核磁共振的可能傷害

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中，用無線電射頻 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，并將吸收的能量釋放出來，被體外的接受器收錄， 經(jīng)電子計算機處理獲得圖像，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）是改變磁場或頻率記譜，按這種方式 測譜，對同位素豐度低的核，如13c等，必須多次累加才能獲得可觀察的信 號，很費時間。傅里葉變換核磁共振譜儀（圖 2），用一定寬度的強而短的射頻脈沖輻射 樣品，樣品

2、中所有被觀察的核同時被激發(fā)，并產(chǎn)生一響應(yīng)函數(shù)，它經(jīng)計算機進 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)波的一次測量，因而測量時間大大縮短。它對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，不會產(chǎn)生 ct 檢測中的偽影；不需注射造影劑；無電離輻 射，對機體沒有不良影響。 mr 對檢測腦內(nèi)血腫、腦外血腫、腦腫瘤、顱內(nèi)動脈瘤、動 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疾病非常有 效，同時對腰椎椎間盤后突、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，但它存在許多可能的傷害

3、。核磁共振危害， mri 可能對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)注的是強靜磁場的危害。強靜磁場是在有鐵磁性物質(zhì)存在的情況下，不 論是埋植在患者體內(nèi)還是在磁場范圍內(nèi)，都可能是危險因素。隨著強靜磁場的廣泛 應(yīng)用，其生物安全性評估獲得越來越多的關(guān)注 。專家通過研究強靜磁場照射對小鼠 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 ，來檢測強靜磁場對人體的傷害。 方法:觀察 12 t 強靜磁場照射 2 h 條件下小鼠即時 （2 min 內(nèi)）效應(yīng)和條件味覺厭 惡反應(yīng)情況，確定照射對小鼠前庭系統(tǒng)的影響；通過 y 迷宮和 morris 水迷宮實 驗，分析照射對小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響 。結(jié)果

4、: 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 的條件味覺厭惡反應(yīng)，表明該照射對 小鼠前庭系統(tǒng)造成了即時及持續(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 強靜磁場 2 h 照射 對小鼠前庭系統(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 覺厭惡的現(xiàn)象，但這種影響并非結(jié)構(gòu)性或不可逆的，對小鼠學(xué)習(xí)記憶能力未造成影 響。這僅僅是對小鼠的實驗，具體到社會中，尤其是在高強度的靜磁場中工作的的 員工，高強磁場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（ 或其他金

5、屬植入物 ） 的人員健康 , 影響工作人員的健康。2. （1）將動物（大鼠或小鼠）頭朝池壁放入水中，放入位置隨機取東、西、南、北四個起始位置之一。記錄動物找到水下平臺的時間（s）。在前幾次訓(xùn)練中，如果這個時間超過 60s，則引導(dǎo)動物到平臺。讓動物在平臺上停留 10s.（2） 將動物移開、擦干。必要時將動物（尤其是大鼠）放在150w的白熾 燈下烤5min,放回籠內(nèi)。每只動物每天訓(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，將平臺撤除，開始60s的探查 訓(xùn)練。將動物由原先平臺象限的對側(cè)放入水中。記錄動物在目標象限（原 先放置平臺的象限）所花的

6、時間和進入該象限的次數(shù)，以此作為空間記憶 的檢測指標.（4）測定動物的工作記憶（working memory ）。探查訓(xùn)練結(jié)束后的第二 天，開始維持4天的對位訓(xùn)練。將平臺放在原先平臺所在象限的對側(cè)象限，方法與獲得性訓(xùn)練相同。每天訓(xùn)練 4次。每次記錄找到平臺的時間和 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，對于人的運動和平衡能力起關(guān)鍵性的 作用。它和聽覺系統(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 ）。由于人的運動由旋轉(zhuǎn)和平移兩種方式組成，前庭系統(tǒng)也由兩個部分組成：半規(guī)管系統(tǒng)，感知旋轉(zhuǎn)動作；以及 耳石，感知直線加速。前庭系統(tǒng)發(fā)送神經(jīng)信號給控 制眼球運動的

7、神經(jīng)系統(tǒng)，保證我們在移動時也能擁有清晰的視覺；也發(fā)送信號給肌 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。休斯敦紀事報跟隊記者喬納森費根也是同樣的說法。而姚之隊負責(zé)人章明基卻在姚明傷情曝光后表示：姚明不可能在這個時候做mri檢查。2009年9月，前火箭隊醫(yī)湯姆 克蘭頓為姚明進行手術(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，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，不會再取出。這些金屬物品的存在會影響磁 場，強大的磁場也會影響金屬物，一旦金屬物發(fā)生微小移動傷及附近的血管

8、和重要組織，將會產(chǎn)生嚴重后果。2. 隨時間變化的梯度場也會對人體造成傷害，因為其在受試者體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生電場而 興奮神經(jīng)或肌肉。外周神經(jīng)興奮是梯度場安全的上限指標。在足夠強度下，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需要施加梯度場進行空間定位，梯度場的強度通常隨時間變化，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100 khz的高頻電位很難引起細胞電興奮 .多數(shù) 梯度系統(tǒng)工作頻率在聲波頻率范圍內(nèi) , 梯度場強度最大值小于 2 10-

9、2t. 如果表層的 局部溫度在 41bc 以上, 就可產(chǎn)生灼傷 . 梯度場誘導(dǎo)熱能比射頻場誘導(dǎo)的熱能小幾個數(shù) 量級. 血流產(chǎn)生的電場 （ em） 是 ecg 中 t- 波升高的原因 . 多數(shù)情況下動脈近似平行于 靜磁場 , em 很小. 如果在心臟或肌肉神經(jīng)周圍有植入物時則需要注意 .3射頻場（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 , rf 能量主要在表面吸收 ; 直徑小于入射波長的 組織對 rf 能量吸收很少 ; 當(dāng)組織直徑是波長的一半時 , rf 能量吸收最多 , 此時的頻率 稱為/ 共振頻率 0, 組織受到的損傷最

10、大 , 組織深部有不均勻的吸收 rf 致熱效應(yīng)被認為 是組織溫度升高的唯一方式 , 因為它能穿透表層組織 , 直接加熱組織內(nèi)部 組織產(chǎn)熱主要 由 rf 的交變磁場誘導(dǎo) , 電場的貢獻可忽略不計 , 因此 mri 測定時組織的歐姆產(chǎn)熱在表 層或外周最強 , 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 sar設(shè)定為6 w/ kg進行實驗發(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

11、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 之間時就可能對睪 丸功能產(chǎn)生負面作用 雖然沒有這方面損傷的研究報告 , 但在測定時應(yīng)該注意 眼睛的 血管相對缺乏 , 因此散熱慢且效率低 , 在 rf 輻射作用下有可能對視組織造成熱損傷 由 于 rf 功率的不均勻性分布 , 有可能產(chǎn)生過熱點 , 所幸的是目前還沒有在表皮發(fā)現(xiàn)過熱 點, 組織內(nèi)部是否存在還需要進一步考證 4噪聲：mri運行過程中產(chǎn)生的各種噪聲，可能使某些患者的聽力受到損傷?；颊呖?有煩躁、語言交流障礙、焦慮、短時失聰和潛在的永久性聽

12、力損害。 有精神疾患的病 人、老年人和兒童患者可有嚴重焦慮 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 , 對噪聲的反應(yīng)更強烈 。 mri 的噪聲來源主要是梯度場 , 梯度線圈內(nèi)電流的 快速改變造成在強靜磁場中 , 梯度線圈受到很強的洛侖茲力 , 造成線圈移動或震動 。梯 度引起的噪聲特征與所施加的梯度場特性有關(guān) , 片層厚度、 fov 、重復(fù)時間、回波時間 降低時, 噪聲加強。目前儀器常規(guī)檢測產(chǎn)生的噪聲在 82 103 db, 快速梯度回波序列 的噪聲更強 , 3d 序列產(chǎn)生的噪聲也較強 , 在 103 113 db, epi 序列產(chǎn)生的噪聲在 114 115 db, 但在采取適

13、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3.5毫升水合氯醛（體重7.5公斤），但進機器后一會就醒來.看過麻醉科 的大夫 ,認為風(fēng)險比有些大 ,因為核磁共振干擾監(jiān)測儀器 ,會貽誤搶救時機 10% 水合氯 醛灌腸鎮(zhèn)靜促進睡眠再行檢查0至 20分貝：很靜、幾乎感覺不到； 20至 40分貝：安靜、猶如情侶耳邊的喃 喃細語； 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)細胞受到破壞； 90至100分貝：吵鬧加劇、 聽力受損； 100至 1

14、20分貝：難以忍受，持續(xù)一分鐘人類就得暫時性失聰（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 , 在磁場中其磁矩可以使造影劑周圍的水質(zhì)子弛豫 過程加快 , 減小 t1 和 t2, 從而增強組織的對比度 . 游離的釓離子毒性很大 , 生物半衰期 長達數(shù)周 , 主要通過肝和腎吸收和排泄。 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 影響弛豫時間的能力。降低毒性而又不影響對弛豫時間的作用是一個矛

15、盾的兩 個方面 , 造影劑只能在允許的條件下對這兩個因素折中處理。 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 , 尤其對于 腎衰患者、孕婦、嬰幼兒或者需要長期反復(fù)應(yīng)用造影劑的患者更是不容忽視。按照作用原理來分，mri造影劑可以分為縱向弛豫造影劑（t1制劑）和橫 向弛豫造影劑 （t2制劑）。t1制劑是通過水分子中的氫核和順磁性金屬離子 直接作用來縮短t1,從而增加t1加權(quán)成像中的信號強度；而 t2制劑是通過對 外部局部磁性環(huán) 境的不均勻性進行干擾，使

16、鄰近氫質(zhì)子在弛豫中很快產(chǎn)生相 散（diphase）來縮短t2,在t2加權(quán)成像中降低信號強度。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，在沒有鐵磁性外源性物質(zhì)的條件下 , 靜磁場對人體沒有明顯的損害 , 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 , 患者進出磁體時應(yīng)盡量緩慢 , 工 作人員盡量避免在磁場中過多停留 . 隨時間變化的梯度場 （ db / d t ） 可在受試者體內(nèi)誘 導(dǎo)產(chǎn)生電場而興奮神經(jīng)或肌肉。 梯度上升時間只有數(shù)毫秒時 , 外周神經(jīng)興奮是梯度場 安全的上限指標 . 目前應(yīng)用的梯度強度遠不能引起心臟興奮或室顫。 在 mri 測定過程 中, 射頻場發(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 一步探討。 mri 運行過程中可產(chǎn)生各種噪聲 , 可能使某些患者的聽力受到損傷 , 使用耳 塞