核磁共振可能傷害

1、討論核磁共振的可能傷害先介紹一下核磁共振的基本原理：是將人體置于特殊的磁場(chǎng)中，用無(wú)線電射頻 脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核，引起氫原子核共振，并吸收能量。在停止射頻脈沖后，氫 原子核按特定頻率發(fā)出射電信號(hào)，并將吸收的能量釋放出來(lái)，被體外的接受器收錄， 經(jīng)電子計(jì)算機(jī)處理獲得圖像，這就叫做核磁共振成像。1. 按譜儀的工作方式可分連續(xù)波核磁共振譜儀（普通譜儀）和傅里葉變換核磁 共振譜儀。連續(xù)波核磁共振譜儀（圖 1）是改變磁場(chǎng)或頻率記譜，按這種方式 測(cè)譜，對(duì)同位素豐度低的核，如 13C等，必須多次累加才能獲得可觀察的信 號(hào)，很費(fèi)時(shí)間。傅里葉變換核磁共振譜儀（圖 2），用一定寬度的強(qiáng)而短的射頻脈沖輻 射樣品，樣

2、品中所有被觀察的核同時(shí)被激發(fā)，并產(chǎn)生一響應(yīng)函數(shù)，它經(jīng)計(jì)算機(jī) 進(jìn)行傅里葉變換，仍得到普通的核磁共振譜。傅里葉變換儀每發(fā)射脈沖一次即 相當(dāng)于連續(xù)波的一次測(cè)量，因而測(cè)量時(shí)間大大縮短。它對(duì)疾病的診斷具有很大的潛在優(yōu)越性。它可以直接作出橫斷面、矢狀面、冠 狀面和各種斜面的體層圖像，不會(huì)產(chǎn)生 CT 檢測(cè)中的偽影；不需注射造影劑；無(wú)電離輻 射，對(duì)機(jī)體沒(méi)有不良影響。 MR 對(duì)檢測(cè)腦內(nèi)血腫、腦外血腫、腦腫瘤、顱內(nèi)動(dòng)脈瘤、動(dòng) 靜脈血管畸形、腦缺血、椎管內(nèi)腫瘤、脊髓空洞癥和脊髓積水等顱腦常見(jiàn)疾病非常有 效，同時(shí)對(duì)腰椎椎間盤后突、原發(fā)性肝癌等疾病的診斷也很有效。但核磁共振雖然廣泛應(yīng)用于疾病的檢測(cè)，但它存在許多可能的傷

3、害。核磁共振危害， MRI 可能對(duì)人體造成傷害的因素主要包括以下方面：1. 首先應(yīng)該關(guān)注的是強(qiáng)靜磁場(chǎng)的危害。強(qiáng)靜磁場(chǎng)是在有鐵磁性物質(zhì)存在的情況下，不 論是埋植在患者體內(nèi)還是在磁場(chǎng)范圍內(nèi)，都可能是危險(xiǎn)因素。隨著強(qiáng)靜磁場(chǎng)的廣泛 應(yīng)用，其生物安全性評(píng)估獲得越來(lái)越多的關(guān)注 。專家通過(guò)研究強(qiáng)靜磁場(chǎng)照射對(duì)小鼠 前庭系統(tǒng) 、學(xué)習(xí)記憶能力的影響及兩者內(nèi)在聯(lián)系 ，來(lái)檢測(cè)強(qiáng)靜磁場(chǎng)對(duì)人體的傷害。 方法:觀察 12 T 強(qiáng)靜磁場(chǎng)照射 2 h 條件下小鼠即時(shí) （2 min 內(nèi)）效應(yīng)和條件味覺(jué)厭 惡反應(yīng)情況，確定照射對(duì)小鼠前庭系統(tǒng)的影響；通過(guò) Y 迷宮和 Morris 水迷宮實(shí) 驗(yàn)，分析照射對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響 。結(jié)

4、果: 研究發(fā)現(xiàn)照射后小鼠立即出現(xiàn)直 立行為抑制 、旋轉(zhuǎn)平衡失調(diào)，以及持續(xù) 10 d 的條件味覺(jué)厭惡反應(yīng)，表明該照射對(duì) 小鼠前庭系統(tǒng)造成了即時(shí)及持續(xù)影響 。Y 迷宮和 Morris 水迷宮分析結(jié)果表明照射 后小鼠學(xué)習(xí)記憶能力未發(fā)生顯著改變 。從而得出的結(jié)論是 12 T 強(qiáng)靜磁場(chǎng) 2 h 照射 對(duì)小鼠前庭系統(tǒng)存在顯著影響和量效關(guān)系，照射可導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)平衡失調(diào)，持續(xù)味 覺(jué)厭惡的現(xiàn)象，但這種影響并非結(jié)構(gòu)性或不可逆的，對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶能力未造成影 響。這僅僅是對(duì)小鼠的實(shí)驗(yàn)，具體到社會(huì)中，尤其是在高強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)中工作的的 員工，高強(qiáng)磁場(chǎng)有可能引起周圍電子儀器和設(shè)備失效 , 影響帶有心臟起博器和胰島 素泵（

5、或其他金屬植入物 ） 的人員健康 , 影響工作人員的健康。2. （ 1）將動(dòng)物（大鼠或小鼠）頭朝池壁放入水中，放入位置隨機(jī)取東、西、 南、北四個(gè)起始位置之一。記錄動(dòng)物找到水下平臺(tái)的時(shí)間（ s）。在前幾次 訓(xùn)練中，如果這個(gè)時(shí)間超過(guò) 60s，則引導(dǎo)動(dòng)物到平臺(tái)。讓動(dòng)物在平臺(tái)上停留 10s.（ 2）將動(dòng)物移開(kāi)、擦干。必要時(shí)將動(dòng)物（尤其是大鼠）放在 150W的白熾 燈下烤 5min，放回籠內(nèi)。每只動(dòng)物每天訓(xùn)練 4 次，兩次訓(xùn)練之間間隔 1520min, 連續(xù)訓(xùn)練 5d。（3）最后一次獲得性訓(xùn)練結(jié)束后的第二天，將平臺(tái)撤除，開(kāi)始60s 的探查訓(xùn)練。將動(dòng)物由原先平臺(tái)象限的對(duì)側(cè)放入水中。記錄動(dòng)物在目標(biāo)象限（原

6、先放置平臺(tái)的象限）所花的時(shí)間和進(jìn)入該象限的次數(shù)，以此作為空間記憶 的檢測(cè)指標(biāo) .（4）測(cè)定動(dòng)物的工作記憶（ working memory ）。探查訓(xùn)練結(jié)束后的第二 天，開(kāi)始維持 4 天的對(duì)位訓(xùn)練。將平臺(tái)放在原先平臺(tái)所在象限的對(duì)側(cè)象 限，方法與獲得性訓(xùn)練相同。每天訓(xùn)練 4 次。每次記錄找到平臺(tái)的時(shí)間和 游泳距離以及游泳速度。3. 前庭系統(tǒng)，作用于人自身的平衡感和空間感，對(duì)于人的運(yùn)動(dòng)和平衡能力起關(guān)鍵性的 作用。它和 聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng) 的一部分 耳蝸一起構(gòu)成了 內(nèi)耳迷路 ，位于 內(nèi)耳的前庭（圖 1 ）。由于人的運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)和平移兩種方式組成，前庭系統(tǒng)也由兩個(gè)部分組成：半 規(guī)管系統(tǒng)，感知旋轉(zhuǎn)動(dòng)作；以及 耳石 ，

7、感知直線加速。前庭系統(tǒng)發(fā)送神經(jīng)信號(hào)給控 制眼球運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)，保證我們?cè)谝苿?dòng)時(shí)也能擁有清晰的視覺(jué)；也發(fā)送信號(hào)給肌 肉相關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，使我們保持直立。4. 根據(jù)美聯(lián)社發(fā)布的消息，姚明在一次 MRI （核磁共振）檢查中發(fā)現(xiàn)了左腳內(nèi)踝骨 裂的傷情。休斯敦紀(jì)事報(bào)跟隊(duì)記者喬納森 費(fèi)根也是同樣的說(shuō)法。而姚之隊(duì)負(fù) 責(zé)人章明基卻在姚明傷情曝光后表示：姚明不可能在這個(gè)時(shí)候做 MRI 檢查。2009 年 9 月，前火箭隊(duì)醫(yī)湯姆 克蘭頓為姚明進(jìn)行手術(shù)。手術(shù)中，姚明的足部被 植入數(shù)顆 “鋼釘”。章明基也在手術(shù)完成后承認(rèn)，植入 “鋼釘 ”是姚明足部手術(shù) 的一 部分，姚明體內(nèi)的 “鋼釘 ”是永久性的，不會(huì)再取出。這些金屬

8、物品的存在會(huì)影響磁 場(chǎng)，強(qiáng)大的磁場(chǎng)也會(huì)影響金屬物，一旦金屬物發(fā)生微小移動(dòng)傷及附近的血管 和重 要組織，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。2. 隨時(shí)間變化的梯度場(chǎng)也會(huì)對(duì)人體造成傷害，因?yàn)槠湓谑茉囌唧w內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生電場(chǎng)而 興奮神經(jīng)或肌肉。外周神經(jīng)興奮是梯度場(chǎng)安全的上限指標(biāo)。在足夠強(qiáng)度下，可以產(chǎn)生 外周神經(jīng)興奮（如刺痛或叩擊感），甚至引起心臟興奮或心室振顫。 MRI 需要施加梯 度場(chǎng)進(jìn)行空間定位 , 梯度場(chǎng)的強(qiáng)度通常隨時(shí)間變化 , 以 dB / d t （ T /s） 表示. 利用圓柱 形人體模型得到神經(jīng)的興奮閾值為 54 T / s. 細(xì)胞膜是脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu) , 可看作是有損耗 的電容, 周圍組織的導(dǎo)電性有限 . 超過(guò)

9、 100 kHz 的高頻電位很難引起細(xì)胞電興奮 . 多數(shù)梯度系統(tǒng)工作頻率在聲波頻率范圍內(nèi) , 梯度場(chǎng)強(qiáng)度最大值小于 2 10- 2T. 如果表層的 局部溫度在 41bC 以上, 就可產(chǎn)生灼傷 . 梯度場(chǎng)誘導(dǎo)熱能比射頻場(chǎng)誘導(dǎo)的熱能小幾個(gè)數(shù) 量級(jí). 血流產(chǎn)生的電場(chǎng) ( Em) 是 ECG 中 T- 波升高的原因 . 多數(shù)情況下動(dòng)脈近似平行于 靜磁場(chǎng), Em 很小. 如果在心臟或肌肉神經(jīng)周圍有植入物時(shí)則需要注意.3. 射頻場(chǎng)( RF)的致熱效應(yīng)：生物組織的直徑和構(gòu)造是決定RF 能量吸收總量和方式的重要因素 , 如果組織直徑大于入射波長(zhǎng) , RF 能量主要在表面吸收 ; 直徑小于入射波長(zhǎng)的 組織對(duì) R

10、F 能量吸收很少 ; 當(dāng)組織直徑是波長(zhǎng)的一半時(shí) , RF 能量吸收最多 , 此時(shí)的頻率 稱為/ 共振頻率 0, 組織受到的損傷最大 , 組織深部有不均勻的吸收 . RF 致熱效應(yīng)被認(rèn)為 是組織溫度升高的唯一方式 , 因?yàn)樗艽┩副韺咏M織 , 直接加熱組織內(nèi)部 . 組織產(chǎn)熱主要 由 RF 的交變磁場(chǎng)誘導(dǎo) , 電場(chǎng)的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì) , 因此 MRI 測(cè)定時(shí)組織的歐姆產(chǎn)熱在表 層或外周最強(qiáng) , 人體的中心最弱 .受試者在 RF 作用下熱調(diào)節(jié)和其它生理變化取決于吸收 能量的總量 , 用特異吸收率 ( SAR) 表示, 單位為 W/ kg. 在同樣的 SAR 下, 身體不同部 位的溫度反應(yīng)差異很大 .

11、SAR設(shè)定為 6 W/ kg 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) , 22 e 下, 鼓膜、腹部、上 臂、手、大腿的溫度以及心率、皮膚血流有顯著意義的升高, 在 33 e 下, 鼓膜、手、胸部溫度以及收縮壓和心率升高 , 但溫度升高在可接受的安全范圍內(nèi)。睪丸和眼睛散熱能 力低, 易于受到損傷 . 如果 RF 致熱效應(yīng)使陰囊溫度升高到 38 42e 之間時(shí)就可能對(duì)睪 丸功能產(chǎn)生負(fù)面作用 . 雖然沒(méi)有這方面損傷的研究報(bào)告 , 但在測(cè)定時(shí)應(yīng)該注意 . 眼睛的 血管相對(duì)缺乏 , 因此散熱慢且效率低 , 在 RF 輻射作用下有可能對(duì)視組織造成熱損傷 . 由 于 RF 功率的不均勻性分布 , 有可能產(chǎn)生過(guò)熱點(diǎn) , 所幸的是目前

12、還沒(méi)有在表皮發(fā)現(xiàn)過(guò)熱 點(diǎn), 組織內(nèi)部是否存在還需要進(jìn)一步考證 .4. 噪聲： MRI 運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的各種噪聲，可能使某些患者的聽(tīng)力受到損傷?；颊呖?有煩躁、語(yǔ)言交流障礙、焦慮、短時(shí)失聰和潛在的永久性聽(tīng)力損害。 有精神疾患的病 人、老年人和兒童患者可有嚴(yán)重焦慮 . 給予鎮(zhèn)靜劑的患者主訴有不適感。 新生兒由于 解剖不健全 , 對(duì)噪聲的反應(yīng)更強(qiáng)烈 .。 MRI 的噪聲來(lái)源主要是梯度場(chǎng) , 梯度線圈內(nèi)電流的 快速改變?cè)斐稍趶?qiáng)靜磁場(chǎng)中 , 梯度線圈受到很強(qiáng)的洛侖茲力 , 造成線圈移動(dòng)或震動(dòng) .。梯 度引起的噪聲特征與所施加的梯度場(chǎng)特性有關(guān) , 片層厚度、 FOV 、重復(fù)時(shí)間、回波時(shí)間 降低時(shí) , 噪聲

13、加強(qiáng)。目前儀器常規(guī)檢測(cè)產(chǎn)生的噪聲在82 103 db, 快速梯度回波序列的噪聲更強(qiáng) , 3D 序列產(chǎn)生的噪聲也較強(qiáng) , 在 103 113 db, EPI 序列產(chǎn)生的噪聲在 114 115 db, 但在采取適當(dāng)?shù)拇胧┲蠖寄鼙３衷诳山邮艿姆秶鷥?nèi)。 噪聲除了與成 像參數(shù)有關(guān)外 , 還取決于 MRI 硬件構(gòu)造和周圍環(huán)境 , 噪聲的特征有空間依賴性。曾經(jīng)嘗試過(guò) 3.5 毫升水合氯醛(體重 7.5 公斤) ,但進(jìn)機(jī)器后一會(huì)就醒來(lái) .看過(guò)麻醉科 的大夫 ,認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)比有些大 ,因?yàn)楹舜殴舱窀蓴_監(jiān)測(cè)儀器 , 會(huì)貽誤搶救時(shí)機(jī) . 10% 水合氯 醛灌腸鎮(zhèn)靜促進(jìn)睡眠再行檢查0至 20分貝：很靜、幾乎感覺(jué)不到；

14、20至40分貝：安靜、猶如情侶耳邊的喃 喃細(xì)語(yǔ)； 40至 60分貝：一般、正常的交談聲音； 60至70分貝：吵鬧、有損 神經(jīng)； 70至 90分貝：很吵、神經(jīng)細(xì)胞受到破壞； 90至100分貝：吵鬧加劇、 聽(tīng)力受損； 100至 120分貝：難以忍受，持續(xù)一分鐘人類就得暫時(shí)性失聰（致 聾）。5. 造影劑的毒副作用：目前使用的造影劑主要為含釓（ga ）的化合物 , 副作用發(fā)生率在2% 4% . 釓（ Gd） 離子具有順磁性 , 在磁場(chǎng)中其磁矩可以使造影劑周圍的水質(zhì)子弛豫 過(guò)程加快 , 減小 T1 和 T2, 從而增強(qiáng)組織的對(duì)比度 . 游離的釓離子毒性很大 , 生物半衰期 長(zhǎng)達(dá)數(shù)周 , 主要通過(guò)肝和腎吸

15、收和排泄。 造影劑中的 Gd 受螯合作用固定在化合物結(jié) 構(gòu)中, 毒性作用大大降低 , 藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)也發(fā)生改變 ; 另一方面 , 這種螯合作用也降低 了 Gd 影響弛豫時(shí)間的能力。降低毒性而又不影響對(duì)弛豫時(shí)間的作用是一個(gè)矛盾的兩 個(gè)方面 , 造影劑只能在允許的條件下對(duì)這兩個(gè)因素折中處理。目前所用的造影劑的副作用發(fā)生率在 2% 4% 左右, 癥狀主要有頭暈、惡心、麻疹、頭痛 , 注射局部癥狀有發(fā) 炎、灼熱感等 . 不同造影劑具有不同的副作用 , 醫(yī)務(wù)人員要充分考慮這些因素 , 尤其對(duì)于 腎衰患者、孕婦、嬰幼兒或者需要長(zhǎng)期反復(fù)應(yīng)用造影劑的患者更是不容忽視。按照作用原理來(lái)分， MRI造影劑可以分為縱

16、向弛豫造影劑（T1 制劑 ）和橫向弛豫造影劑 （T2制劑）。 T1制劑是通過(guò)水分子中的氫核和順磁性金屬離子 直接作用來(lái)縮短 T1，從而增加 T1 加權(quán)成像中的信號(hào)強(qiáng)度；而 T2制劑是通過(guò)對(duì) 外部局部磁性環(huán) 境的不均勻性進(jìn)行干擾，使鄰近氫質(zhì)子在弛豫中很快產(chǎn)生相 散（diphase） 來(lái)縮短 T2，在 T2加權(quán)成像中降低信號(hào)強(qiáng)度。所以 T1值和 T2值分 別取決于造 影劑與水分子之間的距離和磁性物質(zhì)的濃度。按磁性構(gòu)成來(lái)分， MRI 造影劑可以分為順磁性、鐵磁性和超順磁性三大 類。綜上，在沒(méi)有鐵磁性外源性物質(zhì)的條件下 , 靜磁場(chǎng)對(duì)人體沒(méi)有明顯的損害 , 有較 高的安全系數(shù) . 但仍應(yīng)當(dāng)注意隱匿性鐵磁性物質(zhì)的危害 , 患者進(jìn)出磁體時(shí)應(yīng)盡量緩慢 , 工 作人員盡量避免在磁場(chǎng)中過(guò)多停留 . 隨時(shí)間變化的梯度場(chǎng) （ dB / d t ） 可在受試者體內(nèi)誘 導(dǎo)產(chǎn)生電場(chǎng)而興奮神經(jīng)或肌肉。 梯度上升時(shí)間只有數(shù)毫秒時(shí) , 外周神經(jīng)興奮是梯度場(chǎng) 安全的上限指標(biāo) . 目前應(yīng)用的梯度強(qiáng)度遠(yuǎn)不能引起心臟興奮或室顫。 在 MRI 測(cè)定過(guò)程 中, 射頻場(chǎng)發(fā)射的功率在患者組織內(nèi)轉(zhuǎn)化成熱能 , 使組織溫度升高 , 其致熱效應(yīng)還需要進(jìn) 一步探討。 MRI 運(yùn)行過(guò)程中可產(chǎn)生各種噪聲 , 可能使某些患者的聽(tīng)力受到損傷 , 使用耳