Gesundheitsrisiken für medizinisches Personal durch Magnetfelder in der Magnetresonanztomographie

Schlüsselwörter

MR-imaging - physics - safety

Einleitung

Die Magnetresonanztomografie (MRT) hat als eines der wichtigsten medizinischen bildgebenden Verfahren in den letzten Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung gewonnen [1] [2] [3]. In Deutschland wurden im Jahr 2019 je 1000 Einwohner 145 MRT-Untersuchungen registriert [4]. International sind derzeit schätzungsweise 50000 Magnetresonanztomografen im Einsatz [5]. Modense et al. schätzen eine Gesamtzahl von ca. 2000000 Mitarbeitern weltweit, die hohen statischen Magnetfeldern im Bereich der medizinischen MRT ausgesetzt sind [6]. Hierzu zählen nicht nur Radiolog*innen und Radiologieassistent*innen, sondern auch Anästhesist*innen, Pflegepersonal, technisches Personal und Reinigungskräfte [2]. Hinzu kommen Mitarbeiter*innen, die in Forschungseinrichtungen an MRT-Systemen arbeiten und Beschäftigte, die an der Montage und Wartung von MRT-Geräten beteiligt sind. Die am stärksten exponierte Gruppe sind Radiologieassistent*innen [7]. Auswirkungen auf das Personal, vor allem im Hinblick auf Langzeitwirkungen, sind jedoch teilweise nur gering erforscht. Um einen Überblick über diese Wirkungen zu geben und Forschungslücken aufzudecken, wurde eine systematisch Literaturrecherche durchgeführt.

Um störende, aber auch gesundheitsschädliche Wirkungen auf den menschlichen Organismus zu vermeiden, wurde die Richtlinie 2013/35/EU (RL 2013/35/EU) erlassen, in der die Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (elektromagnetische Felder) festgelegt sind. Langzeitwirkungen der Exposition gegenüber diesen Feldern wurden in dieser Richtlinie nicht berücksichtigt, da zum Zeitpunkt des Inkrafttretens diesbezüglich keine gesicherten wissenschaftlichen Erkenntnisse vorlagen. Durch das „Gesetz zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung bei der Anwendung am Menschen (NiSG)“ soll der Schutz und die Vorsorge vor schädlichen Wirkungen beim Betrieb von Systemen, die nichtionisierende Strahlung in der Heil- und Zahnheilkunde sowie zu gewerblichen Zwecken verwenden, gewährleistet und geregelt werden [8]. Dieses Gesetz findet unter anderem Anwendung für Anlagen welche elektrische, magnetische und elektromagnetische Strahlung in den Frequenzbereichen von 0 Hertz bis 300 Gigahertz zu medizinischen und gewerblichen Zwecken verwenden und regelt beispielsweise die Anforderungen der Anwender wie Notwendigkeit einer Approbation oder ein Fachkundenachweis. Nahezu alle nationalen und internationalen Bestimmungen zum Schutz vor elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern gehen auf Empfehlungen der ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection) zurück [9].

Eine der Grundlagen der RL 2013/35/EU stellt unter anderem der Forschungsbericht 400-D (FB 400-D) aus dem Jahr 2011 des Bundesministeriums für Arbeit- und Soziales (BMAS) dar [10]. Dieser gibt Grenzwerte und Auslöseschwellen für die Exposition gegenüber elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern an. Die im FB 400-D gesetzten Grenzwerte und Auslöseschwellen basieren in der Hauptsache auf dem Ziel, den menschlichen Körper vor unerwünschten Wirkungen durch elektromagnetische Felder zu schützen (Nervenstimulation, Gewebeerwärmung usw.). Diese Werte beziehen sich im Wesentlichen auf kurzfristige Interaktionen mit unterschiedlichen Arten elektromagnetischer Felder.

Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über den gegenwärtigen Stand der Forschung zu Auswirkungen der Exposition des menschlichen Körpers gegenüber hohen statischen und niederfrequenten Magnetfeldern sowie hochfrequenten elektromagnetischen Feldern. Im Fokus der Betrachtung steht die Exposition für Personal im Bereich der klinischen MRT-Bildgebung. Hier liegt die magnetische Feldstärke (magnetische Flussdichte) heutzutage üblicherweise bei 1,5T bis 3T. Im Forschungsbereich werden in Deutschland mittlerweile zehn Ultrahochfeld-Human-MRT im Bereich von 7T bis 9,4T betrieben, wobei 2017 ein erstes 7T-MRT-Gerät die klinische Zulassung erhalten hat und in der Krankenversorgung eingesetzt wird [11] [12] [13]. Im Bereich der Forschung liegen die magnetischen Flussdichten der MRT-Geräte (Experimental- und Kleintier-MRT) bei derzeit bis zu 17,6T [12]. Für die Magnetresonanzspektroskopie (MRS) werden magnetische Flussdichten bis zu 28T angegeben [10] [14].

In dieser Zusammenfassung wird der aktuelle medizinisch-wissenschaftliche Stand zu Wirkungen der Exposition gegenüber elektromagnetischen Feldern unter Berücksichtigung einer Langzeitexposition zusammengefasst. Hierbei liegt der Fokus auf den Beschäftigten im Bereich der klinischen Magnetresonanztomografie.

Methode der Recherche

In [Tab. 1] sind die Ein- und Ausschlusskriterien für die Literaturrecherche zusammengefasst.

Tab. 1 Ein- und Ausschlusskriterien der systematischen Literaturrecherche.

	Einschlusskriterien	Ausschlusskriterien
Sprache	Englisch, Deutsch	andere Sprachen
Zielgruppe	Humane Studien (Beschäftigte) oder (kombinierte Studien human/tierexperimentell)	rein tierexperimentelle Studien
Verfügbarkeit	Volltext ist verfügbar	Zugriff nur auf Titel oder Abstract

Da sich die Fragestellungen explizit auf Auswirkungen elektromagnetischer Felder auf den Menschen bzw. das medizinische Personal beziehen, wurde eine Einschränkung der Suche auf humane Studien bzw. kombinierte Studien (human/tierexperimentell) innerhalb der Zielgruppe durchgeführt. Die Artikel, die aufgrund dieser Einschränkung nicht in die Recherche aufgenommen wurden, wurden gesondert auf Relevanz geprüft. Wenn sich dort Erkenntnisse ergaben, die für diese Untersuchung von Bedeutung waren, werden diese im Abschnitt Diskussion kommentiert.

In [Tab. 2] sind die durchsuchten Datenbanken aufgeführt. In den Datenbanken wurde mittels Expertensuche (erweiterter Suche, Advanced Search) gesucht. Weiterhin wurden Boolesche Operatoren, eine Trunkierung, sowie Phrasen für die Suche verwendet.

Tab. 2 Ausgewählte Datenbanken.

Datenbank	URL	Datenbanktyp
Pubmed	https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/	Medizinische Datenbank mit Artikeln aus dem gesamten Bereich der Biomedizin (Zugang zu MEDLINE)
Cochrane Library	https://www.cochranelibrary.com/	Online-Bibliothek, umfasst drei wissenschaftliche Datenbanken (Systematic Reviews, Central Register of Controlled Trials und Cochrane Clinical Answers)
ClinicalTrials	https://www.ClinicalTrials.gov/	Datenbank klinischer Studien der U.S. National Library of Medicine

Das allgemeine Pico-Schema wurde modifiziert, um eine passende Suchmatrix für die zugrunde liegenden Fragestellungen zu erhalten ([Tab. 3]).

Tab. 3 Modifiziertes PICO-Schema für diese Studie.

P	Population	Welche Population wird betrachtet?	Angestellte (insbes. Mitarbeiter im Gesundheitsbereich)
I	Intervention: hier Exposition	Welche Exposition wird beschrieben?	Elektromagnetische Felder, MRT
O	Outcome, hier: Effekte	Zu beobachtende Effekte nach Exposition mit elektromagnetischen Feldern	Wirkungen (auch Langzeitfolgen), Beeinträchtigungen

Für die Recherche wurde eine Sammlung aus thematisch passenden Stichwörtern und Schlagwörtern angefertigt. Synonyme und Abkürzungen wurden berücksichtigt.

Alle Suchbegriffe wurden entweder als MeSH-Term (z.B. „Cognition Disorders“[MeSH]) oder als Begriff bzw. Phrase in Title/Abstract gesucht (z.B. „Cognition*“[Title/Abstract]). Manche MeSH-Terms wurden mit der Einschränkung „No Exp“ für „no exploded“ gesucht (z.B. „Health personnel“[Mesh:NoExp]), in diesem Fall wird nur der MeSH-Term selbst und nicht seine Unterbegriffe gesucht.

Die einzelnen Suchblöcke aus [Tab. 4] wurden anschließend mit dem Booleschen Operator AND verknüpft. Für die Pubmed-Suche ergab sich nach der Verknüpfung der drei Suchblöcke eine Trefferanzahl von 6428. Nach Eingrenzung von Sprache (1) und Zielgruppe (2) verblieben für die weitere Betrachtung 5372 Treffer.

Tab. 4 Zusammenstellung der Suchbegriffe (Pubmed).

	Nr.	Query	Treffer
P	#1	"Occupational Medicine"[MeSH] OR "Occupation*"[Title/Abstract] OR "Occupational Diseases"[Mesh:NoExp] OR "Occupational Exposure"[MeSH] OR "Staff*"[Title/Abstract] OR "personnel*"[Title/Abstract] OR "Radiologists"[MeSH] OR "Medical Laboratory Personnel"[MeSH] OR "physicians"[Mesh:NoExp] OR "nurses"[MeSH] OR "medical staff"[MeSH] OR "nursing staff"[MeSH] OR "personnel, Hospital"[Mesh:NoExp] OR "Health personnel"[Mesh:NoExp] OR "Occupational Health"[MeSH] OR "Health occupations"[Mesh:NoExp] OR "employment*"[Title/Abstract] OR "workplace*"[Title/Abstract] OR "workstation*"[Title/Abstract]	872419
I	#2	"Magnetic Resonance Imaging"[Mesh:NoExp] OR "fMRI"[Title/Abstract] OR "Magnetic Resonance*"[Title/Abstract] OR "MR Tomograph*"[Title/Abstract] OR "NMR Imaging*"[Title/Abstract] OR "NMR Tomograph*"[Title/Abstract] OR "MRI"[Title/Abstract] OR "Magnetic Fields"[MeSH] OR "Magnetic Field*"[Title/Abstract] OR "Electromagnetic Field*"[Title/Abstract] OR "Electromagnetic Radiation"[MeSH] OR "Electromagnetic Radiation*"[Title/Abstract] OR "magnetic resonance"[Title/Abstract]	1079485
O	#3	"Cognition Disorders"[MeSH] OR "Cognition*"[Title/Abstract] OR "Cognition"[MeSH] OR "Cognitive*"[Title/Abstract] OR "Sensation Disorders"[MeSH] OR "sensitivit*"[Title/Abstract] OR "senes*"[Title/Abstract] OR "Sensation*"[Title/Abstract] OR "Sensor*"[Title/Abstract] OR "hearing*"[Title/Abstract] OR "Tinnitus"[Title/Abstract] OR "smell*"[Title/Abstract] OR "taste*"[Title/Abstract] OR "metallic*"[Title/Abstract] OR "Phosphenes"[MeSH] OR "phosphene*"[Title/Abstract] OR "light phenomen*"[Title/Abstract] OR "eye-hand*"[Title/Abstract] OR "Dysgeusia"[Title/Abstract] OR "vision*"[Title/Abstract] OR "visual*"[Title/Abstract] OR "Dizzi*"[Title/Abstract] OR "Dizzy*"[Title/Abstract] OR "Vertigo"[MeSH] OR "Vertigo*"[Title/Abstract] OR "spinning*"[Title/Abstract] OR "Nausea"[MeSH] OR "Nausea"[Title/Abstract] OR "Neurocognitive Disorders"[MeSH] OR "Neurocognitiv*"[Title/Abstract] OR "Sleep Disorders, Circadian Rhythm"[MeSH] OR "Sleep*"[Title/Abstract] OR "nerve stimulation*"[Title/Abstract] OR "tactil*"[Title/Abstract] OR "tissue heating*"[Title/Abstract] OR "neuropsychological Tests"[MeSH] OR "neuropsychological Tests"[Title/Abstract] OR "Embryonic Development"[MeSH] OR "embryonic development*"[Title/Abstract] OR "Congenital Abnormalities"[MeSH] OR "malformation*"[Title/Abstract] OR "Pregnancy"[MeSH] OR "pregnan*"[Title/Abstract] OR "Fertility"[MeSH] OR "Fertil*"[Title/Abstract] OR "fetal development*"[Title/Abstract] OR "fetal development"[MeSH] OR "teratogen*"[Title/Abstract] OR "Neoplasms"[MeSH] OR "Neoplasm*"[Title/Abstract] OR "cancer*"[Title/Abstract] OR "carcinog*"[Title/Abstract] OR "Blood Circulation"[MeSH] OR "Blood Circulation*"[Title/Abstract] OR "blood flow*"[Title/Abstract] OR "adverse effects"[sh] OR "adverse effect*"[Title/Abstract] OR "Time Factors"[MeSH] OR "limit value*"[Title/Abstract] OR "specific absorption rate*"[Title/Abstract]	11083102

Es ergab sich eine Trefferanzahl von 571 für die Cochrane Library und 1494 für ClinicalTrials.gov. Eine Kombination aller drei Datenbanken unter Ausschluss der Duplikate ergab eine Trefferanzahl von insgesamt 7273 Treffern. Diese wurden im Anschluss einem Screening nach Titel und Abstract unterzogen und auf Relevanz hinsichtlich der aufgeworfenen Fragestellungen geprüft. Nach Titel/Abstract-Screening wurden 134 Studien für ein Volltext-Screening ausgewählt ([Abb. 1]). Im weiteren Verlauf der Suche wurden zitierte Studien und Internetquellen mit aufgenommen.

Abb. 1 Flussdiagramm zur Literaturrecherche (* = Anhang 1; ** = Anhang 2).

Ergebnisse und Diskussion

Wirkungen statischer, niederfrequenter und bewegungsinduzierter Magnetfelder

Starke statische Magnetfelder sind fähig, den menschlichen Körper nahezu ungehindert zu durchdringen. Dementsprechend können elektrodynamische Interaktionen Einfluss auf geladene, sich bewegende Teilchen im Körper nehmen [15] [16]. Auch im Blutstrom befinden sich geladene Teilchen, welche durch diese Interaktionen magnetohydrodynamisch beeinflusst werden können [15]. Kinouchi et al. lieferten hierzu im Jahr 1996 mithilfe der Finite-Element-Analyse einen theoretischen Ansatz [15]. In dieser Studie wurde errechnet, dass bei Flussdichten von 10 und 15T eine ungefähre Verringerung des Blutvolumenstroms von 5% bzw. 10% zu erwarten sind [15]. Ebenso weisen die Ergebnisse darauf hin, dass durch den Blutfluss induzierte Spannungen in der Aorta bis ins Herz vordringen und die autonome Herzfunktion stören könnten [15] [17]. Im Jahr 2003 untersuchten Chakeres et al. 25 Personen an verschiedenen Lokalisationen im Umfeld eines 8-T-MRT in jeweils 14 Messungen innerhalb und außerhalb des Magnetfeldes (hochfrequente elektromagnetische Felder kamen nicht zum Einsatz) [18]. Fünf Messungen fanden innerhalb des Magnetfeldes an Lokalisationen statt, die unterschiedlichen Feldstärken entsprachen (8; 6; 4,5; 3 und 1,5T). Es wurden verschiedene Vitalfunktionen mithilfe eines Monitoringsystems (Herzfrequenz, Elektrokardiogramm (EKG), systolischer und diastolischer Blutdruck) gemessen und zusätzlich die Sauerstoffsättigung und Körpertemperatur ermittelt. Die einzige statistisch signifikante Veränderung, die festgestellt wurde, war ein leichter Anstieg des systolischen Blutdruckes bei 8T, der aber klinisch vernachlässigbar war [18]. Die anderen gemessenen Vitalfunktionen zeigten keine signifikanten klinisch relevanten Veränderungen in Bezug auf die Exposition gegenüber den unterschiedlichen Feldstärken [18]. Diese Ergebnisse sind in Einklang mit den Erkenntnissen von Kangarlu et al., die sowohl bei Schweinen als auch bei freiwilligen Probanden bei einer Feldstärke von 8T keine signifikanten kardialen und kognitiven Wirkungen feststellen konnten [19]. Eine neuere Studie von Bongers et al. aus dem Jahr 2018 deutet darauf hin, dass eine Langzeitexposition gegenüber statischen Magnetfeldern bei Beschäftigten, die in der Produktion von MRT-Geräten tätig sind, die Entwicklung von Bluthochdruck begünstigen [20]. In dieser Studie wurden die ersten und letzten verfügbaren betriebsärztlichen Blutdruckmessungen von Beschäftigten (n = 538) mit den jeweiligen modellierten kumulativen Expositionen gegenüber statischen Magnetfeldern verbunden (einrichtungsbezogene Expositionsmatrix und individuelle Arbeitsabläufe). Die Studie kam zu dem Ergebnis, dass hohe kumulative Expositionen gegenüber statischen Magnetfeldern eine Entwicklung von Bluthochdruck begünstigen können [20]. Hierbei zeigte sich, dass die Stärke und Intensität der Expositionen einen deutlicheren Einfluss auf das Risiko, Bluthochdruck zu entwickeln, hatten als die Gesamtdauer der Expositionen [20]. In diesem Zusammenhang und den immer stärker werdenden statischen Magnetfeldern im Bereich der MRT sind weitere Studien nötig, um die Ergebnisse dieser Studie und damit mögliche Langzeiteffekte zu bestätigen.

Die zeitlich veränderlichen, niederfrequenten Magnetfelder (100–1000 Hz) und Bewegungen in einem statischen Magnetfeld sowie Bewegungen entlang eines Feldgradienten können elektrische Wirbelströme induzieren [21] [22] [23]. Für konstante Bewegungsabläufe (gleichbleibende Geschwindigkeit der Bewegung) kann die Stärke der induzierten elektrischen Felder im Körper geschätzt werden [24]. Im menschlichen Körper liegen natürliche Feldstärken von 5–50 mV vor [25]. Die Induktion elektrischer Felder über bestimmte Schwellenwerte hinaus kann somit zu sensorischen Effekten bis hin zu gesundheitlichen Gefahren führen [25]. Weiterhin kann es durch die Interaktion starker statischer Magnetfelder mit bewegten, geladenen Teilchen in Flüssigkeiten und Zellen des Körpers zu vorübergehenden Störungen der Sinnesempfindungen kommen. Diese entstehen durch magnetische Induktion über die Einwirkung von Lorentzkräften. Im statischen Magnetfeld geht man davon aus, dass Lorentzkräfte z.B. auf Ionenströme in der vestibulären Endolymphflüssigkeit und in den Haarzellen wirken [3] [26]. In [Tab. 5] ist die Frequenz der maximalen Empfindlichkeit (Wirkungsmaximum) für bestimmte physiologische Wirkungen dargestellt. Schaap et al. untersuchte das Auftreten vorübergehender Symptome bei 361 Mitarbeitern in 14 Klinik- und Forschungseinrichtungen [27]. Die Scanner-Stärke reichte von 0,5 bis 11,7T. In dieser Studie zeigte sich, dass in 16–39% der Arbeitsschichten definierte Symptome (Vertigo (Schwindel), Übelkeit, Tinnitus/ Kopfklingeln, Magnetophosphene und metallischer Geschmack), deren Auftreten in Zusammenhang mit der Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern gebracht werden, auftraten. Die Symptome korrelierten positiv mit zunehmender magnetischer Flussdichte. Bei 6% der Mitarbeiter wurde das Auftreten von Vertigo beobachtet, welches ein Sicherheitsrisiko darstellen kann [27]. 2015 veröffentlichten Schaap et al. eine Studie zur Exposition von MRT-Mitarbeitern*innen gegenüber magnetischen Feldern und dem Auftreten von Vertigo [28]. In dieser Studie wurden die Expositionen nicht geschätzt, sondern mit tragbaren Magnetfeld-Dosimetern ermittelt. Der deutlichste Zusammenhang zwischen Schwindel und Exposition ergab sich bei bewegungsinduzierten zeitvariablen Magnetfeldern [28]. Es gibt aber auch Studien, die gezeigt haben, dass Probanden auch ohne Bewegung im MRT-Gerät Schwindel empfinden [29] [30], welcher durch die Ionenströme in der Endolymphe in den Bogengängen verursacht wird [3] [26] [30] [31]. Vor allem wenn die Anwesenheit eines Mitarbeiters während eines medizinischen Eingriffes nötig ist, können Episoden von Vertigo für den Mitarbeiter, aber auch für den zu behandelnden Patienten, ein Risiko darstellen [3] [32]. Im Hinblick auf die immer weiter zunehmenden magnetischen Flussdichten der MRT-Systeme ist auch eine Zunahme der in diesem Zusammenhang untersuchten Symptome zu erwarten [27].

Tab. 5 Frequenz der maximalen Empfindlichkeit für bestimmte physiologische Wirkungen im Niederfrequenzbereich (modifiziert nach FB 400-D).

Frequenz der max. Empfindlichkeit	Physiologische Wirkung	Wechselwirkungsort
˂˂ 1 Hz	Auftreten von metallischer Geschmackempfindungen	Geschmacksrezeptoren der Zunge (Veränderungen von Ionengradienten)
˂ 0,1–2 Hz	Schwindel, Übelkeit durch den Blutfluss induzierte elektrische Felder im Gewebe	Innenohr (Vestibularapparat) Reizung von Nerven und Muskeln (Störung der autonomen Herzaktion)
~ 20 Hz	Magnetophosphene	Retina
~ 50 Hz	Taktile und schmerzhafte Empfindungen Verlust der Muskelkontrolle Störung der autonomen Herzaktion	Periphere Nerven Periphere Nerven, Muskeln Herz

Die oben genannten Wirkungen werden als sensorische Wirkungen zusammengefasst. Sie können beim Arbeitnehmer Störungen der Sinnesorgane und minimale Änderungen der Hirnfunktion hervorrufen. Im Allgemeinen werden sie jedoch als harmlos angesehen, da sie meist nur von kurzer Dauer sind. Zu den gesundheitlichen Wirkungen werden die Stimulation von Nerven- und Muskelgewebe bei höheren Feldstärken gezählt. Die Frequenz der maximalen Empfindlichkeit für periphere Nerven- und Muskelstimulation liegt bei ungefähr 50 Hz. Der internationale Basisgrenzwert legt bei einer Frequenz von 50 Hz eine elektrische Feldstärke von 20 mV/m fest [25]. Ab einer Wirkschwelle von 50 mV/m kommt es zur Auslösung von Phosphenen und ab elektrischen Feldstärken von 4000–6000 mV/m zur Reizung peripherer Nerven- und Muskelzellen [25]. Ab etwa 12000 mV/m kann es dann zu einer Störung der Herzfunktion (zusätzliche Kontraktionen bis hin zu Kammerflimmern) kommen [33].

Akute Wirkungen elektromagnetischer Felder auf Kognition und Verhalten

In [Tab. 6] sind die akuten Wirkungen elektromagnetischer Felder auf die Kognition und das Verhalten zusammengestellt. Während in der ersten Studie von De Vocht et al. die Auge-Hand-Präzision beeinflusst war [34], wurde in der zweiten Studie die Koordinationsgeschwindigkeit reduziert [35]. Diese Unterschiede könnten durch Expositionsunterschiede oder auch durch eine relativ kleine Versuchsgruppengröße mit beeinflusst sein. Auch diese Studie legte nahe, dass es Expositions-Wirkungsbeziehungen für das visuelle und das auditive Arbeitsgedächtnis, die Auge-Hand-Koordinationsgeschwindigkeit und visuelle Tracking-Aufgaben gibt. Ungeklärt blieb hier, ob die neurologischen Verhaltenseffekte mehrheitlich durch das statische Magnetfeld oder die Bewegungsgeschwindigkeit innerhalb des Streufeldes ausgelöst wurden [36]. Eine Studie von Chakeres et al., konnte hingegen keinen Zusammenhang zwischen einer Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern von 0,05T und 8T und der kognitiven Leistungsfähigkeit finden [37]. Nicht nur Mitarbeiter im Bereich der MRT, sondern auch Beschäftigte, die an der Herstellung solcher Geräte beteiligt sind, sind hohen Expositionen gegenüber den beschriebenen elektromagnetischen Feldern ausgesetzt. De Vocht et al. konnte bei einer Studie an Probanden aus dem Bereich der Herstellung und Montage von MRT-Systemen zeigen, dass Schwindel, Konzentrationsprobleme, metallischer Geschmack und Kopfklingeln signifikant erhöht, jedoch kognitive Leistungsfähigkeiten nicht beeinträchtigt waren [38]. Da die kognitiven Tests unmittelbar vor und nach einer Schicht durchgeführt wurden, schlussfolgern De Vocht et al., dass kognitive Beeinträchtigungen nur von akuter und vorübergehender Natur sind und relativ schnell im Anschluss an die Exposition verschwinden [38]. Eine weitere Studie von Vocht et al. zeigte bei Testpersonen in unmittelbarer Nähe zum MRT-System leichte Effekte auf die visuellsensorische Domäne sowie die Auge-Hand-Koordination, jedoch ohne Signifikanz zur Kontrollgruppe [39]. Die Studien von Van Nierop et al. zeigten im Wesentlichen, dass sich Bewegung im statischen Magnetfeld negativ auf die Konzentration, Gedächtnisleistung, Aufmerksamkeit, sowie die Sehschärfe auswirkt [40] [41].

Tab. 6 Akute Wirkungen elektromagnetischer Felder auf Kognition und Verhalten.

Feldstärke	Literaturquelle	Beeinflusste Kognition
0,7T Statisches Magnetfeld mit und ohne Bewegung Proband	De Vocht et al. [37]	4%-ige Reduktion der Geschwindigkeit und der Präzision 16%-ige Reduktion der visuellen Kontrastempfindlichkeit im Nahbereich
Streufeld von 0,6 – 1T bei 1,5- und 3T MRT	De Vocht et al. [38]	Negative Expositions-Wirkungs-Beziehungen für visuelles und auditives Arbeitsgedächtnis (Auge-Hand-Koordinationsgeschwindigkeit und visuelle Trackingaufgaben)
statisches Magnetfeld von 0,05T und 8T (ohne Bewegungen)	Chakeres et al. [42]	Keinen Zusammenhang zwischen der Exposition des statischen Magnetfeldes und der kognitiven Leistungsfähigkeit
variabel	De Vocht et al. [35]	Schwindel, Konzentrationsprobleme, metallischer Geschmack und Kopfklingeln signifikant häufiger in der exponierten Gruppe Anzahl der definierten Symptome signifikant höher mit der Dauer der Exposition, der magnetischen Flussdichte und der Geschwindigkeit der Bewegungsabläufe Keine signifikanten Beeinträchtigungen der kognitiven Leistungsfähigkeit, wie motorische Reaktion
1600 mT, 800 mT und 0 mT (statischer und induzierter, zeitvariabler Magnetfelder)	De Vocht et al. [36]	Leichte, nicht signifikante Effekte auf die visuell-sensorische Domäne sowie die Auge-Hand-Koordination
Kopfbewegung im Streufeld eines 7T-Gerätes bei 0,5T und 1T bzw. ohne Exposition bei 0T	Van Nierop et al. [43]	Negative Beeinflussung bei Konzentration und Aufmerksamkeit, sowie Beeinträchtigung der visuell-räumlichen Orientierung Auswirkung auf Aufmerksamkeit und Konzentration besonders bei hoher Arbeitsgedächtnisleistung
Kopfbewegung im Streufeld eines 7T-Gerätes (1T vor der Bohrung eines 7T-Gerätes mit bzw. ohne 2,4 T/s bewegungsinduzierter Exposition)	van Nierop et al. [44]	Statische Magnetfelder in Kombination mit bewegungsinduzierten, zeitvariablen Magnetfeldern, beeinflussen die verbale Gedächtnisleistung sowie die Sehschärfe signifikant Aufmerksamkeit und Konzentration negativ beeinflusst. Alleinige Exposition gegenüber dem statischen Magnetfeld zeigte keine signifikanten Effekte

Wirkungen durch Langzeit-Exposition gegenüber statischen und niederfrequenten Feldern

Es gibt nur sehr wenige Studien oder Daten zu Langzeitwirkungen der beruflichen Exposition gegenüber starken statischen Magnetfeldern [45]. Bei Betrachtung der zu beobachtenden akuten Auswirkungen in Bezug auf Neurokognition, Neuroverhalten und sensorische Effekte stellt sich die Frage, ob regelmäßig auftretende Reaktionen zu langfristigen Beeinträchtigungen führen könnten [46]. Bongers et al. untersuchten in einer retrospektiven Kohortenstudie den Einfluss einer beruflichen Exposition gegenüber starken statischen Magnetfeldern in einer Produktionsanlage für MRT-Geräte [46]. In dieser Arbeit sollte der Zusammenhang zwischen Expositionen gegenüber starken statischen Magnetfeldern und dem Unfallrisiko der Arbeitnehmer untersucht werden. Es zeigte sich ein Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern und einem erhöhten Risiko von Unfällen. Zusätzlich war das Auftreten von Unfällen bzw. Beinaheunfällen auf dem Weg zur Arbeit (weniger aber auf dem Nach-Hause-Weg) ebenfalls von der Exposition im Berufsleben und der kürzlichen Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern abhängig. Huss et al. bestätige diese Beobachtung bei Radiologieassistent*innen [47]. In dieser Studie zeigte sich ein erhöhtes Risiko für Wegeunfälle, wenn die Studienteilnehmer im Jahr vor dem Unfall häufiger an oder in der Nähe eines MRT-Gerätes gearbeitet hatten. Das Risiko erhöhte sich auch mit Zunahme der Expositionstage pro Jahr. Zudem ließ eine höhere magnetische Flussdichte das Risiko ansteigen. Als limitierender Faktor dieser Studie war unter anderem die niedrige Rücklaufrate der Fragebögen (~ 30%) genannt und die Möglichkeit, dass Personen Unfälle in der Zeitspanne vor dem Untersuchungszeitraum hatten, aber in dieser Studie als unfallfrei gewertet werden.

Huss et al. zeigt nach Auswertung der Schlafqualität, dass diese unter anderen Faktoren eine Begründung für das zuvor beobachtete höhere Unfallrisiko sein könnte [48]. Mitarbeiter, die sich während der Bildaufnahmen im Scannerraum befanden, berichteten ebenfalls häufiger über Schlafstörungen.

Schwangere Mitarbeiterinnen in der klinischen MRT

Es gibt eine Vielzahl von Studien, die sich mit der Risiko-Nutzen-Abwägung einer MRT-Untersuchung bei schwangeren Patientinnen beschäftigen [3] [49] [50] [51].

In Bezug auf Langzeitwirkungen und die Sicherheit von schwangeren Mitarbeiterinnen im Bereich der MRT wird jedoch sehr häufig nur die Arbeit von Kanal et al. aus dem Jahre 1993 zitiert [42] [43]. In dieser Studie wurden in einer Umfrage unter Mitarbeiterinnen von MRT-Einrichtungen verschiedenste Parameter wie Schwangerschaftsdauer, Frühgeburten, Fehlgeburten, Geburtsgewichte, Zyklusdauer usw. aufgenommen [42]. In diese Studie wurden 1915 Fragebögen einbezogen, in denen 1421 Schwangerschaften (bei 770 Frauen) registriert wurden. Von den 1421 registrierten Schwangerschaften betrafen 280 Schwangerschaften Mitarbeiterinnen, die zur Zeit der Schwangerschaften im MRT tätig waren. Insgesamt kommen Kanal et al. zu dem Schluss, dass es zu keinen besonderen Abweichungen bezüglich der Schwangerschaftsparameter kommt, also kein erhöhtes Risiko für schwangere Mitarbeiterinnen und das ungeborene Kind besteht [42]. Diese Studie wird häufig im Zusammenhang mit Risiken im Bereich der MRT und schwangeren Mitarbeiterinnen [44] [51] [52], sowie in nationalen und internationalen Regelwerken zitiert [21] [53]. In diesen Regelwerken wird eine Anwesenheit der Schwangeren im Scannerraum nicht empfohlen, eine Tätigkeit im Schaltraum sei jedoch nicht ausgeschlossen, so wird auch die Strahlenschutzkommission in ihrem Bericht 2003 zitiert [54] [55]. Mühlenweg et al. weisen darauf hin, dass die fehlenden Grenzwerte dazu führen, dass es schwangeren Mitarbeiterinnen aufgrund der Empfehlung der Norm IEC 60601–2-33:2010/A2 in vielen Kliniken und Praxen freigestellt wird, den Magnetraum außerhalb der Messungen zu betreten [54]. In den USA ist laut dem Standardregelwerk „ACR Guidance Document on MR Safe Practices: 2013“ von Kanal et al. den schwangeren Mitarbeiterinnen der Einsatz in der gesamten Schwangerschaft im Scannerraum und auch während der Messungen erlaubt [53].

Epidemiologische Studien

Für den Bereich der klinischen MRT liegen keine expliziten epidemiologischen Daten vor. Dies wurde auch von Bongers et al. in einer retrospektiven Studie aus dem Jahr 2014, die sich mit den gesundheitlichen Folgen durch eine langfristige Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern befassen, explizit angemerkt [56]. Feychting et al. erklärten 2005 die Notwendigkeit von Studien zu langfristigen Effekten einer Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern [45]. Ebenso wurden von anderen Organisationen epidemiologische Studien bezüglich der chronischen Exposition gegenüber statischen Magnetfeldern gefordert [16] [57] [58]. Niederfrequente Felder werden auch immer wieder in Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen (amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Alzheimer, Parkinson) gebracht, die Ergebnisse sind jedoch nicht eindeutig [59] [60] [61] [62] [63]. Niederfrequente Magnetfelder wurden weiterhin vom internationalen Krebsforschungszentrum (IARC) der Weltgesundheitsorganisation (WHO) aufgrund der Ergebnisse aus epidemiologischen Studien, die ein erhöhtes Risiko für Kinderleukämie bei magnetischen Flussdichten von über 0,3–0,4 µT in die Klasse 2B „möglicherweise krebserregend“ eingestuft [64] [65]. Allerdings ist bis jetzt kein Wirkungsmechanismus bekannt und in Tierversuchen konnten die Ergebnisse nicht bestätigt werden [64] [65].

Zusammenfassung

Allgemein können magnetische Felder zu sensorischen und kognitiven Störungen führen, die jedoch in der Regel schnell reversibel sind. Als Langzeitwirkungen konnte eine mögliche Prädisposition für Bluthochdruck, sowie Schlafstörungen gezeigt werden. Bei schwangeren Mitarbeiterinnen konnte gezeigt werden, dass die Schwangerschaftsparameter nicht von der Norm abweichen. Jedoch liegen sowohl bei den Langzeitwirkungen als auch bei der Untersuchung schwangerer Mitarbeiterinnen nur sehr wenige Publikationen vor. Somit besteht hier noch ein großer Forschungsbedarf.

• Literatur

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• 8 NiSG – Gesetz zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung bei der Anwendung am Menschen*) (07.06.2022). Zugriff am 07. Juni 2022 unter: https://www.gesetze-im-internet.de/nisg/BJNR243310009.html
• 9 ICNIRP. ICNIRP (25.02.2022). Zugriff am 25. Februar 2022 unter: https://www.icnirp.org/
• 10 BMAS. BMAS – Forschungsbericht „Elektromagnetische Felder am Arbeitsplatz“ (25.02.2022). Zugriff am 25. Februar 2022 unter: https://www.bmas.de/DE/Service/Publikationen/Forschungsberichte/fb400-elektromagnetische-felder.html
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