Scopri Come Funziona la Gabbia di Faraday per Risonanza Magnetica e Perché è Cruciale!

Elemento necessario per l’installazione di una Risonanza Magnetica è la Gabbia di Faraday. Per garantire il corretto funzionamento delle apparecchiature di risonanza magnetica è essenziale installare una gabbia di Faraday con specifici requisiti di efficienza nella schermatura RF e che rispetti tutte le normative vigenti. Una schermatura non adeguata può creare problemi sia nella diagnostica che nel funzionamento stesso dell’apparecchiatura RMN.

Cos'è una Gabbia di Faraday e Come Funziona in Risonanza Magnetica

In ambienti come la risonanza magnetica, dove vengono generati e misurati campi elettromagnetici, è necessario avere un ambiente privo di sorgenti non governabili che andrebbero a inficiare la misura. Per attenuare il più possibile questi segnali, l'ambiente è posizionato all'interno di una gabbia di Faraday che fa da schermo. I materiali e la tipologia di costruzione sono diversi, ma il fine è quello di attenuare i disturbi in modo che essi siano trascurabili ai fini della misura.

L' efficienza di schermatura indica la capacità di un materiale o di una struttura di ridurre o attenuare la propagazione dell'onda elettromagnetica. Migliore è la capacità di attenuazione della gabbia di Faraday, migliore è l'efficienza di schermatura che viene definita come il rapporto tra l’intensità del campo presente in un dato punto e l’intensità del campo nello stesso punto in presenza di un determinato schermo elettromagnetico. La misura viene espressa in decibel dB.

Progettazione e Realizzazione delle Gabbie di Faraday

PO.LO. Srls, grazie all’esperienza decennale nel settore dei suoi componenti, propone la progettazione e realizzazione di Gabbie di Faraday sia per magneti permanenti (tra 0,2 e 0,5 Tesla è l’intensità di una RM a basso campo) che per magneti superconduttori (tra 1 e 3 Tesla è l’intensità di una RM ad alto campo), mettendo a disposizione del cliente ampie conoscenze tecniche ed operative delle metodiche diagnostiche ottimizzando la funzionalità dei siti nel pieno rispetto delle normative vigenti, con soluzioni flessibili e di alta qualità. Forniamo la progettazione architettonica e tecnica 3D, facendo attenzione alle esigenze del cliente senza dimenticare il comfort del paziente. Il committente avrà un unico interlocutore a cui fare riferimento, dalla fase di progettazione alla realizzazione degli impianti e dei locali fino a completamento con collaudo finale.

La progettazione della giusta soluzione di schermatura RF è una scienza esatta che richiede una vasta conoscenza ed esperienza in tutte le fasi della progettazione, produzione, installazione e collaudo della schermatura.

Materiali e Struttura

Le gabbie di Faraday progettate, realizzate e installate da SSP s.r.l. per magneti di basso e alto campo (fino a 3 Tesla) sono costituite da pannelli rigidi di dimensioni variabili a seconda delle esigenze. Queste gabbie sono attualmente il miglior prodotto sul mercato. Queste schermature sono delle strutture rigide, autoportanti, meccanicamente ed elettricamente isolate dalle pareti strutturali esistenti. Queste schermature sono delle strutture rigide, autoportanti, meccanicamente ed elettricamente isolate dalle pareti strutturali esistenti.

Superiore a 90dB per gabbie con magneti “permanenti”
Superiore a 110dB (fino a 130dB) per gabbie con magneti “super conduttori”

SSP s.r.l. offre diversi modelli di gabbie di Faraday, progettati per soddisfare le specifiche richieste dei vari costruttori di tomografi RM e per rispondere alle esigenze estetiche dei clienti. Ad oggi, SSP ha realizzato oltre 300 gabbie nella propria officina, installandole sia in Italia che all’estero, per applicazioni sia ad alto che a basso campo.

Test di Efficienza della Schermatura

Per verificare il perfetto funzionamento della gabbia di Faraday si effettua quindi il test dell'efficienza di schermatura secondo lo standard internazionale IEEE std 299. Questo ha lo scopo di uniformare la procedura di misura dell'efficienza di schermatura di un ambiente schermato dai 9 kHz fino a 18 GHz (si può estendere il range in basso fino a 50 Hz e in alto fino a 100 GHz) per camere maggiori o uguali a 2m.

Il test prevede la generazione di un segnale noto dall'interno della camera schermata e la sua misura esternamente in modo da valutare di quanti dB è stato attenuato. La misura va effettuata in diversi punti in modo da testare tutte le pareti (pavimento e soffitto compresi), facendo particolare attenzione ai punti critici quali gli honeycomb, i pannelli tecnici, le giunzioni tra i pannelli metallici che costituiscono la struttura, la porta di ingresso ecc.

Frequenze e Antenne Utilizzate nei Test

È necessario prestare particolare attenzione al range delle frequenze e alle antenne da utilizzare nei test:

Low range (9kHz - 16 MHz): si utilizzano antenne loop per la misura della componente magnetica
Resonant range (20 MHz - 300 MHz): si utilizzano antenne biconiche o dipoli per la misura della componente elettrica
High range (0.3 GHz - 18 GHz): si utilizzano antenne a dipolo fino a 1 GHz e poi antenne horn, sempre per la misura della componente elettrica

Per quanto riguarda le antenne, oltre a essere necessarie di varie geometrie (loop, dipoli, biconiche, horn), la normativa prevede di posizionarle in entrambe le polarizzazioni: orizzontale e verticale. In questo modo si allineano le linee di campo alle varie giunzioni metalliche verticali e orizzontali dello schermo e si massimizza la capacità di penetrazione dell'onda elettromagnetica evidenziando meglio eventuali spifferi nella schermatura.

Ogni gabbia ha le sue specifiche di attenuazione (molteplici valori di attenuazione su valori differenti di frequenza a seconda del campo di applicazione). Il risultato finale del test dell'efficienza di schermatura certifica il grado di attenuazione dell’ambiente schermante durante la sua fase di realizzazione.

Aggiornamenti e Adeguamenti

Nel corso degli anni gli adeguamenti delle Gabbie di Faraday in caso di upgrade del magnete o di sostituzione del magnete sono sempre più frequenti. La conoscenza delle varie tipologie del sistema schermante delle società di realizzazione e installazione di schermature RF, acquisita negli anni sul campo, ci consente di eseguire future implementazioni della Gabbia di Faraday tramite apertura e chiusura per l’uscita/ingresso del magnete. PO.LO. Srls ha particolare attenzione e cura di questo aspetto delle installazioni con adeguamento, garantendo l’efficienza del potere schermante della cabina RF e conservandolo nel tempo.

Schermatura Magnetica

La schermatura magnetica di un locale consiste, nell’installazione di particolari lastre di acciaio al silicio o ferro dolce sulle parti confinanti la sala RMN. PO.LO. slrs utilizza per la progettazione della schermatura magnetica per sistemi RMN il software “OPERA SIMULIA” Dassault Systèmes , leader mondiale nei software di simulazione relativi ai campi elettromagnetici, al fine di garantire il massimo contenimento del campo magnetico tenuto conto della specifica situazione del sito.

OPERA è un software per l'analisi a elementi finiti (FEA), che consente di eseguire simulazioni di sistemi elettromagnetici in due e tre dimensioni. La modellazione dei materiali e le procedure di risoluzione avanzate, permettono di eseguire studi dettagliati e la progettazione elettromagnetica per siti che impiegano magneti permanenti e per siti con bobine superconducenti. Abbiamo a nostra disposizione potenti workstation che permettono di effettuare la simulazione e l’ottimizzazione degli spessori degli schermi magnetici, in modo da confinare all’interno di superfici e volumi definiti il campo di induzione magnetica disperso generato dalle apparecchiature e garantirne l’omogeneità.

Tipologie di Schermature EMI/RFI a Gabbia di Faraday per Risonanza Magnetica (MRI)

Multi Shielding Box (MSB): Realizzata con pannelli schermanti modulari per offrire prestazioni di schermatura RF avanzate. Pannelli di fibra a media densità (MDF)/Acciaio con finiture in PVC.
Closed Shielding Box (CSB): Consente di ottenere lo stato dell’arte per una schermatura RF ed una soppressione del rumore acustico di comprovata qualità. Compensato/Alluminio con finiture in PVC.
Open Shielding Box (OSB): Adattabile a sale di qualsiasi dimensione. Componendo pannelli di dimensioni standard e personalizzati, costruiti in alluminio verniciato a polvere ed imbullonati in una struttura rigida, autoportante e dal montaggio versatile, la OSB può essere adattata a sale per Risonanza Magnetica di qualsiasi dimensione. Pannelli di lamiera forata consentono di avere un contatto visivo e verbale diretto con il paziente.
Welded Shielding Box (WSB): L’assemblaggio su misura consente di adattare la schermatura a sale di qualsiasi forma e dimensione. Pannelli di fibra a media densità (MDF)/Acciaio con finiture in PVC.

Porte e Finestre

La porta delle schermature è tipicamente realizzata in alluminio ed è progettata per far fronte a difficili condizioni operative senza subire deformazioni strutturali. Particolare attenzione è rivolta al sistema di contatti “sticky-finger” lungo tutto il perimetro della porta, che garantisce l’efficienza schermante nonché una adeguata protezione contro manomissioni e guasti accidentali. La porta ha un’apertura di 180° per facilitare l’accesso di barelle nella sala RM. È leggera, facilmente azionabile, richiede scarsa manutenzione ed ha eccellenti caratteristiche schermanti.

La finestra operatore (non necessaria sulla versione OSB) è realizzata con un doppio strato di rete in acciaio all’interno di un telaio metallico con relative lastre di vetro. Questa tecnica costruttiva riduce al minimo la distorsione dovuta all’effetto moiré e garantisce una visione molto nitida.