核磁共振可能伤害

1、讨论核磁共振的可能伤害先介绍一下核磁共振的基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频 脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢 原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录， 经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。1. 按谱仪的工作方式可分连续波核磁共振谱仪（普通谱仪）和傅里叶变换核磁 共振谱仪。连续波核磁共振谱仪（图 1）是改变磁场或频率记谱，按这种方式 测谱，对同位素丰度低的核，如 13C等，必须多次累加才能获得可观察的信 号，很费时间。傅里叶变换核磁共振谱仪（图 2），用一定宽度的强而短的射频脉冲辐 射样品，样

2、品中所有被观察的核同时被激发，并产生一响应函数，它经计算机 进行傅里叶变换，仍得到普通的核磁共振谱。傅里叶变换仪每发射脉冲一次即 相当于连续波的一次测量，因而测量时间大大缩短。它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠 状面和各种斜面的体层图像，不会产生 CT 检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐 射，对机体没有不良影响。 MR 对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动 静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有 效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。但核磁共振虽然广泛应用于疾病的检测，但它存在许多可能的伤

3、害。核磁共振危害， MRI 可能对人体造成伤害的因素主要包括以下方面：1. 首先应该关注的是强静磁场的危害。强静磁场是在有铁磁性物质存在的情况下，不 论是埋植在患者体内还是在磁场范围内，都可能是危险因素。随着强静磁场的广泛 应用，其生物安全性评估获得越来越多的关注 。专家通过研究强静磁场照射对小鼠 前庭系统 、学习记忆能力的影响及两者内在联系 ，来检测强静磁场对人体的伤害。 方法:观察 12 T 强静磁场照射 2 h 条件下小鼠即时 （2 min 内）效应和条件味觉厌 恶反应情况，确定照射对小鼠前庭系统的影响；通过 Y 迷宫和 Morris 水迷宫实 验，分析照射对小鼠学习记忆能力的影响 。结

4、果: 研究发现照射后小鼠立即出现直 立行为抑制 、旋转平衡失调，以及持续 10 d 的条件味觉厌恶反应，表明该照射对 小鼠前庭系统造成了即时及持续影响 。Y 迷宫和 Morris 水迷宫分析结果表明照射 后小鼠学习记忆能力未发生显著改变 。从而得出的结论是 12 T 强静磁场 2 h 照射 对小鼠前庭系统存在显著影响和量效关系，照射可导致小鼠出现平衡失调，持续味 觉厌恶的现象，但这种影响并非结构性或不可逆的，对小鼠学习记忆能力未造成影 响。这仅仅是对小鼠的实验，具体到社会中，尤其是在高强度的静磁场中工作的的 员工，高强磁场有可能引起周围电子仪器和设备失效 , 影响带有心脏起博器和胰岛 素泵（

5、或其他金属植入物 ） 的人员健康 , 影响工作人员的健康。2. （ 1）将动物（大鼠或小鼠）头朝池壁放入水中，放入位置随机取东、西、 南、北四个起始位置之一。记录动物找到水下平台的时间（ s）。在前几次 训练中，如果这个时间超过 60s，则引导动物到平台。让动物在平台上停留 10s.（ 2）将动物移开、擦干。必要时将动物（尤其是大鼠）放在 150W的白炽 灯下烤 5min，放回笼内。每只动物每天训练 4 次，两次训练之间间隔 1520min, 连续训练 5d。（3）最后一次获得性训练结束后的第二天，将平台撤除，开始60s 的探查训练。将动物由原先平台象限的对侧放入水中。记录动物在目标象限（原

6、先放置平台的象限）所花的时间和进入该象限的次数，以此作为空间记忆 的检测指标 .（4）测定动物的工作记忆（ working memory ）。探查训练结束后的第二 天，开始维持 4 天的对位训练。将平台放在原先平台所在象限的对侧象 限，方法与获得性训练相同。每天训练 4 次。每次记录找到平台的时间和 游泳距离以及游泳速度。3. 前庭系统，作用于人自身的平衡感和空间感，对于人的运动和平衡能力起关键性的 作用。它和 听觉系统 的一部分 耳蜗一起构成了 内耳迷路 ，位于 内耳的前庭（图 1 ）。由于人的运动由旋转和平移两种方式组成，前庭系统也由两个部分组成：半 规管系统，感知旋转动作；以及 耳石 ，

7、感知直线加速。前庭系统发送神经信号给控 制眼球运动的神经系统，保证我们在移动时也能拥有清晰的视觉；也发送信号给肌 肉相关的神经结构，使我们保持直立。4. 根据美联社发布的消息，姚明在一次 MRI （核磁共振）检查中发现了左脚内踝骨 裂的伤情。休斯敦纪事报跟队记者乔纳森 费根也是同样的说法。而姚之队负 责人章明基却在姚明伤情曝光后表示：姚明不可能在这个时候做 MRI 检查。2009 年 9 月，前火箭队医汤姆 克兰顿为姚明进行手术。手术中，姚明的足部被 植入数颗 “钢钉”。章明基也在手术完成后承认，植入 “钢钉 ”是姚明足部手术 的一 部分，姚明体内的 “钢钉 ”是永久性的，不会再取出。这些金属

8、物品的存在会影响磁 场，强大的磁场也会影响金属物，一旦金属物发生微小移动伤及附近的血管 和重 要组织，将会产生严重后果。2. 随时间变化的梯度场也会对人体造成伤害，因为其在受试者体内诱导产生电场而 兴奋神经或肌肉。外周神经兴奋是梯度场安全的上限指标。在足够强度下，可以产生 外周神经兴奋（如刺痛或叩击感），甚至引起心脏兴奋或心室振颤。 MRI 需要施加梯 度场进行空间定位 , 梯度场的强度通常随时间变化 , 以 dB / d t （ T /s） 表示. 利用圆柱 形人体模型得到神经的兴奋阈值为 54 T / s. 细胞膜是脂质双层结构 , 可看作是有损耗 的电容, 周围组织的导电性有限 . 超过

9、 100 kHz 的高频电位很难引起细胞电兴奋 . 多数梯度系统工作频率在声波频率范围内 , 梯度场强度最大值小于 2 10- 2T. 如果表层的 局部温度在 41bC 以上, 就可产生灼伤 . 梯度场诱导热能比射频场诱导的热能小几个数 量级. 血流产生的电场 ( Em) 是 ECG 中 T- 波升高的原因 . 多数情况下动脉近似平行于 静磁场, Em 很小. 如果在心脏或肌肉神经周围有植入物时则需要注意.3. 射频场( RF)的致热效应：生物组织的直径和构造是决定RF 能量吸收总量和方式的重要因素 , 如果组织直径大于入射波长 , RF 能量主要在表面吸收 ; 直径小于入射波长的 组织对 R

10、F 能量吸收很少 ; 当组织直径是波长的一半时 , RF 能量吸收最多 , 此时的频率 称为/ 共振频率 0, 组织受到的损伤最大 , 组织深部有不均匀的吸收 . RF 致热效应被认为 是组织温度升高的唯一方式 , 因为它能穿透表层组织 , 直接加热组织内部 . 组织产热主要 由 RF 的交变磁场诱导 , 电场的贡献可忽略不计 , 因此 MRI 测定时组织的欧姆产热在表 层或外周最强 , 人体的中心最弱 .受试者在 RF 作用下热调节和其它生理变化取决于吸收 能量的总量 , 用特异吸收率 ( SAR) 表示, 单位为 W/ kg. 在同样的 SAR 下, 身体不同部 位的温度反应差异很大 .

11、SAR设定为 6 W/ kg 进行实验发现 , 22 e 下, 鼓膜、腹部、上 臂、手、大腿的温度以及心率、皮肤血流有显著意义的升高, 在 33 e 下, 鼓膜、手、胸部温度以及收缩压和心率升高 , 但温度升高在可接受的安全范围内。睾丸和眼睛散热能 力低, 易于受到损伤 . 如果 RF 致热效应使阴囊温度升高到 38 42e 之间时就可能对睾 丸功能产生负面作用 . 虽然没有这方面损伤的研究报告 , 但在测定时应该注意 . 眼睛的 血管相对缺乏 , 因此散热慢且效率低 , 在 RF 辐射作用下有可能对视组织造成热损伤 . 由 于 RF 功率的不均匀性分布 , 有可能产生过热点 , 所幸的是目前

12、还没有在表皮发现过热 点, 组织内部是否存在还需要进一步考证 .4. 噪声： MRI 运行过程中产生的各种噪声，可能使某些患者的听力受到损伤。患者可 有烦躁、语言交流障碍、焦虑、短时失聪和潜在的永久性听力损害。 有精神疾患的病 人、老年人和儿童患者可有严重焦虑 . 给予镇静剂的患者主诉有不适感。 新生儿由于 解剖不健全 , 对噪声的反应更强烈 .。 MRI 的噪声来源主要是梯度场 , 梯度线圈内电流的 快速改变造成在强静磁场中 , 梯度线圈受到很强的洛仑兹力 , 造成线圈移动或震动 .。梯 度引起的噪声特征与所施加的梯度场特性有关 , 片层厚度、 FOV 、重复时间、回波时间 降低时 , 噪声

13、加强。目前仪器常规检测产生的噪声在82 103 db, 快速梯度回波序列的噪声更强 , 3D 序列产生的噪声也较强 , 在 103 113 db, EPI 序列产生的噪声在 114 115 db, 但在采取适当的措施之后都能保持在可接受的范围内。 噪声除了与成 像参数有关外 , 还取决于 MRI 硬件构造和周围环境 , 噪声的特征有空间依赖性。曾经尝试过 3.5 毫升水合氯醛(体重 7.5 公斤) ,但进机器后一会就醒来 .看过麻醉科 的大夫 ,认为风险比有些大 ,因为核磁共振干扰监测仪器 , 会贻误抢救时机 . 10% 水合氯 醛灌肠镇静促进睡眠再行检查0至 20分贝：很静、几乎感觉不到；

14、20至40分贝：安静、犹如情侣耳边的喃 喃细语； 40至 60分贝：一般、正常的交谈声音； 60至70分贝：吵闹、有损 神经； 70至 90分贝：很吵、神经细胞受到破坏； 90至100分贝：吵闹加剧、 听力受损； 100至 120分贝：难以忍受，持续一分钟人类就得暂时性失聪（致 聋）。5. 造影剂的毒副作用：目前使用的造影剂主要为含钆（ga ）的化合物 , 副作用发生率在2% 4% . 钆（ Gd） 离子具有顺磁性 , 在磁场中其磁矩可以使造影剂周围的水质子弛豫 过程加快 , 减小 T1 和 T2, 从而增强组织的对比度 . 游离的钆离子毒性很大 , 生物半衰期 长达数周 , 主要通过肝和肾吸

15、收和排泄。 造影剂中的 Gd 受螯合作用固定在化合物结 构中, 毒性作用大大降低 , 药代动力学性质也发生改变 ; 另一方面 , 这种螯合作用也降低 了 Gd 影响弛豫时间的能力。降低毒性而又不影响对弛豫时间的作用是一个矛盾的两 个方面 , 造影剂只能在允许的条件下对这两个因素折中处理。目前所用的造影剂的副作用发生率在 2% 4% 左右, 症状主要有头晕、恶心、麻疹、头痛 , 注射局部症状有发 炎、灼热感等 . 不同造影剂具有不同的副作用 , 医务人员要充分考虑这些因素 , 尤其对于 肾衰患者、孕妇、婴幼儿或者需要长期反复应用造影剂的患者更是不容忽视。按照作用原理来分， MRI造影剂可以分为纵

16、向弛豫造影剂（T1 制剂 ）和横向弛豫造影剂 （T2制剂）。 T1制剂是通过水分子中的氢核和顺磁性金属离子 直接作用来缩短 T1，从而增加 T1 加权成像中的信号强度；而 T2制剂是通过对 外部局部磁性环 境的不均匀性进行干扰，使邻近氢质子在弛豫中很快产生相 散（diphase） 来缩短 T2，在 T2加权成像中降低信号强度。所以 T1值和 T2值分 别取决于造 影剂与水分子之间的距离和磁性物质的浓度。按磁性构成来分， MRI 造影剂可以分为顺磁性、铁磁性和超顺磁性三大 类。综上，在没有铁磁性外源性物质的条件下 , 静磁场对人体没有明显的损害 , 有较 高的安全系数 . 但仍应当注意隐匿性铁磁性物质的危害 , 患者进出磁体时应尽量缓慢 , 工 作人员尽量避免在磁场中过多停留 . 随时间变化的梯度场 （ dB / d t ） 可在受试者体内诱 导产生电场而兴奋神经或肌肉。 梯度上升时间只有数毫秒时 , 外周神经兴奋是梯度场 安全的上限指标 . 目前应用的梯度强度远不能引起心脏兴奋或室颤。 在 MRI 测定过程 中, 射频场发射的功率在患者组织内转化成热能 , 使组织温度升高 , 其致热效应还需要进 一步探讨。 MRI 运行过程中可产生各种噪声 , 可能使某些患者的听力受到损伤 , 使用耳