy przy urządzeniach medycznych (rezonansu magnetycznego, fizykoterapeutycznych i elektrochirurgicznych) z zachowaniem wymagań bezpieczeństwa i higieny pracy (BHP) metody ograniczania ekspozycji i zapobiegania zagrożeniom zgodnie z wymaganiami krajowych przepisów. Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na organizm eksponowanego człowieka jest powszechnie wykorzystywane w ochronie zdrowia do diagnostyki lub terapii medycznej, m.in. w tomografach rezonansu magnetycznego (RM), fizykoterapeutycznych urządzeniach diatermicznych, urządzeniach elektrochirurgicznych, urządzeniach do magnetoterapii. Narażenie pacjentów na pola elektromagnetyczne podlega ograniczeniom zgodnie z zasadami interwencji medycznych - tj. uboczne, negatywne skutki lub ryzyko ich wystąpienia mogą być zaakceptowane, jeżeli są oczekiwane przewyższające je korzyści wynikające z diagnostyki lub terapii. Odnośnie pracowników obowiązują inne zasady oceny narażenia i ograniczenia ryzyka zawodowego. Ekspozycja zawodowa nie powinna prowadzić do wystąpienia negatywnych skutków zdrowotnych u pracownika, w czasie jego wieloletniej aktywności zawodowej. Zapewnienie właściwego poziomu ochrony zdrowia pracowników jest szczególnie istotne w aspekcie aktualnych hipotez naukowych o możliwych negatywnych skutkach ekspozycji chronicznej (np. sklasyfikowanie pól magnetycznych małych częstotliwości, jako czynnika prawdopodobnie rakotwórczego [15], prawdopodobne skutki neurodegeneracyjne ekspozycji chronicznej [17], prawdopodobne zaburzenia funkcjonowania układu krążenia wskutek ekspozycji chronicznej, czy stwierdzenie o niedostatecznych podstawach naukowych do określenia ryzyka zdrowotnego wieloletniej ekspozycji na pola magnetostatyczne [48]). Ekspozycja pracowników powinna być nadzorowana i ograniczana w myśl postanowień krajowych przepisów BHP (m.in. DzU nr 217, poz. 1833, 2002) [41]. Z uwagi na powszechność stosowanych w medycynie technologii diagnostycznych i 5

7 terapeutycznych oraz ich dalszy rozwój i kolejne aplikacje, pracownicy służby zdrowia są w kraju najliczniejszą z grup pracowników szczególnie silnie eksponowanych na pola elektromagnetyczne [7]. Pracownicy podlegający ekspozycji na pola są zatrudnieni zarówno w dużych placówkach typu szpitale kliniczne, jak i w małych zakładach opieki zdrowotnej lub nawet w kilkuosobowych gabinetach niepublicznej służby zdrowia. Statystyki GUS o warunkach pracy [14] są niepełne (m.in. wskutek tego, że statystyki GUS odnoszą się do nieco ponad 40 % zakładów pracy, w których zatrudnionych jest co najmniej 9 pracowników) i nie podają szczegółowych danych odnośnie ilości pracowników zatrudnionych w służbie zdrowia w warunkach narażenia na pole elektromagnetyczne. Dane GUS podają, że jedynie ok. 0,1% pracowników narażonych jest na pola elektromagnetyczne, natomiast Komisja Europejska szacuje, że może to być nawet do 5% pracowników. Statystyki GUS odbiegają również od dostępnych danych międzynarodowych odnośnie zmienności populacji eksponowanej na pola elektromagnetyczne, notowanej w ostatnich latach - wg danych GUS liczba ta w ostatnich latach systematycznie maleje, podczas gdy wg badań dotyczący prognozy ekspertów z krajów UE i USA w zakresie identyfikacji i oceny najszybciej narastających zagrożeń zawodowych, powodowanych czynnikami fizycznymi z środowisku pracy, zaprezentowanych przez najnowszy raport European Agency for Safety and Health at Work Bilbao Agency, wśród zagrożeń fizycznych, które zostały zidentyfikowane jako znacząco lub bardzo znacząco narastające w środowisku pracy (ocena w 5-punktowej skali Liekerta), aż 3 zagrożenia związane są z ekspozycją pracowników na pola elektromagnetyczne [38]. Opierając się na danych Państwowej Inspekcji Sanitarnej można szacować, że co najmniej 50 tysięcy pracowników służby zdrowia jest w całym kraju narażonych na pola elektromagnetyczne w środowisku pracy [7]. Warunkiem podstawowym przeciwdziałania nadmiernej ekspozycji na pole elektromagnetyczne jest świadomość pracowników o możliwych zagrożeniach związanych z wykonywaniem prac w bezpośrednim sąsiedztwie źródeł pól elektromagnetycznych, dlatego zarówno w ocenie ryzyka zawodowego, jak i w trakcie przeprowadzanych szkoleń w dziedzinie bhp, powinny być prezentowane informacje nt. zagrożeń oraz metod i środków bezpiecznego wykonywania pracy. Natomiast zgodnie z danymi Państwowej Inspekcji Pracy [5] nieujawnione źródła zagrożeń, nieocenione właściwie ryzyko zawodowe oraz niedostateczne poinformowanie pracowników o zagrożeniach są jednymi z częściej stwierdzanych niedociągnięć w czasie kontroli prowadzonych przez inspektorów w zakładach pracy. Sytuacje taką potwierdzają statystyki GUS o warunkach pracy w 2006 r. w ochronie zdrowia. Ocenę ryzyka zawodowego przeprowadzono jedynie dla ok. 10% stanowisk pracy [14]. 6

8 Różnorodność wszelkiego rodzaju urządzeń będących źródłami pól elektromagnetycznych oraz zmienność charakteru ich pracy, tzn. rodzaju wytwarzanych pól, sprawia często kłopoty z identyfikacją zagrożeń i ich oceną. W wielu przypadkach nie są podejmowane właściwe działania korygujące, aby zmniejszyć poziom zagrożenia pracowników, a wykonanie pomiarów poziomu zagrożeń traktowane bywa jako wystarczające spełnienie wszystkich obowiązków w stosunku do pracowników. 7

9 2. Właściwości pól elektromagnetycznych i ich oddziaływanie na ludzi i elementy środowiska pracy 2.1. Właściwości pól elektromagnetycznych Widmo elektromagnetyczne obejmuje pola i promieniowania o różnych częstotliwościach i właściwościach biofizycznych: pole elektromagnetyczne i promieniowanie optyczne, które są promieniowaniem niejonizującym, oraz promieniowanie rentgenowskie, gamma i kosmiczne, które są promieniowaniem jonizującym. Terminem "pola elektromagnetyczne" określa się pola elektrostatyczne i magnetostatyczne (niezmienne w czasie, tj. o umownej częstotliwości 0 Hz) oraz pola zmienne w czasie o częstotliwościach nie przekraczających 300 GHz (tj Hz). Są to pola występujące przy źródłach promieniowania elektromagnetycznego emitujących fale o długości większej niż 1 mm, nierejestrowane bezpośrednio przez zmysł wzroku człowieka i niewywołujące jonizacji ośrodka, przez który przechodzą. Odnośnie pól o częstotliwościach większych od kilku MHz używany jest również termin promieniowanie elektromagnetyczne. Do scharakteryzowania pól i promieniowania elektromagnetycznego w środowisku stosowane są następujące wielkości fizyczne: natężenie pola magnetycznego (H) natężenie pola elektrycznego (E) częstotliwość (f). Natężenie pola elektrycznego, E, to wielkość wektorowa, wyrażana w woltach na metr (V/m), charakteryzująca pole elektryczne występujące w przestrzeni wokół ładunków elektrycznych (nieruchomych lub poruszających się, czyli tworzących prąd elektryczny). Natężenie pola magnetycznego, H, to wielkość wektorowa, wyrażana w amperach na metr (A/m), charakteryzująca pole magnetyczne, występujące w przestrzeni w otoczeniu przewodników, w których przepływa prąd elektryczny lub wokół namagnesowanych obiektów. Częstotliwość to wielkość charakteryzująca zmienność w czasie wybranej wielkości charakteryzującej pole, wyrażana w hercach (Hz). Natężenie pola z reguły szybko maleje w miarę oddalania się od źródła pola. Poziom zagrożeń elektromagnetycznych zależy również od polaryzacji i rozkładu przestrzennego pola w stosunku do ciała człowieka oraz od stosunku wielkości natężenia pola elektrycznego do natężenia pola magnetycznego. 8

10 Pole magnetyczne związane jest z przepływem prądu elektrycznego (występuje wokół ładunków poruszających się, tzn. tworzących prąd elektryczny lub na skutek namagnesowania niektórych materiałów), a pole elektryczne związane jest z różnicą potencjału elektrycznego obiektów (występuje zarówno przy ładunkach poruszających się, jak i nieruchomych) Źródła pól elektromagnetycznych Wokół wszystkich urządzeń zasilanych energią elektryczną występują pola elektromagnetyczne. Wskutek tego współcześnie człowiek przebywa stale w sztucznym środowisku elektromagnetycznym, podlegając ekspozycji na pole elektromagnetyczne, złożone z komponentów o różnych częstotliwościach. Pracownicy obsługujący różnorodne urządzenia mogą być narażeni na pola elektromagnetyczne o stosunkowo dużych natężeniach i warunki ich ekspozycji powinny być z tego powodu kontrolowane [8, 9, 10, 11, 13, 21, 23, 24, 26, 27, 28]. Najbardziej rozpowszechnione w środowisku pracy źródła ekspozycji pracowników należą do następujących kategorii (rys. 1): urządzenia medyczne obiekty elektroenergetyczne - linie wysokiego napięcia, stacje przesyłoworozdzielcze, energetyczna instalacja zasilająca urządzenia przemysłowe - piece, zgrzewarki i spawarki urządzenia radio- i telekomunikacyjne - anteny nadawcze radiowe i telewizyjne, stacje radiolokacyjne, systemy telefonii ruchomej inne urządzenia elektryczne - urządzenia komputerowe, kuchnie mikrofalowe i indukcyjne, koce elektryczne, instalacje ogrzewania podłogowego, telefony komórkowe, bezprzewodowe łącza pomiędzy urządzeniami, systemy antykradzieżowe i kontroli dostępu, itd. 9

11 a) b) c) d) Rys. 1. Przykładowe źródła pól elektromagnetycznych: antena nadawcza (a), nagrzewnica indukcyjna (b), urządzenie elektrochirurgiczne (c), spawarka elektryczna (d) Medyczne urządzenia diagnostyczne i terapeutyczne będące źródłami pól elektromagnetycznych, powszechnie występujące w placówkach służby zdrowia to: urządzenia diagnostyczne rezonansu magnetycznego (tzw. tomografy RM) diatermie fizykoterapeutyczne urządzenia do magnetoterapii diatermie elektrochirurgiczne, itp. 10

12 2.3. Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na ludzi i środowisko Energia pól elektrycznych oddziałuje zarówno na ładunki ruchome, jak i nieruchome, a pól magnetycznych jedynie na ładunki ruchome. Pole elektromagnetyczne może wpływać na ludzi oddziałując bezpośrednio na organizm eksponowanego człowieka [2, 4, 16, 20, 39]. Z reguły pola elektromagnetyczne nie są rejestrowane zmysłami człowieka. W pewnych sytuacjach możliwe jest jednak bezpośrednie odczuwanie pól elektromagnetycznych, np. w silnych polach magnetycznych lub elektrycznych małych częstotliwości (tj. kilkanaście do kilkudziesięciu Hz) człowiek może odczuwać wrażenia wzrokowe, tzw. magneto- lub elektrofosfeny, a w impulsowych polach mikrofalowych możliwe jest odczuwanie wrażeń słuchowych [39]. Poruszanie się w obszarze silnego pola magnetostatycznego (>2T) powoduje różnorodne odczucia, jak np. zawroty głowy, nudności, utrudnioną koordynację ruchu. Są one skutkiem występowania w poruszającym się organizmie zaindukowanych prądów elektrycznych. Objawy te ustają po zakończeniu ekspozycji i mają nieustalony dotychczas wpływ na stan zdrowia przy ekspozycji chronicznej, natomiast mogą istotnie ograniczać zdolność do wykonywania precyzyjnej pracy, stając się jedna z możliwych przyczyn zdarzeń wypadkowych. Pola elektromagnetyczne w czasie ekspozycji mogą wywołać w organizmie [16, 20, 39]: stymulację tkanki nerwowej lub mięśniowej przez indukowane w ciele prądy elektryczne - dominującą rolę zjawisko to ma przy ekspozycji w polach o częstotliwości mniejszej od kilkuset khz ogrzewanie tkanek przez pochłoniętą w nich energię pól, tzw. skutki termiczne - największe znaczenie tego zjawiska występuje przy ekspozycji w polach o częstotliwości powyżej 1 MHz. Pośrednie oddziaływanie pól elektromagnetycznych przejawia się głównie jako prądy kontaktowe przepływające przez ciało człowieka, który dotyka obiektu, znajdującego się na skutek oddziaływania pola na innym niż jego ciało potencjale elektrycznym. Przy częstotliwościach mniejszych od 100 khz, zjawisko to może wywoływać stymulację tkanek i odczuwanie bólu. Pole elektromagnetyczne może stwarzać zagrożenie dla ludzi także na skutek oddziaływania na infrastrukturę techniczną, takiego jak: zakłócenia pracy automatycznych urządzeń sterujących uszkodzenia magnetycznych nośników pamięci 11

13 pożary i eksplozje, występujące wskutek m.in. indukowania przez pola elektromagnetyczne prądów elektrycznych przepływających w urządzeniach. Zarówno prądy indukowane, jak i kontaktowe przepływające w organizmie mogą również zakłócać pracę aktywnych implantów medycznych, takich jak stymulatory serca, bądź oddziaływać na funkcjonowanie w organizmie implantów mechanicznych. W polach magnetostatycznych o indukcji przekraczającej poziom 3 mt możliwe jest wystąpienie zjawiska tzw. latających obiektów, związanego z przyciąganiem przez źródło tego pola (np. elektromagnes tomografu RM) elementów metalowych wykonanych z materiałów ferromagnetycznych. Elementy te zachowują się jak pociski. Poruszając się z duża prędkością w stronę źródła pola mogą uderzyć w pracownika znajdującego się na ich drodze toru ich lotu i spowodować istotne obrażenia ciała (ze śmiercią włącznie). Badania naukowe nie rozstrzygnęły dotychczas w jakim stopniu wieloletnia, chroniczna ekspozycja na pola elektromagnetyczne może zwiększać zagrożenie wystąpienia negatywnych skutków zdrowotnych, takich jak zaburzenia układu nerwowego, krwionośnego, odpornościowego lub zmiany nowotworowe [28]. 12

14 3. Charakterystyka urządzeń medycznych wytwarzających pola elektromagnetyczne 3.1 Urządzenia rezonansu magnetycznego (tomografy RM) Rezonans magnetyczny jest jedną z najnowocześniejszych technik obrazowej diagnostyki medycznej, Urządzenia rezonansu magnetycznego wykorzystywane są w medycynie do diagnostyki obrazowej od początku lat 80. XX w. Są to tak zwane tomografy rezonansu magnetycznego (RM) należące do najnowocześniejszych technik diagnostyki obrazowej (ang. magnetic resonance imaging scanners MRI scanners) rys. 2. Przekrój tomografu rezonansu magnetycznego (tomografu RM) Cewki radiofalowe Cewki gradientowe Pacjent Łoże pacjenta Elektromagnes Skaner Rys. 2. Schemat budowy tomografu rezonansu magnetycznego [ tacademy/mri/images/mri-scanner.jpg] W ostatnich latach stale wzrasta ilość tych urządzeń, badanych nimi pacjentów i obsługujących urządzenia pracowników. Obecnie w kraju działa ok. stu placówek rezonansu magnetycznego. W najbliższych latach należy oczekiwać podwojenia tej liczby. Rozwój technologiczny tych urządzeń związany jest z doskonaleniem metod uzyskiwania obrazu i oprogramowania analizującego wyniki, wykorzystywaniem coraz silniejszych źródeł pola magnetostatycznego, wprowadzaniem nowych procedur diagnostycznych, m.in. diagnostyki śródoperacyjnej czy biopsji pod kontrolą rezonansu magnetycznego. W tomografach RM w celu uzyskania danych diagnostycznych, badana część ciała pacjenta eksponowana jest równocześnie na pola magnetostatyczne i magnetyczne zmienne. 13

15 Obecnie do wytwarzania pola magnetostatycznego wykorzystuje się najczęściej magnesy wytwarzające w centrum tomografu pole o indukcji z przedziału od 0,15 T do 3,0 T. Ze względu na to, że są to najczęściej magnesy nadprzewodzące, silne pole magnetostatyczne występuje stale w otoczeniu obudowy magnesu. Jedynie w nielicznych tomografach RM stosowane są elektromagnesy rezystancyjne, które można wyłączyć po badaniu. Konstrukcja tomografów RM jest bardzo zróżnicowana i zależy m.in. od typu magnesu i poziomu pola magnetostatycznego aplikowanego pacjentowi (rys. 3). a) b) Rys. 3. Przykładowe tomografy RM: otwarty (a) i zamknięty (b) 14

16 Do uzyskania informacji diagnostycznych pacjent poddawany jest również ekspozycji na wytwarzane impulsowo pola magnetyczne (tzw. pola gradientowe, o widmie z zakresu częstotliwości do kilku khz, które charakteryzuje się podając ich zmienność w czasie db/dt) i zmodulowane impulsowo pole magnetyczne o częstotliwości radiofalowej (rys. 4). Częstotliwość promieniowania radiofalowego wykorzystywana w tomografie rezonansu magnetycznego jest związana z poziomem centralnego pola magnetostatycznego w tomografie współczynnikiem Larmore a ok. 42 MHz/T (tj. są to częstotliwości z zakresu MHz, przy polach magnetostatycznych 0,15-3 T). Pola zmienne wytwarzane są jedynie w czasie trwania badania pacjenta. W tomografach RM informacje diagnostyczne uzyskiwane są dzięki ekspozycji ciała pacjenta na pole magnetostatyczne i zmienne pole elektromagnetyczne (pola impulsowe gradientowe i radiofalowe). radiofalowe gradientowe Rys. 4. Zmienne pola elektromagnetyczne emitowane przez tomograf RM (3ms/dz) Z uwagi na to, że częstotliwości pola radiofalowego wykorzystywanego w diagnozowaniu pacjenta są podobne lub takie same jak częstotliwości pól elektromagnetycznych występujących powszechnie w środowisku z uwagi na eksploatowanie wielu źródeł pola (np. nadajniki radiowe UKF), dlatego też tomografy RM umieszczane są w kabinie ekranującej (klatka Faradaya), aby wyeliminować wpływ pól zewnętrznych na proces diagnozowania pacjenta. Kabina ekranuje także pola zmienne radiofalowe wytwarzane przez tomograf w czasie skanowania ciała pacjenta. Nie wpływa ona jednak na rozkład pola magnetostatycznego. Podstawowe stanowisko pracownika z komputerem do sterowania, rejestracji i przetwarzania danych pomiarowych, znajduje się na zewnątrz kabiny. Przed obudową tomografów RM znajdują się ruchome łoża, na których układany jest pacjent (rys. 3). Na czas badania łoże wraz z pacjentem wprowadzane jest automatycznie w obszar 15

17 jednorodnego pola magnetostatycznego, pomiędzy magnesy tomografu RM. Wykonywane jest to przy użyciu konsoli umieszczonej na obudowie tomografu (rys. 3). Badania prowadzone są wykorzystaniem różnego rodzaju cewek diagnostycznych, dobieranych do rodzaju badania (rys. 5a). Cewki te zakładane są na część ciała pacjenta poddawaną skanowaniu lub mogą być wbudowane w łoże pacjenta (np. w przypadku badań kręgosłupa). Cewki podłączane są kablem do gniazda umieszczonego na obudowie tomografu lub na łożu pacjenta (5b). b) a) Rys. 5. Przykładowa cewka diagnostyczna (a) oraz gniazdo przyłączeniowe cewki na obudowie tomografu NMR (b) 3.2. Urządzenia fizykoterapeutyczne Urządzenia do magnetoterapii Magnetoterapia to wykorzystanie pola magnetycznego w leczeniu m.in. schorzeń ortopedycznych i neurologicznych. Stosowana jest także w leczeniu bólu. Źródłem pola magnetycznego są zazwyczaj cewki (aplikatory) szpulowe o różnych średnicach, w których umieszczana jest poddawana zabiegowi część ciała pacjenta (rys. 6). Aplikatory zasilane są z generatora prądu. 16

18 a) b) Rys. 6. Generator prądu (a) i aplikatory (b) (cewki szpulowe) przykładowego urządzenia do magnetoterapii Najczęściej aplikatory mają szerokość ok. 20 cm i średnicę od ok. 25 do ok. 60 cm. Wiele urządzeń do magnetoterapii dostępnych jest z zestawem trzech aplikatorów o średnicach ok.: 50 cm, 33 cm oraz 25 cm. Aplikatory mogą mieć również kształt cewki płaskiej o różnych wymiarach, montowanej w materacu do leżenia lub w poduszkach przykładanych do wybranych części ciała pacjenta. Liczba różnych aplikatorów obsługiwanych przez jeden generator waha się od 1 do 6. Kilka aplikatorów może być jednocześnie aktywnych i używanych w tym samym czasie do terapii jednego lub kilku pacjentów. Aktywacja aplikatora dokonywana jest za pomocą przełączników lub oprogramowania sterującego generatora i załączającego prąd zasilający cewki. Maksymalne wartości nastaw indukcji magnetycznej są zależne od średnicy aplikatorów. Typowe wartości maksymalne, występujące przy powierzchni aplikatorów, to: - 5 mt (dla aplikatorów o średnicy cm) - 10 mt (dla aplikatorów o średnicy cm) - 20 mt (dla aplikatorów o średnicy ok. 25 cm). W centrum aplikatorów szpulowych pole magnetyczne jest ok. 3-krotnie słabsze. W miarę oddalania się od obudowy aplikatorów poziom pola magnetycznego zmniejsza się gwałtownie. Poziom pola wytwarzanego przez aplikator w czasie zabiegu ustawiany jest poprzez wybranie względnego poziomu pola (od 1 do 100%) lub bezpośrednio w mt. W zależności od modelu urządzenia możliwe są różne ustawienia zmienności w czasie prądów zasilających aplikatory w czasie zabiegów częstotliwości najczęściej z zakresu Hz oraz wybrany kształt przebiegu, np. (rys. 7): sinusoidalny: 17

19 pełny (przebieg przemienny) z prostowaniem jednopołówkowym (przebieg ze składową stałą) z prostowaniem dwupołówkowym (tzw. zasilanie prądem stałym) prostokątny lub trójkątny: pełny (przebieg przemienny) z prostowaniem jednopołówkowym (przebieg ze składową stałą) przebieg o kształcie zmieniającym się przy stałej częstotliwości (np. z modulacją amplitudową) przebieg o kształcie zmieniającym się z jednoczesną zmianą częstotliwości. W przypadku wspomnianych przebiegów niesinusoidalnych, oprócz składowej o częstotliwości podstawowej, wybieranej przez fizykoterapeutę przy ustawianiu trybu pracy urządzenia, pole elektromagnetyczne zawiera harmoniczne o wyższych częstotliwościach. Ze względu na liniową zależność natężenia pola magnetycznego od natężenia prądu zasilającego aplikatory, podobne przebiegi zmienności w czasie mają zarówno prąd jak i pole magnetyczne. 18

20 a) b) c) d) e) Rys. 7. Przykładowe przebiegi pola magnetycznego wytwarzanego przez urządzenie magnetoterapeutyczne: a) sinusoidalny przemienny; b) sinusoidalny prostowany jednopołówkowo; c) prostokątny przemienny; d) prostokątny prostowany jednopołówkowo; e) trójkątny Diatermie fizykoterapeutyczne Diatermie fizykoterapeutyczne (rys. 8) wykorzystywane są do zabiegów leczniczych przy wykorzystaniu pola elektromagnetycznego o częstotliwości podstawowej 27,12 MHz o przebiegu sinusoidalnym ciągłym lub modulowanym impulsowo (przebieg kluczowany), o regulowanych parametrach modulacji (rys. 9). Elektrody zabiegowe mogą zawierać zarówno anteny dipolowe jak i anteny ramowe. W związku z tym występuje przy nich pole elektromagnetyczne o różnych impedancjach (t.j. o różnym stosunku natężenia pola elektrycznego do magnetycznego), a co za tym idzie nieco odmiennych właściwościach terapeutycznych. We wszystkich przypadkach są to pola bliskie, w których nie ma ustalonej impedancji pola elektromagnetycznego i ocena ekspozycji pracowników powinna obejmować 19

21 niezależne pomiary obu składowych - natężenia pola elektrycznego i natężenia pola magnetycznego. a) b) Rys. 8. Przykładowe diatermie fizykoterapeutyczne: a) z asymetryczną elektrodą zabiegową; b) z symetrycznymi elektrodami zabiegowymi Rys. 9. Przykładowy przebieg zmodulowanego impulsowo pola elektromagnetycznego o częstotliwości 27,12 MHz, wytwarzanego przez diatermię fizykoterapeutyczną 3.3. Urządzenia elektrochirurgiczne Urządzenia elektrochirurgiczne stosowane są w różnego rodzaju zabiegach do cięcia i koagulacji tkanek, prądem przepływającym przy kontakcie elektrody czynnej z tkanką lub bezdotykowo. Na skutek występowania w obwodzie między elektrodą czynną i bierną wysokiego napięcia (rzędu co najmniej kilkuset woltów), przy zbliżaniu elektrody do ciała pacjenta w powietrzu przepływa elektryczny prąd przesunięcia, a przez tkanki prąd przewodzenia. To wysokie napięcie jest również przyczyną występowania przy elektrodzie 20

22 silnego pola elektrycznego. Jeżeli kable zasilające elektrody są zwinięte w pętle, występuje przy nich również pole magnetyczne o zwiększonym natężeniu. Kable i uchwyt elektrody czynnej (zabiegowej) pokryte są materiałem izolacyjnym, umożliwiającym trzymanie ich w dłoni. Uziemiona elektroda bierna (metalowa lub z giętkiego przewodzącego tworzywa) przymocowana jest do ciała pacjenta. Częstotliwość podstawowa i modulacja pola elektromagnetycznego, wytwarzanego przez urządzenie elektrochirurgiczne, zależy od typu urządzenia oraz trybu jego pracy. Najpopularniejsze są urządzenia wytwarzające pola o częstotliwości z zakresu od 300 khz do ok. 2 MHz (niektóre urządzenia wytwarzają pola o wyższych częstotliwościach, nawet do kilku MHz). Moc wyjściowa generatorów wynosi typowo ok. 500 W. Jednak przy zabiegach elektrodą monopolarną wykorzystywane są zwykle moce rzędu W, a przy zabiegach elektrodą bipolarną znacznie mniejsze, nawet poniżej 40 W. Źródłem ekspozycji zawodowej na pola elektromagnetyczne są (rys. 10): - elektroda zabiegowa (monopolarna lub bipolarna) przyłączona do wysokiego potencjału elektrycznego wytwarzanego przez generator - kabel zasilający elektrodę zabiegową - generator, jedynie w przypadku, kiedy obudowa stanowi nieskuteczny ekran elektromagnetyczny (z powodu braku uziemienia lub nieszczelności) - obiekty metalowe znajdujące się w sąsiedztwie kabli (np. stoły zabiegowe lub narzędziowe), jedynie w przypadku, kiedy kable są ułożone bezpośrednio przy nich i wskutek sprzężeń pojemnościowych obiekty te stają się wtórnymi źródłami pola elektromagnetycznego. Sposób modulacji sygnału zasilającego elektrodę i zmian w czasie generowanego pola elektromagnetycznego zależy od typu urządzenia i wybranego trybu pracy. Pole o przebiegu sinusoidalnie zmiennym wytwarzane jest zwykle w czasie cięcia. Przy różnych trybach koagulacji wytwarzane są pola modulowane. Przykłady przebiegu zmienności w czasie pola elektromagnetycznego zaprezentowano na rys. 11. Ocena poziomu ekspozycji pracowników na pola występujące w otoczeniu urządzenia w czasie zabiegu może być zatem utrudniona różnorodnością jego cech morfologicznych, istotną ze względu na sposób wykonywania pomiarów oraz kryteria oceny ekspozycji. 21

23 elektrody zabiegowe generator elektroda bierna elektrody czynne kabel zasilający elektrodę zabiegową Rys. 10. Przykładowe urządzenie elektrochirurgiczne a) b) c) Rys. 11. Przykładowe przebiegi pola elektromagnetycznego wytwarzanego przez urządzenie elektrochirurgiczne w trybie pracy: a) cięcie; b) koagulacja forced ; c) koagualcja soft 22

24 4. Charakterystyka ekspozycji pracowników służby zdrowia na pola elektromagnetyczne W rozdziale 4 zaprezentowano charakterystyki ekspozycji na pola elektromagnetyczne, typowe dla pracowników obsługujących urządzenia medyczne, takie jak: tomografy RM, diatermie elektrochirurgiczne i fizykoterapeutyczne, urządzenia do magnetoterapii. Kryteria oceny tej ekspozycji, wynikające z wymagań przepisów BHP i norm omówiono w rozdziale Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń rezonansu magnetycznego Ekspozycja pracowników medycznych (techników, pielęgniarek, radiologów, anestezjologów) na pole magnetostatyczne wytwarzane przez magnesy tomografy RM występuje w czasie krótkotrwałego asystowania pacjentowi przy magnesie przed i po badaniu (do kilku minut na prace przy jednym pacjencie), a przy magnesach nadprzewodzących i trwałych również w czasie czynności nie związanych z diagnozowaniem np. sprzątania, przeglądów i konserwacji tomografu [13, 23, 24, 26]. Podczas wykonywania badania najczęściej pracownicy znajdują się poza kabiną elektromagnesu, z dala od obszaru silnego pola magnetostatycznego i zasięgu występowania pól zmiennych, wytwarzanych jedynie przy diagnozowaniu pacjenta. Szczególnie istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa personelu medycznego są pola magnetostatyczne z uwagi na ich ciągłe występowanie w otoczeniu obudowy magnesu. Pracownicy są eksponowani na silne pola magnetostatyczne podczas czynności związanych z obsługą poszczególnych badań (rys. 12, 13). Czynności te są wykonywane w polach magnetostatycznych o dużej niejednorodności w przestrzeni. Poziom pola magnetostatycznego zmniejsza się gwałtownie wraz z odległością od obudowy magnesu, rzędu 100-krotnego zmniejszenia poziomu w obszarze od obudowy magnesu do odległości ok. 2 m od obudowy. Przykładowe zasięgi stref ochronnych pola magnetostatycznego według postanowień krajowych przepisów BHP [41] oraz strefy po indukcji magnetycznej 0,5 mt jako obszaru ograniczonego dostępu dla osób z wszczepionymi elektrostymulatorami serca według zaleceń ACGIH [1], ICNIRP [19] oraz normy IEC : 1995: Medical electrical equipment - Part 2: Particular requirements for the safety of magnetic resonance equipment for medical diagnosis dla tomografu z magnesem 0,35 T oraz 1,5 T pokazano na rys. 14 i

25 Obszar aktywności pracownika Odległość od obudowy magnesu Rys. 12. Środowisko pracy przy tomografie RM 1000 Rozkład pola magnetostatycznego w osi tomografu 100 B [mt] Odległość od obudowy magnesu [cm] Rys. 13. Przykładowa dynamika zmienności poziomu pola magnetostatycznego przy magnesie tomografu RM (1,5 T) 24

26 Tomograf NMR Siemens Magnetom C! Tomograf MR 0,35 T 10 mt 50 mt 3,3 mt 0,5 mt możliwe ustawienia łoża dla pacjenta łoże dla pacjenta konsola y mt x kabina tomografu okno 0 0,25 0,5 m komputerowe stanowisko sterowania pracą tomografu drzwi do kabiny - granica strefy niebezpiecznej mt - granica strefy zagrożenia (8-godzinna ekspozycja całego ciała) - 10 mt - granica strefy pośredniej - 3,3 mt - granica obszaru ograniczonego dostępu dla osób z elektrostymulatorami serca - 0,5 mt - granica dopuszczalnej 8-godzinnej ekspozycji kończyn - 50 mt Rys. 14. Przykładowy zasięg stref pola magnetostatycznego o wartościach indukcji równych 100, 50; 10; 3,3 i 0,5 mt wokół otwartego tomografu MR 0,35 T 25

27 3,3 mt 10 mt 100 mt 50 mt 500 mt Tomograf MR 1,5 T Tomograf NMR GE SIGNA 1.5 T ECHOSPEED PLUS konsola Tunel tomografu x Łoże dla pacjenta konsola okno y 0,5 mt kabina ekranująca drzwi do kabiny - granica strefy niebezpiecznej mt - granica strefy zagrożenia (8-godzinna ekspozycja całego ciała ) - 10 mt - granica strefy pośredniej - 3,3 mt - granica obszaru ograniczonego dostępu dla osób z elektrostymulatorami serca - 0,5 mt - granica ekspozycji zabronionej kończyn mt - granica dopuszczalnej 8-godzinnej ekspozycji kończyn - 50 mt 0 0,25 0,5 m Rys. 15. Przykładowy zasięg stref pola magnetostatycznego o wartościach indukcji równych 100, 50; 10; 3,3 i 0,5 mt wokół zamkniętego tomografu MR 1,5 T Zasięgi poszczególnych stref ochronnych pola magnetostatycznego, występujące w otoczeniu obudowy magnesów tomografów są uzależnione zarówno od poziomu pola występującego w obszarze, w którym przebywa pacjent, jak i od rozwiązań konstrukcyjnych zastosowanych w poszczególnych urządzeniach. Przykładowe zestawienie zasięgów stref ochronnych występujących przy tomografach, przy których wykonano badania w różnych placówkach służby zdrowia podano na rys. 16 [13]. W przypadku tomografów 0,5 T minimalne zaobserwowane zasięgi stref ochronnych są zbliżone do zasięgów maksymalnych. W przypadku tomografów 1,5 T zaobserwowano znacznie większe rozbieżności, zasięgi maksymalne są niemal dwukrotnie większe niż zasięgi minimalne przy urządzeniach o tych samych parametrach dla diagnostyki pacjentów. W przypadku obsługiwania tomografu o bardziej rozległych strefach ochronnych występuje wyższy poziom narażenia pracowników. Zależnie od rodzaju i wyposażenia tomografu 26

28 pracownik obsługujący pacjenta przebywa w odległości rzędu cm od obudowy magnesu. a) odległość od obudowy magnesu, cm tomograf RM 0,5T 0 min max B>100mT B>10mT B>3,3mT B>0,5mT b) 600 tomograf RM 1,5T odległość od obudowy. magnesu, cm min max B>100mT B>10mT B>3,3mT B>0,5mT Rys. 16. Zasięgi stref ochronnych zarejestrowane przy różnych tomografach RM: 0,5T (a) i 1,5T (b) Najbardziej popularne wykorzystanie tomografów RM to badania głowy, kręgosłupa szyjnego, tułowia i stawów kończyn. Typowe czynności związane z obsługą pacjentów przed, w czasie i po badaniu to między innymi: - ułożenie pacjenta na łożu - ułożenie cewki diagnostycznej na łożu - podłączenie zasilania cewek diagnostycznych - wsuniecie łoża z pacjentem pomiędzy magnesy (sterowane z konsoli na obudowie magnesu) - pozycjonowanie łoża przed badaniami 27

29 - zablokowanie ustawienia łoża przed badaniami - podawanie pacjentowi kontrastu w czasie badania - odblokowanie łoża po badaniach - wysunięcie łoża z pacjentem (sterowane z konsoli na obudowie magnesu) - demontaż cewek diagnostycznych - zabranie pacjenta z łoża. Poziom ekspozycji pracowników na pola elektromagnetyczne jest zależny do procedur pracy i wyposażenia urządzeń [13, 23, 24, 26]. Czynnikiem wpływającym na poziom ekspozycji poszczególnych pracowników są cechy antropometryczne pracownika. Pracownicy wyższego wzrostu, o większym zasięgu ramion, mają możliwości wykonania poszczególnych czynności z większej odległości od magnesu, w słabszym polu magnetostatycznym. Nawet kilkudziesięciocentymetrowe różnice w odległości pracownika od magnesu bardzo istotnie wpływają na poziom jego narażenia ponieważ poziomu pola magnetostatycznego zmniejsza się gwałtownym wraz ze wzrastaniem odległości od obudowy magnesu (rys. 13) (zgodnie z wymaganiami PN-T-06580:2002 poziom narażenia pracownika na pole magnetostatyczne ocenia się na potrzeby oceny warunków pracy na podstawie maksymalnego poziomu indukcji magnetycznej w osi symetrii tułowia i głowy lub kończyn oraz tzw. dozy, będącej kwadratem wspomnianej indukcji magnetycznej pomnożonym przez czas ekspozycji w takim polu) [35]. Zgodnie z danymi antropometrycznymi, tzw. zasięg boczny ręki kobiet i mężczyzn wynosi: dla mężczyzn od 72 do 84 cm, dla kobiet od 65 do 78 cm (rys. 17) [6, 33]. Rys. 17. Dane antropometryczne - zasięg boczny [6] 28

30 Czas wykonywania poszczególnych czynności związanych z narażeniem pracowników na pole magnetostatyczne jest zależny od potrzeb pacjenta, rodzaju badania i wyposażenia technicznego poszczególnych tomografów RM. Ze względu na cechy antropometryczne poszczególnych pracowników oraz ich wiedzą na temat sposobów unikania niepotrzebnego narażenia na pola magnetostatyczne w czasie wykonywania pracy, poziom indywidualnego narażenia przy tym samym urządzeniu podczas przygotowywania pacjenta do tego samego rodzaju badania może się znacznie różnić dla różnych pracowników. Podczas wykonywania przez personel medyczny czynności bezpośrednio przy magnesie, indukcja magnetyczna pola magnetostatycznego, działającego na pracowników może znacznie przekraczać wartości dopuszczalne (wg przepisów krajowych BHP, jak również dyrektywy europejskiej 2004/40/WE) [2, 41]. Na rys. 18. zaprezentowano przykładowe rejestracje indywidualnego poziomu narażenia pracowników przygotowujących różne badania w tomografie RM. 300 Poziom ekspozycji pracowników na pole magnetostatyczne - przygotowanie badania głowy B [mt] Bśr - 48 mt ; Bmax - 92 mt 0 Bśr mt ; Bmax mt Czas Rys. 18. Przykładowe rejestracje indywidualnego poziomu narażenia na pole magnetostatyczne w czasie przygotowywania badań w tomografie RM 1,5 T: badanie głowy przygotowane przez pracownika nie przeszkolonego i powtórnie po przeszkoleniu odnośnie zasad unikania ekspozycji niepotrzebnej - czas trwania rejestracji ok. 1 minuta [13] W przypadku obsługi urządzenia w polach o zmienności przestrzennej jak na rys. 7, poziom narażenia w przypadku opierania się o obudowę magnesu przekracza 300 mt (i jest niezgodny z wymaganiami przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy), ale kiedy wysoki mężczyzna obsługuje konsolę wyciągniętą dłonią, to przebywa w polu o poziomie mniejszym 29

31 od 30 mt. Przykładowo, jeżeli czas obsługi konsoli wynosi 1 minutę, to w prezentowanym przypadku: - dla minimalnego zasięgu ręki kobiet (pracownica niskiego wzrostu) - poziom ekspozycji wynosi ok. 70 mt i doza 82 mt 2 h (tj. 10 % dozy dopuszczalnej w ciągu zmiany roboczej) - dla maksymalnego zasięgu ręki mężczyzn (pracownik wysokiego wzrostu) - poziom ekspozycji wynosi ok. 30 mt i doza 15 mt 2 h (tj. 2 % dozy dopuszczalnej w ciągu zmiany roboczej). Nawet znacznie większe różnice poziomu narażenia mogą wynikać z różnic konstrukcyjnych między poszczególnymi tomografami RM oraz przeszkolenia pracowników odnośnie sposobu wykonywania czynności zawodowych. Wyniki pomiarów rozkładu przestrzennego indukcji magnetycznej wykonane wokół różnych typów tomografów rezonansu magnetycznego 0,2 2 T wskazują na bardzo znaczne uzależnienie poziomu ekspozycji pracowników od ww. czynników (tabela 1, rys. 19) [13, 23, 24, 26]. Rys. 19. Podłączenie cewek diagnostycznych do gniazda zasilającego, umieszczonego wewnątrz tunelu tomografu - poziom ekspozycji pracownika zbliżony do poziomu ekspozycji pacjenta Ekspozycja pracowników podczas rutynowych czynności, przy niewłaściwej organizacji pracy może dochodzić co najmniej do 150 mt (całe ciało) i 600 mt (kończyny). W wypadku wykonywania czynności bezpośrednio przy magnesie lub w jego wnętrzu pracownicy mogą być narażeni na pola silniejsze (tab. 1). Może również występować ekspozycja kończyn (czasami też głowy) na pola o indukcji porównywalnej z ekspozycją pacjenta (np. do 1,5 T w przypadku niewłaściwego podłączania lub rozłączania kabli cewek diagnostycznych do gniazda umieszczonego wewnątrz magnesu 1,5 T). 30

32 Tabela 1. Ekspozycja pracowników na pole magnetostatyczne w otoczeniu różnego rodzaju tomografów RM. Narażenie zawodowe na pole magnetostatyczne przy różnego rodzaju tomografach RM, mt Rodzaj czynności magnes otwarty (ok. 0,2 T) magnes zamknięty (ok. 0,3 T) magnes zamknięty 1,5 T umieszczanie cewek diagnostycznych 3 50 * 6-15 * * na łożu lub na badanej części ciała pacjenta ** 5-50 ** ** podłączanie i odłączanie cewek diagnostycznych, obsługa konsoli maksymalny poziom pola występujący na dostępnym dla pracowników elemencie obudowy magnesu ** ** ** do )** ) w przypadku lokalizacji gniazda przyłączeniowego wewnątrz magnesu *) poziom ekspozycji całego ciała **) poziom ekspozycji kończyn Z uwagi na to, że rozkład przestrzenny poziomu pola magnetostatycznego w otoczeniu obudowy magnesu jest bardzo stabilny i nie jest zaburzany przez znajdujące się w otoczeniu obiekty, zasięgi stref ochronnych, stwierdzone przy prowadzeniu badań oraz prezentacja wyników powinny być prezentowane na planie sytuacyjnym pomieszczeń (zgodnie z postanowieniami normy PN-T :2002) [35]. Pomiary pól gradientowych wykazały, że ich maksymalne oddziaływanie na pracowników w czasie badań rutynowych nie przekraczają wartości dopuszczalnych, a wartość skuteczna natężeń pól radiofalowych nie przekracza wartości dopuszczalnych dla ekspozycji ludności [13]. Wysoki poziom ekspozycji na pola zmienne może wystąpić np. w czasie procedur śródoperacyjnych. Dużej ostrożności wymaga jednak ocena tych pól ze względu na ich modulację impulsową, wpływającą na czułość aparatury pomiarowej, kalibrowanej do pomiaru wartości skutecznych natężeń pól, oraz brak konsensusu międzynarodowego odnośnie kryteriów oceny. Ocenę ekspozycji na pole magnetostatyczne i radiofalowe można prowadzić w oparciu o rutynowe pomiary oraz krajowe przepisy BHP, natomiast pola gradientowe mogą być oceniane przy zastosowaniu specjalistycznej metodyki i kryteriów opracowanych na podstawie normy IEC lub Dyrektywy 2004/40/WE i zaleceń ICNIRP odnośnie pól 31

33 impulsowych. Do takiej oceny mogą być również wykonane symulacje komputerowe w celu obliczenia miar wewnętrznych ekspozycji, gęstości prądów indukowanych przez pola gradientowe i współczynnika SAR charakteryzującego skutki termiczne ekspozycji na pola radiofalowe. Podobnych metod wymaga ocena narażenia wynikającego z poruszania się pracownika w polu magnetostatycznym w otoczeniu magnesu lub ekspozycji bezpośrednio przy pracującym tomografie w czasie procedur śródoperacyjnego wykorzystania tomografów RM. Aktualne przepisy BHP nie obejmują obowiązku oceny miar wewnętrznych, jednakże zarówno informacje od pracowników potwierdzające możliwość odczuwania np. wrażeń wzrokowych przy obsłudze tomografów RM, jak i wyniki badań naukowych (rys. 20, 21) wskazują na potrzebę uwzględnienia ochrony przed tymi zagrożeniami w procedurach oceny i eliminacji zagrożeń elektromagnetycznych przy tomografach RM. Rys. 20. Pracownik zbliżający się do pacjenta przy śródoperacyjnym wykorzystaniu diagnostyki rezonansu magnetycznego Rys. 21. Rozkład przestrzenny współczynnika SAR, obrazującego poziom skutków termicznych ekspozycji na pole radiofalowe podczas diagnozowania pacjenta w obecności pracownika wewnątrz tomografu RM [sprawozdanie projektu VT/2007/017 finansowanego przez Komisję Europejską, kwiecień 2008] 32

34 4.2. Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń fizykoterapeutycznych Charakterystyka ekspozycji pracowników przy obsłudze urządzeń do magnetoterapii Aplikatory urządzenia magnetoterapeutycznego podłączane są do generatora kablem o długości ok. 2 m. Obsługa urządzenia przez fizykoterapeutę polega na ustawieniu na pulpicie sterowniczym, zgodnie z zaleceniami lekarskimi, parametrów pola magnetycznego i uruchomieniu jego wytwarzania w zadanym czasie. Wszystkie urządzenia magnetoterapeutyczne posiadają wbudowany zegar z płynną regulacją czasu zabiegu. Uruchomienie urządzenia powoduje wsteczne odliczanie czasu. Po upłynięciu wybranego czasu zabiegu urządzenie automatycznie przerywa zasilanie aplikatorów, sygnalizując to dźwiękiem. W czasie trwania zabiegu nie jest wymagane przebywanie pracownika bezpośrednio przy aplikatorach i pacjencie. Jedynie sporadycznie może być niezbędne wykonanie krótkotrwałych czynności przy aplikatorze, takich jak skorygowanie ułożenia ciała pacjenta. Czynności te mogą być wykonywane przy włączonym polu magnetycznym (przy aktywnym aplikatorze), lub po wyłączeniu zasilania aplikatora z generatora. Parametry zabiegu magnetoterapeutycznego ustawia ręcznie fizykoterapeuta lub w nowszych urządzeniach dokonuje wyboru zaprogramowanych wartości określonych dla typowych zabiegów. Oś symetrii aplikatorów jest ustawiana poziomo (tak dzieje się najczęściej) lub pionowo, zależnie od potrzeb terapeutycznych (rys. 22). Rys. 22. Ustawienie aplikatorów do zabiegów magnetoterapeutycznych, oś symetrii aplikatora ustawiona poziomo (a) lub pionowo (b) 33

35 W otoczeniu aplikatorów mogą występować strefy ochronne pola magnetycznego (pośrednia, zagrożenia i niebezpieczna, określane wg przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy [41]) oraz obszar ograniczonego dostępu dla osób ze stymulatorami serca [1]. Maksymalne poziomy indukcji magnetycznej wewnątrz aplikatorów zależą od urządzenia i mogą dochodzić do B = 20 mt. Na zewnątrz aplikatorów w odległości 0,5 m od ich obudów B < ok. 70 µt [13, 27]. Poziom indukcji magnetycznej wokół aplikatora zależy od jego średnicy i od nastaw generatora zasilającego. Zarówno symulacje numeryczne, jak i oszacowania na podstawie uproszczonych zależności analitycznych, bazujące np. na prawie Biota-Savarta, można wykorzystać do oceny rozległości stref ochronnych wokół poszczególnych aplikatorów. Przykłady wyników symulacji numerycznych zaprezentowano na rys. 23 i 24 [27]. Analiza porównawcza wyników tych obliczeń i zaprezentowanych poniżej wyników pomiarów wykazała zadowalającą zgodność wyników uzyskanych za pomocą obu metod wyznaczania rozkładu pola magnetycznego w otoczeniu aplikatorów urządzeń do magnetoterapii Rys. 23. Względny rozkład poziomu pola magnetycznego w otoczeniu przykładowego aplikatora do magnetoterapii - wyniki obliczeń na podstawie prawa Biota-Savarta 34

36 indukcja magnetyczna, mt 10,000 1,000 0,100 0,010 średnica 25 cm - prostopadle od osi aplikatora średnica 35 cm - prostopadle od osi aplikatora średnica 55 cm - prostopadle od osi aplikatora średnica 25 cm - w osi aplikatora średnica 35 cm - w osi aplikatora średnica 55 cm - w osi aplikatora 0,001 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 odległość od środka aplikatora, m Rys. 24. Zasięgi stref ochronnych w otoczeniu typowych aplikatorów do magnetoterapii - wyniki obliczeń na podstawie prawa Biota-Savarta Zasięgi stref ochronnych pola magnetycznego wokół aplikatorów, zmierzone dla przebiegu sinusoidalnego o częstotliwości 50 Hz w czasie badań własnych autorów wykonanych przy kilkunastu przykładowych urządzeniach, zaprezentowano na rys. 25. Przy częstotliwości pól większej od 50 Hz zasięgi stref ochronnych pola o określonym rozkładzie w otoczeniu aplikatora zwiększają się proporcjonalnie do częstotliwości, ze względu na zmniejszające się z częstotliwością pól wartości graniczne stref ochronnych. W przypadku maksymalnych nastaw przebiegu prostokątnego zasięg stref ochronnych może być większy do 1,4 razy, a dla przebiegu trójkątnego do 1,2 razy od wartości ustalonych dla przebiegu sinusoidalnie zmiennego (wskutek zawartości składowych harmonicznych o wyższych częstotliwościach w przebiegu zmienności takich pól, rys. 26). Zasady obliczania zasięgów stref dla przebiegów nieharmonicznych podano w PN-T-06580:2002 [35]. 35