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编号:10502252
临床MRI安全性的研究
http://www.100md.com 国外医学临床放射学分册 2000年第23卷第1期
     中国人民解放军第一军医大学南方医院影像中心 林日增( 综述) 张雪林(审校)

     摘要 本文综述了临床MRI安全性研究近况的几个方面,包括磁场的生物效应、磁场的物理效应、局部加热问题、心理效应、其它安全问题。研究结果表明,现有医用磁场对人体的生物效应是无害的、安全的。但人体带有铁磁性植入体时,磁场对人体可能造成一定程度危害。目前,MRI的安全性研究还在继续,以揭示其对人体的潜在危害。

     关键词:安全性 磁共振成像 生物效应

    1980年商品MRI机出售,并开始应用于临床,至今已近20年,其发展十分迅速,其安全性引起人们关注。本文从以下几个方面综述临床MRI检查安全性的研究现状。

    一、磁场的生物效应
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    动物和人体的许多结构受磁场的影响。许多学者利用单细胞生物、培养剂和动物的研究来显示磁场的有害作用是否存在,并对高、低磁场(地球磁场水平)和其大大量潜在的生物效应进行了研究。一些作者得出结论为:暴露于一定磁场中与癌症的发生无关。迄今的研究者没能揭示出磁场对多系统和有机体(包括水、染色体畸变率、DMA及其姊妹染色单体交换、精子产生、细胞生长 、肿瘤存活率、皮肤温和体温、神经传导速度、心脏收缩及其功能、行为和记忆等)产生任何有害作用[11]。Wiskirchen等[2]将正常人胚肺纤维母细胞重复暴露于场强为1.5T的静磁场中(1小时/次,3次/周,持续3周),结果显示对其总体生长无显著影响。次年,他们又将人胚肺纤维母细胞重复暴露于不同场强MR扫描仪(1.5T,1.0T和0.2T,1小时/天,共5天),结果显示标准MR扫描仪的磁场对人胚肺纤维母细胞发育不产生任何生产调节作用。

    YiP等[3]将鸡胚(卵)暴露于1.5T的磁场中6小时(同时也暴露于射频磁场和梯度磁场中),结论为磁场对鸡运动神经元的出现时间、分化无影响。其另一研究证实磁场也不影响交感神经系统轴索的生长作用。由于受道德因素的影响,磁场对人类胎胚发育影响的评估是不现实的,但鸡交感神经系统的基本发育形式同哺乳动物相似,因此作者认为这些研究在评估产前暴露于MRI安全性方面提供了有价值的信息[4]
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    二、磁场的物理效应

    物质依其在外磁场中的磁化特点分为顺磁性、抗磁性和铁磁性物质。顺磁性和抗磁性物质仅有微弱磁性,在外磁场中产生的附加磁场极弱,不足以干扰外磁场的均匀性,MRI不出现伪影,且在磁场中不发出移位,这两种物质称为非磁场的物质。把暴露于外磁场中能产生强烈内磁场的物质定义为铁磁物质。室温下,铁、镍、钴是仅有的几种铁磁性物质。把它们置于磁场中产生的力是由物体的磁化和外磁场的相互作用产生的。产生的力的大小信赖于磁场的形状和铁磁性物体的外形、大小和它在磁场中的位置,两者相互作用力可以产生物体的旋转(力矩)和/或平等(吸引)运动。体内、体表或远离人体的铁磁物质置入磁场中都会对病人或工作人员造成危害[1]

    投射或导弹效应(Projectile Or missileeffext)是指铁磁性物体被带往靠近磁铁时,受到磁场的吸引获得足够的速度向磁铁方向运行。这对病人和工作人员来说都是灾难性或致命的危害。这些物体都较小,可以获得快的速度,如剪刀、铁磁性氧气活塞、小刀等[1]
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    人体内的铁磁性金属异物在磁场中可产生巨大的力,造成对病人和工作人员的危害。例如某些型号的颅内动脉瘤夹、体内金属植入体(包括血管内圈、过滤器、支架、内耳金属植入体,眼睑植入体,阴茎植入体)、靠近生物敏感区域(如脊髓)的弹片和眶内金属异味物等、也包括假肢、体内或体表的磁性敏感仪器等。

    眶内铁磁性异物的最大潜在危害是异物移动可能导致眼部额外损伤,甚至可致盲,曾有1例致盲报道。Williamson等[5]认为,眼外伤病人在作MRI前行CT或X线平片检查使眼辐射剂量增加,患者费用增加,无需常规施行,但实际上,眼内铁磁性异物行MRI检查时有移动的危险性。因此,常规MRI检查前应详细询问病史。如以前是否有过焊工或钢铁工人,以前眼内是否有金属碎片,如果病人回答肯定,都应进行X线平片检查。如未显示铁磁性异物,行MRI检查较为安全。Kanal[6]强调既使使用屏蔽或低场强MR仪,对待眶内或其它敏感区域的铁磁性材料也应引起足够的重视。
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    很多研究已尼用来评估各种金属植入体和材料的铁磁特征。这是通过测量其置于磁场中的偏转力来实现的。这些结果显示金属植入体或假肢是非铁磁性的或在磁场中偏转很小,这些病人可行MR检查[1]

    Pride等[7]给46例带有颅内非磁性动脉瘤夹的病人行MR检查,证实是安全的。Dujovny等[8]用振动取样测磁仪来检测动脉瘤夹的电磁性,测量了20个Yasargil动脉瘤夹,其磁性范围为0.0334~0.1369emu(电磁单位),磁性很低,在1.5TMR扫描仪中检查是安全的。这种测量方法精细、准确,可用于动脉瘤夹生产线上以增加其安全性。Shellock等[9]用0.2T肢体MR仪给带有颅内动脉瘤夹的病人行四肢检查,证实是安全的。因为检查时病人头部不进入磁铁孔内。

    属于金属内耳植入体范畴内的镫骨切除假体值入体,行MR检查前须明确:1.所有的植入体应该是由不呈现铁磁性的材料制造的。2.植入体应当由厂商测试且证明是非铁磁性的。3.手术者应当在手术记录中记下所有植入体的的批号、型号和规格。这些信息在万一发现植入体是铁磁性的事件中是很有价值的[10]
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    有作者[11]指出,3M/House和3M/Vi-enna内耳植入体及电极在磁场中产生大的力矩,可潜在地使值入体和电极移位,把它们置入0.6T成像仪中可产生显著的电流,且磁化并推动功能。这些产品是MR检查的禁忌证。

    为了防止面神经麻痹病人的角膜损伤,将上眼睑植入金属金。Marras等[12]通过动物实验证实,将其置入1.5TMR仪中,病理切片示周围组织无损伤,因为金作为非铁磁性物质。

    避孕环在1.5T磁场中测试时吸引力较大,但病人行MR检查时无任何有关环移动的感觉。但可造成局部伪影,图像失真[13]

    某些乳罩或颈椎固定器有铁磁性成份,在磁场内被吸引偏转、产热或诱发电流。尽管市场上出售的乳罩是由非铁磁性材料制造的,按照Faraday等定律,导电材料的环形部分可产生电流,且可产生涡流,有可能降低图像质量。另外应注意的是有可能造成病人烧伤或电击。因此乳罩或颈椎固定器需特别设计,由非磁性和非导电材料制造[13]
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    人工心脏瓣膜如果在磁场中偏转力与心脏跳动施加在它上面的力相比微不足道的话,那么病人行MR检查并不认为有害[13]

    Duffy等[14]报道1例妇女行MR检查时,其乳腺组织膨胀体产生热感觉,于是中止扫描。可能由于金属加热或移位所致。作者建议乳腺内植入组织膨胀体的行MR检查过程中,技师应仔细询问患者的局部症状。

    磁性敏感仪器(位于体内或体表)可能受磁场作用产生有害影响。仪器失去功能会危害病人健康。MRI检查中禁忌证更严格。最常见的是心脏起搏器,它的多种组成(包括锂电池本身)可能是铁磁性的,且质量大,可产生力矩效应,对病人造成潜大危害。另外,起搏器导联可作为天线,可能导致以成像时的脉冲频率起搏心脏,可能合并动脉血压下降,甚至室颤、心律失常、心跳抑制。低血压和激发心脏300次/分的射频脉冲已在狗的实验中显示。至少有2例病人行MR检查时心跳停止且未能复苏。另外,其电极可加热,形成潜在危害。同理,装有自动电复律除颤器的病人与装有心脏起搏器的病人一样,也不应该进行MR检查,不应进入MRI环境中[1,13]。仅仅在特殊情况下,即必须有合适监护器监测明有适当扫描策略时,带起搏器行MR检查才是安全的[15]
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    三 、局部加热问题[1,16,17]

    MR检查过程中导致病人一、二度甚至三度烧均有报道,这些烧伤似乎都是与在导体间形成的传导环有关。这主要是不恰当地使用MR兼容性监护设备,如心电导联和电极、脉冲血氧计等,这与它们和病人有导线连接有关。为了避免与监护器有关的烧伤发生,建议:1.仅仅使用已经彻底测试并确定是安全的监护设备。2 .仅仅由已适当培训的人员来操作监护仪。3.使用设备前,应检查每一监护导联 、电缆或电线的电绝缘性的完整性。4.从磁孔中移走所有不需要导电材料(如不用的表面线圈、电缆等)。5.在病人与传导材料中放置热和/或电绝缘体来保持磁孔中的电导体与病人不直接接触。6.保持导电材料必须放在磁孔内避免形成大的传导环(切记病人组织可能参与传导环的形成,因此给病人摆位时应避免皮肤对皮肤的接触)。7.不要放置导联或电缆通过金属假体区。8.如病人报告感到热或烫时,立即中止检查。
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     四、心理效应

    幽闭恐怖症和其它心理问题(包括压抑、焦虑、恐惧)在MR检查过程中可以遇到占5%~10%。在匹兹堡(Pittsburgh)大学NMR研究所,1.4%的病人由于幽闭恐怖症百不能完成MR检查,它源于多种因素,包括成像仪内有限的空间、检查时间、与梯度场开关有关的噪声和磁孔内的环境状况,庆幸的是,MRI有害的的心理反应通常是短暂的。但是也有报道以前无幽闭恐怖症病史的2例病人很难进行MR检查,后来发展为持续性幽闭恐怖症,需要心理治疗[1]。有的作者报道[18],使用磁铁孔宽而短的设备,可以降低幽闭恐怖症的发生频率。也有作者[19]建议鼻腔内滴注咪唑安定,被证明是一种安全、反应快和有效的药物,唯一的副作用是鼻粘膜的烧灼感。减轻与焦虑有关的方法包括;1.检查前告之病人有关检查的特殊方面,包括梯度噪声的水平、磁铁孔大小和预期检查时间。2.允许一个亲属或朋友检查时在场。3.检查时与病人保持对话接触。4.放置病人于仰卧位。5.成像仪内安装镜子或棱镜允许病人检查时观看磁孔外面的景象。6.检查时蒙住病人眼睛不让病人看见磁孔。7.应用心理“脱敏”技术[1]。当然,可能的话应使用开放型MR设备。
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    五、其它安全问题

    梯度场产生的噪音听力的影响[1]、武器(手枪等)带入MR环境中[20],磁孔中汽枪子弹损伤[21]、沙袋带入磁场内(因某些沙中含铁)[22]、液态氧、氦冷却剂的泄漏[1]、铁磁性推车、担架车、非MR兼容性急救设备、监护仪器带入磁场等[1,11]

    参考文献

    1 Kanal et al.Radiology,1990;176(3):596-606

    2 Wiskirchen J et al.Radiology, 1997;205(P):154
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    3 Yip YP et al.JMRI.1994.4(6):799-804

    4 Yip YP et al.JMRI,1995;5(4):457-462

    5 Williamson MR et al.AJR,1994;162(4):981-983

    6 Kanal E.AJR,1998;170(4):1105-1106

    7 Pride GL et al.Radiology,1998;209(P):155

    8 Dujovny M et al.Surg Neurol.1997;47(5):547-550

    9 Shellock FG et al.Radiology ,1998.208(2):407-409
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    10 Applebaum EL et al.Ann Otol Rhinol Laryngol.1990;99(10):801-804

    11 Portnoy W et al. Ann Otol Rhinol Laryngol,1991;100(3):195-197

    12 Marra S et al.Ann Otol Rhinol Laryngol,1995;104(6):449-452

    13 Shellock FG et al.Radiology,1993;189(2):587-599

    14 Duffy FJ et al.Ann Plast Surg,1995;35(6):647-649

    15 Achenbach S et al. Am Heart J,1997;134(3):467-473
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    16 Shellock FG et al.JMRI ,1996;6(1):271-272

    17 Knoop MV et al.Radiology,1996;200(2):572-575

    18 Lufkin RB.Radilolgy,1990;176(3):879

    19 Moss ML et al.JCAT, 1993;17(6):991-992

    20 Mamourian A et al.Radiology,1995;196(1):877

    21 Oliver C et al.Clin Radiol .1997;52(2):229-300

    22 Gendall PW et al.Radiology, 1996;201(2):290, 百拇医药