RASSEGNA
Dispositivi meccanici e risonanza magnetica:
istruzioni per l’uso
Alberto Roghi
Laboratorio di Risonanza Magnetica Cardiaca, Dipartimento Cardio-Toraco-Vascolare, A.O. Niguarda Ca’ Granda, Milano
Magnetic resonance imaging provides excellent spatial resolution and tissue characterization analysis while
not exposing patients to ionizing radiation or potentially nephrotoxic iodinate contrast agents. Magnetic
resonance imaging has developed into an extensively applied diagnostic tool for all fields of medicine,
whilst at the same time an increasing number of patients are being treated with permanent or temporary
cardiovascular devices. A thoughtful analysis of cardiovascular devices and their properties related to magnetic field interaction is warranted to improve correct access and safety to magnetic resonance imaging.
Key words. Magnetic resonance imaging; Pacemakers; Prosthetic heart valves; Stents.
G Ital Cardiol 2012;13(10):645-652
PRINCIPI FISICI: INTERAZIONE TRA METALLI E CAMPO
MAGNETICO
La produzione di immagini in risonanza magnetica (RM) prevede l’esposizione ad un campo magnetico statico che ha una intensità di circa 30-60 000 volte quella del campo magnetico
terrestre a seconda dello scanner impiegato e che viene espressa in Tesla (1 Tesla = 10 000 Gauss). L’intensità del campo magnetico statico è direttamente proporzionale al flusso di corrente che viene fatto passare attraverso spirali avvolte attorno
al magnete. Per evitare il surriscaldamento prodotto dall’intenso flusso di corrente, i campi magnetici statici dei moderni scanner sono superconduttori nei quali le spirali sono immerse in liquidi refrigeratori, in genere costituiti da serbatoi di elio allo
stato liquido, mantenuto vicino alla temperatura dello zero assoluto di -273°. La generazione di immagini viene prodotta dalla perturbazione del campo magnetico statico mediante impulsi
di radiofrequenza (RF) che vengono opportunamente concatenati in sequenze per generare nei tessuti stimolati piccole quantità di energia che vengono registrate da speciali antenne collocate vicino all’organo da valutare. Gli impulsi di RF inducono
modificazioni transitorie della magnetizzazione longitudinale e
trasversale del campo magnetico che vengono misurate con
unità di misura, gli intervalli T1 e T2, che sono caratteristicamente diversi nei vari tessuti. Impulsi di gradiente vengono utilizzati per identificare nelle tre dimensioni dello spazio la sorgente di energia del tessuto esplorato, mediante rapide variazioni del campo magnetico. La ricostruzione tridimensionale
delle immagini viene fatta attraverso il riempimento di uno spazio virtuale, detto k spazio, dove vengono collocate le informazioni relative all’intensità dei segnali dei tessuti e le relative
© 2012 Il Pensiero Scientifico Editore
Ricevuto 11.05.2012; nuova stesura 15.05.2012; accettato 16.05.2012.
L’autore dichiara nessun conflitto di interessi.
Per la corrispondenza:
Dr. Alberto Roghi Laboratorio di Risonanza Magnetica Cardiaca,
Dipartimento Cardio-Toraco-Vascolare, A.O. Niguarda Ca’ Granda,
Piazza Ospedale Maggiore 3, 20162 Milano
e-mail: [email protected]
coordinate spaziali. Un sistema analogico-digitale trasforma in
una matrice tridimensionale le informazioni che vengono rappresentate in immagini.
CONSIDERAZIONI GENERALI RELATIVE
ALLA SICUREZZA
Le principali sorgenti di pericolo in RM sono costituite dal campo magnetico statico, dagli impulsi di RF e dai gradienti di campo magnetico.
Campo magnetico statico
Per ferromagnetismo si intende la proprietà di alcune sostanze
di essere oggetto di forze attrattive quando esposte ad un campo magnetico. L’intensità delle forze attrattive dipende dall’intensità del campo magnetico statico e dalle proprietà ferromagnetiche della sostanza esposta. Ciò significa che considerazioni relative alla sicurezza di impiego di un dispositivo in uno
scanner da 1.5T possono non essere valide per uno scanner da
3T. Negli scanner superconduttori, le forze attrattive di un oggetto ferromagnetico come una bombola di ossigeno provocano un effetto “missile” che disloca l’oggetto metallico nell’isocentro del magnete. Sono parte della letteratura corrente episodi analoghi con lucidatrici, barelle, sedie, defibrillatori, forbici con conseguenze anche gravi quando tra l’oggetto dotato
di proprietà ferromagnetiche in corso di attrazione e l’isocentro
del magnete si trovi qualcuno. Le principali modalità di incidente sono sostanzialmente due: accesso alla sala del magnete di personale non adeguatamente addestrato circa i rischi del
campo magnetico (ad es., personale dei servizi di pulizia nel
weekend), accesso di personale non consapevole dei rischi in
corso di emergenza (team ALS, elettricisti, idraulici, pompieri).
Negli scanner superconduttori il campo magnetico è perennemente attivo ed invisibile, anche quando le stazioni di lavoro
sono spente, anche in condizioni di black-out elettrico. L’intensità del campo varia in funzione della distanza dall’isocentro del
magnete: all’interno del locale del magnete, l’area di pericolo
è spesso delimitata da una linea di demarcazione detta dei 5
Gauss, oltre la quale l’intensità del campo incrementa bruscaG ITAL CARDIOL | VOL 13 | OTTOBRE 2012
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A ROGHI
CHIAVE DI LETTURA
Ragionevoli certezze. I pazienti portatori di
pacemaker (PM) o defibrillatore impiantabile
(ICD) nel mondo sono circa 5 milioni e si calcola
che il 50% di loro potrebbe avere la necessità di
diagnostica in risonanza magnetica (RM) nel
corso della vita del PM. L’estensione crescente
delle indicazioni all’impiego diagnostico della RM
in tutti i settori della medicina da un lato e il
crescente numero di pazienti cardiopatici
portatori di dispositivi meccanici di varia natura
dall’altro, rende necessaria un’accurata disamina
della compatibilità dei dispositivi con i campi
magnetici di comune impiego. I criteri di
classificazione e la terminologia relativa alla
certificazione di sicurezza dei dispositivi
cardiovascolari in RM si sono modificati nel
corso dell’ultimo decennio e non sono omogenei
tra Nord-America ed Europa. In attesa
dell’auspicabile processo di integrazione ed
omologazione delle certificazioni relative alla
sicurezza dei dispositivi è necessario attenersi alle
normative nazionali vigenti e alla sistematica
valutazione dei criteri di sicurezza attraverso le
fonti di informazione disponibili note e
controllate (Food and Drug Administration,
Comunità Europea, siti web certificati). Il
concetto di “RM conditional” recentemente
proposto dall’American Society for Testing and
Materials International propone condizioni d’uso
del dispositivo strettamente vincolate alle
caratteristiche sperimentali in cui è stato valutato:
intensità del campo magnetico statico, dei
gradienti, degli impulsi di radiofrequenza, della
regione di interesse anatomica, delle sequenze
impiegate, delle modifiche della programmazione
del dispositivo (ad es., PM in stimolazione
asincrona). L’estensione dell’utilizzo dei dispositivi
cardiovascolari al di fuori delle condizioni
nell’ambito delle quali sono stati approvati è
considerata sperimentale e deve rispettare la
normativa relativa a questo contesto con
particolare riferimento al consenso informato ed
alle misure di sicurezza relative. Il rapporto
rischio/beneficio della RM deve essere
accuratamente valutato attraverso la stretta
collaborazione tra cardiologo e radiologo e deve
tenere conto dei rischi clinici, di deterioramento
della funzione del dispositivo, degli artefatti che
possono condizionare l’interpretazione delle
immagini.
Questioni aperte. Lo sviluppo di criteri di
valutazione e di classificazione omogenei a livello
internazionale è auspicabile per abbattere la
confusione esistente relativa alla certificazione di
compatibilità dei vari dispositivi cardiovascolari
con la RM. Lo sviluppo di PM ed ICD che
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consentano di eseguire diagnostica con RM in
tutti i distretti anatomici in sicurezza è una meta
vicina ma ancora non raggiunta, soprattutto per
quanto riguarda le problematiche relative agli
artefatti nella diagnostica in RM cardiaca.
Le ipotesi. Lo sviluppo di centri di riferimento
per la diagnostica in RM sul modello hub and
spoke dove integrare competenze cardioradiologiche dedicate potrebbe rappresentare una
soluzione per affrontare i numerosi problemi con
un’adeguata concentrazione di risorse che
garantisca la sicurezza del paziente e la qualità
della diagnostica. Lo sviluppo di attività di
cardiologia interventistica con impiego di
tecniche di RM in tempo reale favorirà la
disponibilità di dispositivi cardiovascolari di
impiego sicuro in ambienti di RM.
mente. L’esposizione al campo magnetico statico può provocare danni collaterali non pericolosi ma certamente fastidiosi come l’inattivazione di carte di credito, di orologi, di personal
computer, smart-phone e cellulari. Per tale motivo il personale
della RM deve esercitare una continua azione di vigilanza relativa al rispetto delle norme che regolano l’accesso alle aree protette non soltanto per quanto riguarda i pazienti ma anche per
visitatori occasionali e personale tecnico o sanitario estraneo.
Per quanto riguarda i dispositivi meccanici cardiovascolari,
nella maggior parte dei casi (ma non in tutti!) sono dotati di
scarse o nulle proprietà ferromagnetiche.
Impulsi di radiofrequenza
La perturbazione del campo magnetico statico da parte degli
impulsi di RF necessaria per generare le immagini induce lo sviluppo di calore. L’unità di misura è rappresentata dal SAR (specific absorption rate, espressa in Watt per chilogrammo). Il SAR
incrementa con il quadrato dell’intensità del campo magnetico.
Lo sviluppo di calore può essere particolarmente elevato in corrispondenza della punta dei cateteri, di anse di drenaggi, di accessi venosi o di cavi per il monitoraggio che possono provocare
ustioni e lesioni cutanee. L’energia erogata dagli impulsi di RF
dipende dalla loro frequenza e dall’intensità del campo magnetico statico e quindi può dar luogo ad effetti diversi in funzione delle sequenze impiegate e del tipo di scanner. Ciò significa che la compatibilità dei dispositivi cardiologici è sempre
riferita a specifiche condizioni di intensità di campo e di sequenze utilizzate e che la variazione delle condizioni in cui la
compatibilità è stata validata può determinare situazioni di potenziale pericolo. Le energie impiegate in RF possono generare correnti elettriche nei cavi e nelle guide ed indurre aritmie. La
normativa italiana è particolarmente restrittiva per quanto riguarda i limiti di SAR e dispone di due livelli di erogazione di
energia nel primo dei quali non si possono superare i livelli di
SAR di 2 W/kg. Tali livelli sono normalmente superati quando si
impiegano sequenze di cardio-RM.
Gradienti di campo magnetico
I gradienti di campo magnetico vengono utilizzati per perturbare il campo magnetico statico e generare informazioni tri-
RM NEI PORTATORI DI DISPOSITIVI MECCANICI CARDIOVASCOLARI
dimensionali che servono a ricostruire il punto dove hanno
origine le sorgenti di energia evocate nei tessuti dagli impulsi di RF. Il rapido variare nel tempo del gradiente di campo magnetico è rappresentato dall’unità di misura dB/dt (espresso il
Tesla per secondo) e può generare correnti elettriche in dispositivi conduttori e dar luogo ad eccitazione diretta delle
terminazioni nervose periferiche. Si possono provocare correnti elettriche nelle guide e nei cavi conduttori ed indurre
aritmie.
Le sequenze utilizzate per generare le immagini sono molto diverse e dipendono dal tipo di organo esplorato e dalla particolare differenziazione tissutale ricercata. Alcune sequenze
utilizzate per l’encefalo ad esempio, utilizzano intense stimolazioni dei gradienti di campo magnetico che possono interferire con dispositivi cardiaci come un pacemaker (PM) e relative
guide anche quando sono collocate al di fuori della regione di
interesse cardiaca.
Gli standard di sicurezza degli impianti di RM dell’ISPESL rappresentano linee guida che recepiscono la complessa normativa vigente1, e prevedono un’accurata valutazione delle controindicazioni assolute e relative all’esposizione RM dei pazienti mediante un questionario che deve essere compilato dal medico o da un suo delegato prima della procedura. È importante che il personale dedicato alla valutazione del paziente sia
esperto e controlli direttamente la presenza di oggetti ferromagnetici sul paziente prima dell’ingresso in sala con particolare attenzione ai pazienti ricoverati che possono avere cateteri per infusione/monitoraggio emodinamico (Swan-Ganz), stimolatori provvisori, elettrodi non compatibili con RM che possono provocare non soltanto effetti indesiderati al paziente, ma
indurre artefatti nella ricostruzione delle immagini che rendono inutile l’esame.
CONTROLLO DEI PARAMETRI VITALI IN RISONANZA
MAGNETICA
CERTIFICAZIONE DI SICUREZZA RELATIVA
ALL’IMPIEGO DI DISPOSITIVI CARDIOVASCOLARI
IN RISONANZA MAGNETICA
Il segnale elettrocardiografico è fortemente disturbato dal cosiddetto effetto idro-magneto-dinamico, una distorsione del segnale indotta dal campo magnetico del sangue circolante immerso nel campo magnetico statico, al quale si aggiungono,
nel corso dell’esame, le distorsioni di segnale indotte dagli impulsi di RF e di gradiente. Per tale motivo negli scanner moderni viene utilizzato un sistema di monitoraggio vettocardiografico, meno sensibile agli artefatti, indispensabile alla sincronizzazione delle immagini nella diagnostica di RM cardiaca. Il
campionamento del segnale ECG è comunque disturbato ed
impedisce una valutazione corretta delle alterazioni della ripolarizzazione. Nei PM, nei defibrillatori impiantabili (ICD) e nei
loop recorder la distorsione del segnale ECG può provocare disturbi nel sensing del ritmo e nella registrazione ed analisi delle aritmie. Per tali motivi il campionamento vettocardiografico
utilizzato per generare le immagini non è considerato un valido monitoraggio clinico e dovrebbero essere utilizzati monitoraggi ECG dedicati che però sono costosi e presentano analoghi limiti di compatibilità. I sistemi di monitoraggio della pressione arteriosa semi-automatica, della saturimetria e del respiro non sono soggetti ad artefatti e sono presidi di comune utilizzo per il controllo dei pazienti più impegnati. Protocolli di rianimazione al di fuori della sala magnete devono garantire l’accesso ad un’area dedicata alla rianimazione in meno di 2 min
dal riscontro dell’interruzione delle funzioni vitali. L’impiego di
defibrillatori manuali o semi-automatici all’interno della sala
magnete deve essere evitato perché l’esposizione di questi dispositivi al campo magnetico statico può inattivarne le funzioni e per il rischio connesso ai materiali costruttivi, in parte ferromagnetici. Il monitoraggio delle funzioni vitali e personale
certificato ALS dovrebbe essere sempre a disposizione in caso
di programmi dedicati a RM cardiaca o a pazienti in condizioni
cliniche di particolare gravità sottoposti a procedure diagnostiche non cardiache.
In caso di pazienti portatori di dispositivi cardiaci deve essere accuratamente valutato il rapporto rischio/beneficio della
RM sulla base del principio del primum non nocere, ricorrendo
anche al rinvio dell’esame fino alla raccolta di dati certi per garantire la sicurezza della procedura o al ricorso ad altra metodica diagnostica.
SELEZIONE DEI PAZIENTI
I criteri di classificazione e la terminologia relativa alla certificazione di sicurezza dei dispositivi cardiovascolari in RM si sono
modificati nel corso dell’ultimo decennio e non sono omogenei
tra Nord-America ed Europa. Nel 1997 la Food and Drug Administration (FDA) ha proposto l’impiego di termini come “MR
safe” e “MR compatible”. Per MR safe si intendeva un dispositivo di cui era stata documentata la sicurezza di impiego in ambiente RM ma che poteva dar luogo ad artefatti di immagine,
mentre per MR compatible si intendeva un dispositivo che garantiva anche dall’induzione di artefatti di immagine e che non
veniva danneggiato dal campo magnetico. Questa classificazione si è dimostrata ambigua ed insufficiente a garantire la sicurezza dei pazienti e per tale motivo l’American Society for Testing and Materials International (ASTM) ha introdotto nel 2006
nuove definizioni di “MR safe”, “MR conditional” e “MR unsafe”2,3 (Tabella 1). I vecchi dispositivi non sono stati riclassificati
con il nuovo nomenclatore e così esistono dispositivi con classificazioni dello stesso tipo ma con caratteristiche diverse. Nel-
Tabella 1. Classificazione dei dispositivi esposti a risonanza magnetica
(RM) secondo l’American Society for Testing and Materials International.
Vecchia nomenclatura
– RM safe: il dispositivo, quando utilizzato in condizioni ben determinate e che non sono generalizzabili, ha dimostrato di non presentare rischi per il paziente o ad altri ma può interferire con la
qualità delle immagini acquisite.
– RM compatible: il dispositivo, quando utilizzato in condizioni ben
determinate e che non sono generalizzabili, ha dimostrato di non
presentare rischi per il paziente, di non interferire con la qualità
delle immagini, di non essere danneggiato dalla RM.
Nuova nomenclatura
– RM safe: dispositivo senza rischi in qualunque ambiente RM, privo
di proprietà di conduzione, di ferromagnetismo (es. piastra di plastica di Petri).
– RM conditional: il dispositivo, quando utilizzato in condizioni ben
determinate e che non sono generalizzabili (intensità di campo statico, di gradiente, di radiofrequenza, di specific absorption rate, di
regione di interesse), ha dimostrato di non presentare rischi per il
paziente.
– RM unsafe: un dispositivo pericoloso in qualunque ambiente RM
(es. forbici metalliche).
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la nuova classificazione il termine MR safe definisce un oggetto non metallico e non magnetico che non ha proprietà di conduzione come quelle della plastica. MR conditional definisce un
oggetto che a determinate condizioni di intensità di campo magnetico statico, di campi magnetici di gradiente, di RF e di SAR
non presenta rischi significativi. È la condizione operativa necessaria per i PM dotati di caratteristiche strutturali che consentono l’esecuzione di alcune procedure di RM quando vengano soddisfatti i prerequisiti per i quali il PM è stato testato.
scanner (intensità del campo statico, RF, SAR) (Tabella 3). Nella
valutazione del rapporto rischio/beneficio dello studio deve essere considerata la qualità complessiva delle immagini che può
pregiudicare l’accuratezza diagnostica della RM in particolare
nel caso di ICD e di PM convenzionali con impianto nell’emitorace sinistro, come documentato in una recente serie relativa a
pazienti portatori di ICD o PM convenzionali studiati con RM
cardiaca5. Nella Tabella 4 è riassunto il rapporto tra alcune variabili cliniche e la qualità attesa della RM utile nella valutazione del rapporto rischio/beneficio dell’esame, in particolare nel
caso di RM cardiaca.
PACEMAKER
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I pazienti portatori di PM o di ICD nel mondo sono circa 5 milioni e si calcola che il 50% di loro potrebbe avere la necessità
di diagnostica RM nel corso della vita del PM.
La grande maggioranza degli incidenti mortali relativi all’esecuzione di esami di RM in pazienti portatori di PM si riferisce a situazioni in cui il paziente è stato introdotto nello scanner senza che fosse stato rilevato il PM, in assenza di monitoraggio ECG e dei parametri vitali. Le modalità dell’evento sono
in genere descritte senza indispensabili riferimenti alla tipologia
del PM, alle caratteristiche dello scanner, delle sequenze impiegate e della regione di interesse oggetto dell’esame. Nei più
di 1000 pazienti con PM o ICD sottoposti a RM in vari distretti, incluso quello cardiovascolare, in regime di accurato controllo cardiologico prima, durante e dopo lo studio, non si sono registrati eventi avversi. La recente introduzione in commercio di PM disegnati per ridurre i rischi relativi all’esposizione alla RM ha esteso ancora di più le potenziali aree di utilizzo
della RM in pazienti portatori di PM.
La recente nomenclatura ASTM2,3 definisce come conditional i PM che consentono l’esecuzione di RM in determinati distretti (escluso il torace), in condizioni definite di intensità di
campo, di impulsi di RF utilizzati e di esposizione termica,
espressa come W/kg in unità SAR. Lo studio del distretto cardiovascolare è escluso dalle specifiche di sicurezza e deve essere concordato di volta in volta rispetto al rapporto rischio/beneficio dell’esame con esplicito consenso informato dedicato
alla procedura. Il position paper europeo pubblicato nel 20084
e recenti esperienze di singoli centri relative allo studio con RM
cardiaca di pazienti con PM ed ICD non conditional 5 consentono di proporre una stratificazione di rischio relativa all’esame
(Tabella 2) che tiene conto di variabili cliniche (dipendenza dal
PM) e tecniche (distretto da indagare, PM conditional o tradizionale). In ogni caso devono essere rispettate le procedure di
sicurezza generale relativa a: consenso informato, presenza di
elettrofisiologo per programmazione pre e controllo post, presenza di personale qualificato ALS, controllo periprocedurale
dei parametri vitali, rispetto delle condizioni di sicurezza dello
Riscaldamento degli elettrodi
Uno degli effetti teorici più temuti è quello relativo al riscaldamento degli elettrodi ed in particolare dell’area di contatto tra
la punta ed il miocardio, indotto dagli impulsi di RF e di gradiente necessari per generare le immagini. Tale riscaldamento
può indurre danno termico diretto al miocardio e modificare significativamente la soglia di cattura e di sensing, sia in acuto
che a distanza dalla procedura. Si sono osservate significative
differenze tra il riscaldamento osservato in esperimenti in vitro
ed in vivo con minore effetto termico nei pazienti per la possi-
Tabella 2. Profilo di rischio in relazione alla tipologia di pacemaker
(PM)/defibrillatore impiantabile (ICD) e del distretto interessato dall’imaging.
Preparazione del paziente
– Consenso informato con esplicito riferimento al rapporto rischio/beneficio della procedura
– Personale medico e/o infermieristico con certificazione ALS presente durante l’esame
– Cardiologo per il monitoraggio dei problemi di ritmo
– Programmatore PM/ICD
– Monitoraggio parametri vitali RM-compatibile (ECG, saturimetro,
pressione arteriosa non invasiva, sensore per frequenza respiratoria)
– Contatto audio-visivo
– Carrello di emergenza con monitor-defibrillatore in area dedicata
adiacente allo scanner
Rischio basso
Rischio elevato
Rischio molto elevato
Paziente non
PM-dipendente
PM conditional
Distretto
non toracico
Paziente non
PM-dipendente
PM non conditional/ICD
Distretto non toracico
Paziente PM-dipendente
PM non conditional/ICD
Distretto toracico
(cardio-RM)
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Tabella 3. Procedure relative all’esecuzione della risonanza magnetica
(RM) in pazienti portatori di pacemaker (PM)/defibrillatore impiantabile (ICD).
Programmazione della procedura
– Indicazione condivisa da radiologo e cardiologo, in assenza di alternative
– Consulenza cardiologica, finalizzata alla dipendenza o meno da PM
– Rivalutazione del profilo di rischio
– Programmazione coordinata cardio-radiologica dell’esame
– Esecuzione in Centri di riferimento
Tecnica di acquisizione RM
– Intensità di campo ≤1.5T, SAR ≤2 W/kg
– Ridurre al minimo il numero e la durata delle sequenze
– Preferire bobine volumetriche a quelle di superficie
Tecniche di preparazione del PM
– Impianto di almeno 4-8 settimane
– Interrogazione elettrofisiologica del PM prima e dopo la procedura
– Monitoraggio parametri vitali (ECG, pressione arteriosa incruenta, frequenza respiratoria, saturimetria) fino al controllo postprocedura
– PM programmato in off (pazienti non PM-dipendenti); sensing:
OAO, OVO, ODO o con output sotto soglia di cattura
– Polarità degli elettrocateteri riprogrammata a bipolare
– Disabilitazione delle funzioni accessorie: risposta a magnete, isteresi, frequenza ventricolare, switch mode e cattura
– PM programmato in modalità asincrona nei pazienti PM-dipendenti
(VOO-DOO)
– ICD programmato in terapia off
– Controllo delle soglie di sensing e di stimolazione e riprogrammazione originale del PM al termine dell’esame
– Controllo del PM dopo 1 settimana ed a 3 mesi
RM NEI PORTATORI DI DISPOSITIVI MECCANICI CARDIOVASCOLARI
Tabella 4. Rapporto tra variabili cliniche e qualità attesa della risonanza magnetica (RM).
Variabili cliniche
Apnea espiratoria
Aritmie/FA
IRC (VFG <30 ml/min)
NYHA >II
PM non conditional/
ICD emitorace sinistro
Claustrofobia
RM scadente
RM ottimale
No
Sì
Sì
Sì
Sì
Sì
No
No
No
No
Sì
No
FA, fibrillazione atriale; ICD, defibrillatore impiantabile; IRC, insufficienza renale cronica; PM, pacemaker; VFG, velocità di filtrazione glomerulare.
bile interferenza causata dal flusso ematico e dalla capsula fibrotica che avvolge la punta del catetere6,7. Gli elettrodi RM
conditional sono stati progettati per ridurre l’effetto termico indotto da RF e gradienti quando vengano rispettati i limiti di SAR
<2 W/kg8. Gli elettrodi degli impianti ICD sono potenzialmente più esposti agli effetti termici per la particolare configurazione strutturale, anche se non si sono misurate differenze significative in vitro9.
Stimolazione cardiaca involontaria
Gli impulsi di RF e di gradiente possono dar luogo a campi elettromagnetici condotti al miocardio dagli elettrodi con effetti
aritmici anche gravi (tachicardia/fibrillazione ventricolare). La
suscettibilità a questi effetti dipende dall’intensità del campo
magnetico statico (1.5T, 3T), dall’area di interesse oggetto dell’esame (torace, encefalo, arti), dalla velocità di variazione del
gradiente delle sequenze utilizzate (slew rate 200T/m/s, modalità operativa = normale o di primo livello). Nei PM conditional e nelle esperienze più recenti condotte in PM convenzionali non si sono osservati casi di stimolazione cardiaca involontaria5,8.
Interferenze con la funzionalità del pacemaker
Nel contesto del campo magnetico statico di elevata intensità
di uno scanner moderno, il comportamento dell’interruttore ad
induzione magnetica (reed switch) di cui sono dotati i PM non
è prevedibile: se nello scanner l’interruttore resta aperto in stimolazione sincrona gli impulsi di gradiente possono inibire il
PM con conseguenze gravi (asistolia) in caso di pazienti PM-dipendenti, se viceversa il circuito si chiude in stimolazione asincrona si possono indurre condizioni di ritmo competitivo (ritmo
spontaneo e stimolazione fissa del PM) con rischi relativi a possibili tachiaritmie. Nei PM RM conditional di nuova generazione l’interruttore ad induzione magnetica reed switch è stato
sostituito con sensori Hall che sono trasduttori dal comportamento meglio prevedibile quando esposti a campi magnetici
statici. Con tali dispositivi è possibile programmare il PM in modalità asincrona senza interferenze significative nel caso di pazienti PM-dipendenti, mentre è possibile utilizzare la modalità
di non stimolazione nei pazienti non PM-dipendenti8.
Reset elettrico
Il reset elettrico rappresenta una modalità di emergenza comune a tutti i PM in caso di default imprevisto della batteria a
causa delle interferenze di un campo magnetico o di esauri-
mento della carica. In caso di reset elettrico il PM si programma in modalità VVI con frequenza di stimolazione predeterminata dal fabbricante. Nel caso di reset elettrico indotto dall’esposizione al campo magnetico statico della RM si possono
verificare condizioni di rischio a seconda dell’apertura o chiusura dell’interruttore magnetico del PM che condiziona modalità di stimolazione sincrona, con rischi di asistolia nei pazienti
PM-dipendenti, o asincrona, con rischio di ritmo competitivo e
induzione di tachiaritmie. Nei pazienti portatori di ICD il reset
elettrico indotto dal campo magnetico può interferire con la
programmazione prestabilita prima dell’esame che in genere
prevede la disattivazione della modalità terapeutica. L’incidenza di reset elettrico riportata in letteratura per pazienti con PM
convenzionali esposti a RM è di circa 6%10.
DEFIBRILLATORI
Nonostante la significativa riduzione delle dimensioni e del peso degli ICD di ultima generazione, le forze di torsione e di attrazione del campo magnetico statico sono di 10 volte superiori
a quelle di un PM comune. Nelle piccole serie di pazienti esposti deliberatamente a RM non si sono osservati eventi avversi né
alterazioni significative del funzionamento del dispositivo5,9,11,
mentre sono documentati eventi avversi e malfunzionamenti
in caso di esami eseguiti inavvertitamente senza procedure di sicurezza12. In una serie recente è stata valutata la problematica
relativa alla qualità delle immagini in 10 pazienti con ICD sottoposti a RM cardiaca: in tutti, la RM cardiaca è risultata di qualità inadeguata per artefatti5. È stato recentemente messo in
commercio in alcuni paesi un dispositivo ICD (Biotronik, Lumax
740) definito dal fabbricante RM conditional. Non sono attualmente disponibili pubblicazioni relative all’impiego clinico né
informazioni relative alle modalità di validazione del dispositivo
in ambito RM.
Dal punto di vista teorico, il campo magnetico statico può
saturare il trasformatore dell’ICD inibendone le capacità di carica dei condensatori e quindi l’efficacia terapeutica in caso di
aritmia. Sono documentati casi di completa e permanente inattivazione del dispositivo dopo RM13. Anche se queste esperienze si riferiscono a dispositivi oggi obsoleti e gli ICD di ultima generazione presentano una migliore protezione dei circuiti, dimensioni ridotte e materiali più compatibili, la diagnostica
con RM rappresenta anche oggi un rischio potenziale che non
deve essere sottostimato. Gli impulsi di gradiente e di RF possono indurre campi elettrici che interferiscono nelle capacità di
sensing e di interpretazione delle tachiaritmie. Per tale motivo
è opportuno disattivare la funzionalità terapeutica dell’ICD e
fare attenzione al possibile reset elettrico che può riattivare la
modalità terapeutica appena esclusa. In attesa dello sviluppo
di ICD con caratteristiche di maggiore sicurezza, è opportuno
limitare l’esecuzione di RM a casi particolari nei quali devono
essere prese in considerazione non soltanto le misure preventive generali per i PM, ma anche quelle relative alla qualità delle
immagini, soprattutto in caso di RM cardiaca.
DEFIBRILLATORI MANUALI E SEMI-AUTOMATICI
Non esistono defibrillatori manuali o semi-automatici compatibili con i campi magnetici statici attualmente in uso. Analogamente a quello che avviene per un ICD, l’esposizione al campo
magnetico statico di un defibrillatore manuale o semi-automaG ITAL CARDIOL | VOL 13 | OTTOBRE 2012
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A ROGHI
tico comporta in teoria la saturazione del trasformatore e l’inibizione della capacità di carica dei condensatori e quindi dell’efficacia terapeutica. Anche se l’impiego del defibrillatore al di
fuori della linea dei 5 Gauss è probabilmente meno disturbato
rispetto all’isocentro del magnete, non esistono documentazioni relative alla sicurezza e all’efficacia del suo impiego in queste condizioni, mentre sono descritti casi di effetto missile di
defibrillatori introdotti vicino al magnete in corso di rianimazione cardiopolmonare.
ELETTROCATETERI
Gli elettrocateteri lasciati in situ dopo l’espianto di PM o ICD
possono rappresentare un problema relativo al riscaldamento e
alla stimolazione elettrica indotta dagli impulsi di gradiente e RF.
Particolare rischio termico è rappresentato dal punto di rottura
degli elettrocateteri fratturati. Non esiste letteratura relativa ad
esperienze di RM con elettrocateteri in situ. Le procedure di sicurezza proposte sono le stesse indicate per pazienti con PM
non conditional3,4.
MONITORAGGIO EMODINAMICO (SWAN-GANZ),
PACEMAKER PROVVISORIO, ELETTRODI EPICARDICI
I cateteri venosi per il monitoraggio emodinamico con sistemi
di termodiluizione (Swan-Ganz) non sono in genere dotati di
proprietà ferromagnetiche ma possono includere materiali con
proprietà elettriche conduttive con effetti termici sui tessuti
adiacenti, incluso il miocardio. Nel 1988 è stato riportato un
caso di fusione di un catetere di Swan-Ganz nel punto di inserzione percutanea in corso di RM, attribuito al riscaldamento delle spirali in rame contenute nel catetere. Più recentemente, nel nostro Laboratorio abbiamo osservato artefatti significativi in corso di RM cardiaca risolti con il ritiro del catetere dalle camere cardiache.
Gli elettrocateteri transvenosi temporanei possono andare
incontro a significativo riscaldamento durante RM14. Non esiste
letteratura relativa all’impiego di PM temporanei in RM. Considerate le caratteristiche tecniche dei PM temporanei e degli
elettrocateteri sembra opportuno sconsigliarne l’impiego durante RM.
In una piccola serie relativa a 51 pazienti, gli elettrodi epicardici rimasti in situ dopo intervento non hanno dato luogo
ad eventi avversi durante RM15.
LOOP RECORDER
I sistemi di registrazione dell’ECG sottocutanei sono caratterizzati da due elettrodi e da una memoria solida con scarse
proprietà ferromagnetiche che non danno luogo a significativi effetti termici o di torsione meccanica. Al momento attuale, un solo sistema in commercio risulta classificato come RM
conditional (Reveal Plus Insertable Loop Recorder, Medtronic)
mentre analoghi sistemi di monitoraggio del ritmo non sono
stati ancora validati e pertanto sono classificati come unsafe
(Confirm Implantable Cardiac Monitor, St. Jude Medical). Sono state descritte distorsioni del segnale ECG durante RM che
possono essere classificate erroneamente come bradi- o tachiaritmie16. È opportuno scaricare la memoria del dispositivo
prima della RM. In qualche caso (RM cardiaca), il dispositivo
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G ITAL CARDIOL | VOL 13 | OTTOBRE 2012
può indurre la formazione di artefatti che compromettono la
qualità delle immagini.
STENT CORONARICI
La maggior parte degli stent coronarici e di quelli impiegati in
distretti vascolari periferici è composta di leghe di acciaio, di nitinolo o di composti a base di platino, cobalto, oro, tantalo ed
altro con scarse o nulle proprietà ferromagnetiche. Le modalità di rilascio dello stent contro la parete del vaso ne consolidano l’ancoraggio e rendono possibile l’impiego immediato di RM
senza attendere l’ulteriore assorbimento dello stent nella parete vascolare che si realizza nelle 6-8 settimane successive.
STENT AORTICI
La maggior parte delle protesi endovascolari aortiche è costituita da materiali non ferromagnetici che consentono un’adeguata visualizzazione con RM. Alcune protesi hanno componenti
metalliche che possono dare luogo ad artefatti che rendono inutilizzabile la RM per la valutazione endoluminale e delle strutture anatomiche adiacenti o rappresentare una controindicazione
assoluta per il rischio teorico di migrazione e danno vascolare.
Queste considerazioni sono valide anche per la maggior parte
degli stent periferici. Nei casi dubbi o dove si evidenzino proprietà ferromagnetiche sembra prudente differire l’esame di 6
settimane a meno che non esistano condizioni di urgenza clinica per i quali rivalutare il rapporto rischio/beneficio.
FILTRI CAVALI
La maggior parte dei filtri della vena cava inferiore sono composti di materiali non ferromagnetici e vengono ancorati alla
parete vascolare durante la procedura di impianto. Nel corso
delle settimane successive il dispositivo viene integrato nella parete vascolare. I filtri cavali sono classificati come RM safe o conditional e non è necessario attendere dopo l’impianto per procedere alla RM con l’eccezione dei dispositivi più vecchi per i
quali è consigliato attendere 6 settimane.
OCCLUSORI (AURICOLARI, FOSSA OVALE
[AMPLATZER], DIFETTO INTERVENTRICOLARE,
DOTTO ARTERIOSO)
La maggior parte dei sistemi di occlusione cardiaca per via percutanea sono costituiti di materiale non ferromagnetico come
nitinolo, titanio, acciaio. La maggior parte dei sistemi di chiusura cardiaca tipo Amplatzer è stata classificata come MR safe
o conditional ed i pazienti possono essere sottoposti a RM senza particolari restrizioni. L’esperienza con occlusori auricolari è
meno diffusa ma si sono già documentati studi con RM 3T senza complicazioni: sembra prudente differire di 6 settimane la
RM in caso di studio elettivo.
PROTESI VALVOLARI CARDIOCHIRURGICHE, ANELLI
PER VALVULOPLASTICA, PUNTI STERNALI
Le protesi valvolari biologiche sono costruite da materiali in larga parte non ferromagnetici con l’eccezione di piccole parti me-
RM NEI PORTATORI DI DISPOSITIVI MECCANICI CARDIOVASCOLARI
talliche del telaio. Le protesi valvolari meccaniche sono costituite da materiali come titanio, carbonio, nitinolo, acciaio con
scarse o nulle proprietà ferromagnetiche. Gli anelli per valvuloplastica possono avere parti metalliche di varia natura con componenti lievemente ferromagnetiche. I punti sternali sono in
genere costituiti di acciaio con scarse o nulle proprietà ferromagnetiche. Lo studio delle interazioni tra protesi valvolari ed
anelli per valvuloplastica ha evidenziato che le deboli forze esercitate dal campo magnetico statico sono largamente inferiori a
quelle emodinamiche e meccaniche indotte dal cuore battente. Pertanto non esistono controindicazioni all’impiego della
RM in pazienti portatori di protesi valvolari o di anelli per valvuloplastica.
PROTESI VALVOLARI PERCUTANEE
Le protesi valvolari aortiche per impianto percutaneo attualmente disponibili sono costituite di nitinolo autoespandibile
(CoreValve, Medtronic) o acciaio (Sapien, Edwards). Sono state pubblicate recenti esperienze di impianto di CoreValve con
tecnica RM in tempo reale nell’animale17 che documentano la
fattibilità della procedura senza apparenti effetti collaterali avversi. L’impiego di materiali non ferromagnetici e di tecniche di
ancoraggio a strutture cardiovascolari come l’anulus e la parete aortica dovrebbe garantire la compatibilità con la RM, ma in
assenza di esperienze pubblicate sembra prudente differire di
qualche settimana l’impego diagnostico elettivo.
CONCLUSIONI
L’estensione del ricorso alla terapia elettrica in un numero crescente di cardiopatie da un lato, il rilevante contributo diagnostico della RM in moltissime patologie dall’altro, obbligano il
cardiologo ad acquisire le competenze necessarie a selezionare con cura i pazienti potenziali candidati ed a svolgere senza
incidenti le procedure di diagnostica RM con la stretta collaborazione del radiologo, sia per la valutazione del rischio/beneficio dell’esame che per l’identificazione delle procedure tecniche
mirate al contenimento dei rischi. Una soluzione opportuna
può essere quella di sviluppare sistemi di rete hub and spoke
dove i pazienti più complessi possano utilizzare la competenza
dei Centri di maggiore esperienza.
SITI WEB CONSIGLIATI
1. www.MRIsafety.com. Frank Shellock ha dedicato 25 anni di lavoro per costruire un sito che contiene numerose informazioni relative alla sicurezza delle procedure di RM ed una lista di dispositivi
medicali dei quali viene definito il grado di compatibilità con la RM
in funzione della nomenclatura dell’American Society of Testing and
Materials International, lista che viene continuamente aggiornata
secondo i dati di letteratura disponibili e le disposizioni delle Autorità competenti. L’accesso è gratuito e fornisce un buon numero
di dispositivi elencati per tipologia con inquadramento safe, conditional e unsafe.
2. www.scmr.org. Il sito della Society of Cardiac Magnetic Resonance Imaging offre numerosi link utili di tipo educazionale ed anche dei principali laboratori di RM cardiaca attivi nel mondo.
3. www.FDA.gov/cdrh/safety/mrisafety.html. Il sito della Food and
Drug Administration rappresenta un’autorevole fonte di informazioni relative alla sicurezza dei dispositivi medici esposti alla RM.
4. www.ipacemaker.com. Sito web a pagamento: contiene le
principali caratteristiche relative ad un esteso catalogo di vecchi e
nuovi PM delle principali aziende che include, per i più moderni, anche le eventuali caratteristiche di compatibilità RM (conditional).
RIASSUNTO
La diagnostica con risonanza magnetica (RM) presenta vantaggi
propri per l’elevata risoluzione spaziale e la capacità di differenziazione tissutale che la rendono molto utile nella diagnostica medica
anche per l’impiego di energie biologicamente inerti e l’uso di
mezzo di contrasto non nefrotossico. L’estensione crescente delle
indicazioni all’impiego diagnostico della RM in tutti i settori della
medicina da un lato e il crescente numero di pazienti cardiopatici
portatori di dispositivi meccanici di varia natura dall’altro, rende necessaria un’accurata disamina della compatibilità dei dispositivi con
i campi magnetici di comune impiego, finalizzata a dare strumenti
di orientamento pratico per consentire l’accesso alla diagnostica in
condizioni di sicurezza. La rilevanza della problematica è documentata dall’impegno dell’industria elettromedicale nella produzione di pacemaker magneto-compatibili che andranno a sostituire
nel medio periodo l’intera gamma di modelli attualmente disponibili. È indispensabile che vengano discussi non soltanto gli aspetti
relativi alla sicurezza della procedura ma anche quelli relativi all’eventuale deterioramento della qualità delle immagini indotte
dai dispositivi che può rendere inutile l’esame.
Parole chiave. Pacemaker; Protesi valvolare; Risonanza magnetica; Stent.
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