MR検査を受ける患者の誘導高周波磁場：リスク評価のための洞察

Induced radiofrequency fields in patients undergoing MR examinations: insights for risk assessment.

抄録

目的:

磁気共鳴（MR）検査を受ける患者に誘導される高周波（RF）のE-フィールドとB1+rmsフィールドを特徴づけ、定量化すること、インプラントの有無にかかわらず患者のRF加熱リスクの側面についてガイダンスを提供すること、インプラントの有無にかかわらず患者のRF加熱リスクを決定するための現行のISO、IEC、ASTM規格における安全性評価の長所と短所について議論することである。

PURPOSE: To characterize and quantify the induced radiofrequency (RF) E-fields and B1+rms fields in patients undergoing magnetic resonance (MR) examinations; to provide guidance on aspects of RF heating risks for patients with and without implants; and to discuss some strengths and limitations of safety assessments in current ISO, IEC, and ASTM standards to determine the RF heating risks for patients with and without implants.

方法:

10個の2ポート鳥かご型RFコイルを頭部から足元の撮像ランドマークまで全偏光空間で照射した仮想集団の高解像度患者モデルと、ASTMの代用ファントムを用いて、1.5Tおよび3T MR検査時の誘導E磁場とB1+rms磁場を数値的に推定した。

METHODS: Induced E-fields and B1+rms fields during 1.5T and 3T MR examinations were numerically estimated for high-resolution patient models of the Virtual Population exposed to ten two-port birdcage RF coils from head to feet imaging landmarks over the full polarization space, as well as in surrogate ASTM phantoms.

結果:

1.5Tでは3.5μT、3Tでは2μTを超えるB1+rmsのワーストケース被曝は、通常動作モードでのすべてのMR検査で考慮する必要がある。異なる臨床シナリオにおける代表的な誘導電界と比吸収率（SAR）の分布により、高被曝と低被曝の臨床的要因を迅速に推定することができます。B1シミングは，インプラントの軌道に沿ってE-フィールドを+6dB強化することができる。ASTMファントムに誘導されるE-fieldsの分布と大きさは、臨床曝露とは異なり、典型的なインプラントの位置に対して必ずしも保守的ではない。

RESULTS: Worst-case B1+rms exposure greater than 3.5µT (1.5T) and 2µT (3T) must be considered for all MR examinations at the Normal Operating Mode limit. Representative induced electric (E)-field and specific absorption rate (SAR) distributions under different clinical scenarios allow quick estimation of clinical factors of high and reduced exposure. B1 shimming can cause +6dB enhancements to E-fields along implant trajectories. The distribution and magnitude of induced E-fields in the ASTM phantom differ from clinical exposures and are not always conservative for typical implant locations.

結論:

患者モデルの磁場分布を凝縮して視覚化することでリスクを迅速に評価し、ASTMファントムに誘導される磁場と比較した。患者モデルの誘導E-フィールドは、場合によってはASTMファントムの代替E-フィールドを大幅に上回ることがある。ASTMF2182規格の最近の19e2改訂版では、ASTMの試験条件と生体内の接線E-fieldsの関係を数値などで確立することを要求することで、以前のバージョンの主な欠点を解決しました。この要求により、パッシブ・インプラント用のASTM規格で定義されている主要な方法と、アクティブ・インプラント医療機器用のISO10974規格で定義されている方法との整合性が図られている。

CONCLUSIONS: Field distributions in patient models are condensed, visualized for quick estimation of risks, and compared to those induced in the ASTM phantom. Induced E-fields in patient models can significantly exceed those in the surrogate ASTM phantom in some cases. In the recent 19e2 revision of the ASTMF2182 standard, the major shortcomings of previous versions have been addressed by requiring that the relationship between ASTM test conditions and in vivo tangential E-fields be established, e.g. numerically. With this requirement, the principal methods defined in the ASTM standard for passive implants are reconciled with those of the ISO10974 standard for active implantable medical devices.