Werken met MRI: Een onderzoek naar beroepsmatige blootstelling aan sterke statische magnetische velden en daaraan gerelateerde symptomen

Description

ratiaSamenvatting proefschrift

Werken met MRI: Een onderzoek naar beroepsmatige blootstelling aan sterke statische magnetische velden en daaraan gerelateerde symptomen.

Kristel Schaap¹

 

Tijdschrift voor toegepaste Arbowetenschap 2016;29(1)

Achtergrond

MRI kent een grote verscheidenheid in toepassingen voor structurele, dynamische en functionele beeldvorming. Daarnaast maakt MRI geen gebruik van schadelijke ioni-serende straling, en is dus relatief veilig. Deze aspecten hebben geleid tot een wereldwijde toename in het gebruik van MRI en in het totale aantal MRI-scanners dat in gebruik is. MRI werkt op basis van elektromagnetische velden in het niet-ioniserende frequentiespectrum. Een van deze velden is een sterk statisch magnetisch veld (SMV) dat continue aanwezig is, ook wanneer er niet gescand wordt. De fluxdichtheid van het SMV, uitgedrukt in het aantal tesla (T), wordt gebruikt om de sterkte van MRI-scanners aan te duiden. Tijdens de scanprocedure ligt de patient in een tunnelvormige ruimte binnenin de scanner. Deze ruimte wordt ook wel de bore genoemd. Binnenin de bore is de magnetische fluxdichtheid uniform verdeeld, maar buiten de scanner neemt de sterkte van het statisch magnetische veld af naarmate de afstand tot de scanner groter wordt, wat leidt tot een ruimtelijke gradient in het SMV rondom de MRI-scanner. Dit niet-uni- forme deel van het SMV dat zich buiten de MRI-scanner bevindt wordt ook wel het strooiveld van de magneet, of het statisch magnetisch strooiveld, genoemd. Afhankelijk van de sterkte van de magneet kan het strooiveld tot enkele meters rondom de scanner reiken.

 

Blootstelling aan magnetische velden.

MRI-laboranten  en  andere   beroepsgroepen   die   met of rond een MRI-scanner werken bevinden zich in het statisch magnetisch strooiveld van de scanner wanneer zij een patient in de scanner plaatsen of andere werk- zaamheden nabij de MRI-scanner uitvoeren. Op deze manier worden zij blootgesteld aan een SMV. Tegelijker- tijd ondervinden zij blootstelling aan een tijdsvarierend magnetisch veld (TVMV), als gevolg van hun beweging door de ruimtelijke gradient in de fluxdichtheid van het strooiveld. Door het gebruik van steeds sterkere magne- ten (omwille van een betere signaal-ruis verhouding) is de blootstelling van MRI-personeel aan MRI-gerelateerde magnetische velden tijdens de afgelopen decennia sterk toegenomen en de verwachting is dat deze trend zich in de nabije toekomst zal doorzetten.

 

 

Effecten op het lichaam

 

Blootstelling aan een MRI-gerelateerd SMV en door beweging geinduceerde TVMV's is in verband gebracht met verschillende tijdelijke acute effecten op cognitieve, vestibulaire en sensorische functies (1-11). Hiertoe be- horen enkelezeer specifieke verschijnselen, waaronder draaiduizeligheid ('vertigo'), misselijkheid, balansproble- men, het waarnemen van lichtflitsen (fosfenen) en het waarnemen van metaalsmaak. Deze specifieke effecten worden ook wel MRl-gerelateerde symptomen of senso- rische effectengenoemd. Over het voorkomen van deze symptomen onder MRI-personeel en hoe deze sympto- men precies samenhangen met blootstelling aan SMV en TVMV is nog maar weinig bekend. In dit proefschrift is het gebruik van MRI, de blootstelling van MRI-personeel, de symptomen en de relaties tussen blootstelling en symptomen in kaart gebracht. Dit heeft nieuwe kennis opgeleverd over de intensiteit, de frequentie, de duur en de determinanten van beroepsmatige blootstelling aan statische magnetische strooivelden van MRI-scanners. Bovendien wordt inzicht verschaft in het optreden van acute tijdelijke symptomen bij MRI-personeel.

 

 

 

Gebruikte methoden

De inhoud van het proefschrift is gebaseerd op twee stu- dies. De eerste studie was een landelijke inventarisatie van klinische en onderzoeksgerelateerde MRI-toepassingen en van beroepsgroepen die potentieel worden blootge- steld aan MRI-gerelateerde elektromagnetische velden. De tweede studie betrof een dwarsdoorsnedeonderzoek onder meer dan 300 werknemers in 15 verschillende klinische of onderzoeksgerelateeerde MRI-afdelingen in Nederland, met een grote verscheidenheid aan scanners, scan procedures en andere werkzaamheden. Dit dwars- doorsnedeonderzoek bestond uit een onderzoek naar zelfgerapporteerde symptomen die ervaren werden tij- dens het werk op een MRI-afdeling. Hierbij werd gebruik gemaakt van logboekjes waarin de onderzoeksdeelne- mers hun klachten konden rapporteren. Tegelijkertijd zijn gedurende de werkdag persoonlijke metingen uitgevoerd om de blootstelling aan SMV en TVMV te bepalen.

 

 

 

Resultaten

 

Op basis van de landelijke inventarisatie (12) is een representatief overzicht verkregen van het huidige MRI-werkveld en van de trends in MRI-toepassingen tijdens de afgelopen vier decennia. Geschat wordt dat in Nederland bijna 4000 personen regelmatig nabij een MRI-scanner werken en worden blootgesteld aan het statisch magnetisch strooiveld van een scanner. Naast de grootste groep van ongeveer 1700 MBB'ers bestaat deze groep uit medisch, veterinair, wetenschappelijk, tech- nisch en ondersteunend personeel zoals schoonmakers. Voor iedere beroepsgroep zijn de gemiddelde frequenties van blootstelling geschat, die varieerden van minder dan eens per maand voor het merendeel van het technische personeel tot meerdere dagen per week voor MBB'ers en schoonmaakpersoneel.

 

 

 

Met behulp van draagbare magnetisch veld dosimeters, die aan een band om de borst werden gedragen (zie af- beelding), is de persoonlijke blootstelling van werknemers aan MRI-gerelateerde SMV en TVMV gemeten tijdens meer dan 400 shifts (13). De dosimeters werden gedragen door 271 verschillende MRI-werknemers tijdens een of meer werkdagen. Verschillende maten van blootstelling zijn berekend over iedere meting, gebaseerd op de hele werkdag. Zo is er onderscheid gemaakt tussen blootstel- ling aan het statisch magnetisch veld (B, gemeten in mili- tesla) en blootstelling aan het tijdsvarierend magnetisch veld (dB/dt, gemeten in militesla per seconde). Daarnaast zijn zowel de piekblootstelling als de tijdgewogen gemid- delde blootstelling berekendvan iedere meting. Deze blootstellingsmaten bleken onderling sterk gecorreleerd (r � 0,7-0,9). De resultaten vandeze meetcampagne leverden een uniek overzicht op van  de blootstelling van verschillende beroepsgroepen die zich bezighouden met klinische of onderzoeksgerelateerde toepassingen van MRI. Piekblootstellingen zijn gemeten van 404 militesla (mT; bereik: 5- 2661 mT) en 558 militesla per seconde (mT/s; bereik: 1- 5016 mT/s). De tijdgewogen gemiddelde blootstellingen berekend over de duur van de werkdagwaren 2,4 mT (bereik: 0,1 - 39,9 mT) en 0,4 mT/s (bereik: 0,07 - 12,7 mT/s). De blootstellingsniveaus bij medewerkers  van  proefdier-MRI-faciliteiten (piek B

 

= 133 mT; piek dB/dt = 143 mT/s) waren een stuk lager dan de blootstellingsniveaus bij MRI-afdelingen waar personen werden gescand (piek B= 528 mT; piek dB/dt

= 793 mT/s). Gemiddeld genomen was de blootstelling het hoogst onder MBB'ers, wetenschappelijk personeel

 

en technische staf. De variatie in blootstelling tussen be- roepsgroepen bleek relatief beperkt te zijn in verhouding tot de variatie in blootstelling tussen werknemers met hetzelfde beroep, en was ook lager dan de dag-tot-dag variatie voor individuele werknemers. Dit impliceert dat de blootstelling voornamelijk wordt bepaald door per- soonlijke en dag-tot-dag verschillen in de manier waarop het werk wordt uitgevoerd, zoals verschillen in de manier waarop het werk is georganiseerd, verschillen in scanners die worden gebruikt en in de werkzaamheden die worden uitgevoerd, evenals verschillen in individueel werkgedrag en snelheid van bewegen rond de scanner. Het type en de magneetsterkte van de MRI-scanner bleken belang- rijke determinanten te zijn van alle blootstellingsmaten (14). De volgende scannermodellen zijn vergeleken: ci- lindervormige ('closed-bore') scanners, horizontale open scanners, open upright scanners, extremiteitenscanners en 'small-bore' proefdierscanners. De hoogste blootstel- lingen werden bepaald bij 0.6 T open upright scanners en bij de gebruikelijke gesloten cilindervormige scanners. Blootstellingsniveaus bij mensen die met deze laatste categorie scanners werkten namen, afhankelijk van de blootstellingsmaat, toe met 30 tot 76 procent bij iedere extra tesla in scannersterkte. De laagste blootstellingen werden gemeten bij extremiteitenscanners en proefdiers- canners. Ondanks de sterke correlaties tussen de bloot- stellingsmaten was het mogelijk om unieke blootstel- lingsdeterminanten, zoals scanprocedures en specifieke handelingen, te identificeren voor piekblootstellingen en tijdgewogen gemiddelde blootstellingen. Enkele facto- ren die samenhingen met een toename in een of meer blootstellingsmaten zijn het aantal gescande patienten of proefpersonen, het toepassen van functionele MRI (fMRI), het uitvoeren van testscans voor bijvoorbeeld het testenvan nieuwe scanprotocollen, het scannen van patienten die extrazorg nodig hebben en het toedienen van contrastvloeistof (14).

 

 

 

Analyse van de symptomen die per werkdag door de werknemers in logboekjes waren gerapporteerd, heeft inzicht gegeven in de mate waarin verschillende sympto- men voorkomen onder MRI-personeel. Er was een duide- lijk verband zichtbaar tussen de sterktevan de scanner en het optreden van symptomen (15). Dit verband leek voornamelijk te worden bepaald door de aanwezigheid van vertigoenmetaalsmaak.Bij personendiemetwhole- body 7T scanners werkten, rapporteerde vertigo tijdens 23% van de werkdagen en metaalsmaak tijdens 19% van de werkdagen. Uit nadere analyses van de relatie tussen vertigo en de gemeten niveaus van persoonlijke bloot- stelling kwam naar voren dat het rapporteren van vertigo samenhing met alle piek- en tijdgewogen gemiddelde blootstellingsmaten voor zowel SMV en TVMV. Statisti- sche modellen maakten het mogelijk om te schatten bij welke blootstellingsniveaus draaiierigheidsklachten (ver- tigo) een rolgaan spelen. Bij piekblootstellingen van 409 mT en 477 mT/s is er een kansvan vijf procent dat iemand tijdens een werkdag vertigo zal rapporteren.

 

Conclusies en aanbevelingen

 

De resultaten van de hierboven beschreven studies hebben het mogelijk gemaakt om hoog blootgestelde groepen werknemers te identificeren, evenals de werk- omstandigheden en werkzaamheden die tot verhoogde blootstellingen leiden. Deze nieuwe kenniskan een lei- draad vormen voor het ontwerpen van strategieen voor blootstellingskarakterisering voor epidemiologische stu- dies naar de effectenvan blootstelling aan deze velden: Zo blijkt uit de sterke verschillen in blootstellingsniveaus tussen scannermodellen en uit het feit dat ook specifieke handelingen een bepalend zijn voor de blootstelling, dat het relevant is om meer informatie te verzamelen van een werknemer dan alleen zijn/haar beroep of de sterktevan de scanner waarmee men werkt. Daarnaast heeft dit onderzoek bevestigd dat er een positieve associatie bestaat tussen beroepsmatige blootstelling aan strooi- velden van MRI-scanners en acute tijdelijke symptomen. Binnen een contextvan toenemende veldsterktes van MRI-scanners, zoals het toenemende gebruik van3T en 7T scanners voor humane beeldvorming, is de verwachting dat daarmee tevens het aantal werknemers met MRI-ge- relateerde symptomen zal toenemen. Sinds enkele jaren is er op Europees niveau een discussie gaande over het wel of niet invoeren van blootstellingslimieten voor MRI- personeel. De nieuw vergaardekennis over blootstelling- sniveaus waarbij MRI-gerelateerde symptomen optreden kan een belangrijke bijdrage leveren aan deze discussie en handvatten aanleveren voor het opstellen van beleid ter verlaging van de blootstelling en voorkoming van dit soort ongewenste symptomen. Aanvullend onderzoek naar onderliggende fysiologische mechanismen en bloot- stellingsdrempelwaardes van specifieke effecten blijft echter noodzakelijk, evenals onderzoek naar persoonlijke gevoeligheid voor MRI-gerelateerde sensorische effecten en symptomen.

 

Literatuur

 

1. Cavin ID, Glover PM, Bowtell RW, Gowland PA. Thresholds for perceiving metallic taste at high magnetic field. J Magn ResonImaging.2007;26(5):1357-1361

2. Glover PM, Cavin I, Qian W, Bowtell R, Gowland PA. Magnetic- field-induced vertigo: A theoretical and experimental investi- gation. Bioelectromagnetics. 2007;28(5):349-361

3. Heinrich A, Szostek A, Meyer P, et al. Cognition and sensa- tion in very high static magnetic fields: a randomized case- crossover study with different field strengths. Radiology. 2013;266(1):236-245

4. van Nierop LE, Slottje P, van Zandvoort MJ, de Vocht F, Krom- hout H. Effects of magnetic stray fields from a 7 tesla MRI scan- ner on neurocognition: a double-blind randomised crossover study. Occup Environ Med. 2012;69(10):759-766

5. van Nierop LE, Slottje P, Kingma H, Kromhout H. MRI- related static magnetic stray fields and postural body sway: A double-blind randomized crossover study. Magn Reson Med.2013;70(1):232-40

6. van Nierop LE, Slottje P, van Zandvoort M, Kromhout H. Simultaneous exposure to MRI-related static and low- frequency movement-induced time-varying magnetic fields affects neurocognitive  performance:  A  double-blind  rando-mized crossover study. Magn Reson Med. 2014. doi: 10.1002/ mrm.25443

7. Schenck JF, Dumoulin CL, Redington RW, Kressel HY, Elliott RT, McDougall IL. Human exposure to 4.0-tesla magnetic fields in a whole-body scanner. Med Phys. 1992;19(4):1089-1098

8. de Vocht F, van Drooge H, Engels H, Kromhout H. Exposure, health complaints and cognitive performance among employ- ees of an MRI scanners manufacturing department. J Magn Reson Imaging. 2006;23(2):197-204

9. de Vocht F, Glover P, Engels H, Kromhout H. Pooled analyses of effects on visual and visuomotor performance from exposure to magnetic stray fields from MRI scanners: application of the Bayesian framework. J Magn Reson Imaging. 2007;26(5):1255- 1260

10. de Vocht F, Stevens T, Glover P, Sunderland A, Gowland P, Kromhout H. Cognitive effects of head-movements in stray fields generated by a 7 Tesla whole-body MRI magnet. Bioe- lectromagnetics. 2007;28(4):247-255

11. Wilen J, De Vocht F. Health complaints among nurses working near MRI scanners - A descriptive pilot study. Eur J Radiol. 2011;80(2):510-513

12. Schaap K, Christopher-De Vries Y, Slottje P, Kromhout H. Inventory of MRI applications and workers exposed to MRI- related electromagnetic fields in the Netherlands. Eur J Radiol. 2013;82(12):2279-2285

13. Schaap K, Christopher-de Vries Y, Crozier S, de Vocht F, Krom- hout H. Exposure to static and time-varying magnetic fields from working in the static magnetic stray fields of MRI scan- ners: A comprehensive survey in the Netherlands. Ann Occup Hyg. 2014;58(9):1094-1110

14. Schaap K, Christopher-De Vries Y, Cambron-Goulet E, Krom- hout H. Factors associated with occupational exposure to static magnetic stray fields from MRI scanners. Magn Reson Med. 2015 Jun 22. DOI: 10.1002/mrm.25720 Epub ahead of print

15. Schaap K, Christopher-de Vries Y, Mason CK, de Vocht F, Por- tengen L, Kromhout H. Occupational exposure of healthcare and research staff to static magnetic stray fields from 1.5-7 Tesla MRI scanners is associated with reporting of transient symptoms. Occup Environ Med. 2014;71(6):423-429