含鐵磁性體內(nèi)植入物患者行磁共振檢查的安全性研究進(jìn)展

周甜甜 蘇文杰

(1 武漢大學(xué)第二臨床學(xué)院，湖北省武漢市 430071，電子郵箱：1620759755@qq.com；2 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九一〇醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科，福建省泉州市 362000)

【提要】 磁共振成像(MRI)檢查的圖像采集需要依賴強(qiáng)磁場和射頻線圈，這會(huì)對體內(nèi)有鐵磁性植入物的患者造成一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。本文就體內(nèi)有心臟植入物、人工耳蝸、骨科植入物、牙科植入物等含鐵磁性植入物的患者在進(jìn)行MRI檢查時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和電磁效應(yīng)等風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜述。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)檢查具有無輻射、軟組織識(shí)別能力強(qiáng)、多方位成像等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、骨骼肌肉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)檢查[1]。近年來，隨著MRI技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的普及，MRI檢查的數(shù)量和應(yīng)用范圍進(jìn)一步增加。另一方面，隨著心臟起搏器、人工耳蝸、骨科內(nèi)固定物、牙科植入物等含鐵磁性體內(nèi)植入患者數(shù)量的增多，這類患者進(jìn)行MRI檢查的安全性越來越受到關(guān)注。

1 MRI設(shè)備存在的磁場及潛在風(fēng)險(xiǎn)

MRI設(shè)備包括主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、輔助設(shè)備等部分，其中主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)中都存在磁場。主磁體產(chǎn)生強(qiáng)外磁場，是靜磁場，靜磁場始終存在；梯度系統(tǒng)產(chǎn)生梯度磁場，只有在掃描時(shí)存在[2]；射頻磁場存在于射頻系統(tǒng)中。三個(gè)系統(tǒng)中都存在著潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)[3]。

1.1 主磁體中的靜磁場 MRI設(shè)備主要通過系統(tǒng)的成像來反應(yīng)患者的情況，而成像主要依靠存在于主磁體中的強(qiáng)靜磁場技術(shù)。隨著科技的發(fā)展，MRI設(shè)備越來越先進(jìn)，主磁體的磁場強(qiáng)度越來越強(qiáng)。Ghodbane等[4]將磁場強(qiáng)度分為弱(<0.1T)、中(0.1T～1T)、強(qiáng)(1～5T)和超強(qiáng)(>5T)。目前，臨床上MRI設(shè)備靜磁場范圍從0.2T～3T不等[4]，最常用的為1.5T，屬于強(qiáng)磁場。靜磁場可以在MRI掃描儀的開孔方向上產(chǎn)生扭矩，吸引和加速鐵磁物體[5]。同時(shí)，靜磁場還會(huì)干擾體內(nèi)植入物，如心臟起搏器等[6]。

1.2 梯度磁場 梯度系統(tǒng)主要由X、Y、Z三組梯度線圈組成，作用是產(chǎn)生梯度磁場，為人體MRI信號(hào)提供空間定位三維編碼的條件，梯度磁場可影響圖像的空間分辨率[2]。不斷變化的梯度磁場會(huì)使置于其內(nèi)的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電流，不僅會(huì)引起神經(jīng)刺激[7]，還會(huì)使植入物產(chǎn)生熱量。同時(shí)，梯度磁場也是MRI設(shè)備的噪音來源，有可能會(huì)引起聽力障礙[8]。

1.3 射頻磁場 射頻磁場是由射頻系統(tǒng)中的射頻線圈產(chǎn)生的。射頻磁場會(huì)產(chǎn)生脈沖能量，這些能量會(huì)被人體所吸收，從而引起人體組織的熱作用[9]，體內(nèi)有植入物存在時(shí)，射頻能量在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能[10]。嬰兒、兒童和有熱調(diào)節(jié)障礙的患者進(jìn)行MRI檢查時(shí)，由于射頻脈沖的加熱作用，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)體核心體溫升高[10-11]。

2 MRI磁場對體內(nèi)植入物的效應(yīng)

人體因組織或器官的功能受損無法進(jìn)行各種生命活動(dòng)時(shí)，需要植入人造的醫(yī)療設(shè)備來補(bǔ)償或者代替組織、器官原有的功能，以維持正常的生命活動(dòng)。MRI設(shè)備存在的強(qiáng)磁場會(huì)對含鐵磁性的植入物(如心臟起搏器、除顫器、人工耳蝸等)和部分非鐵磁性的物體產(chǎn)生效應(yīng)，包括熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)及電磁效應(yīng)，對患者安全造成威脅[12]。

2.1 熱效應(yīng) 當(dāng)MRI產(chǎn)生的梯度磁場和射頻磁場作用于體內(nèi)植入物而產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，會(huì)使這些植入物產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而引起組織的損傷。研究顯示，在MRI掃描后人體血清肌鈣蛋白水平增加[13-14]。因此，為了避免組織燒傷，體內(nèi)有植入物的患者在行MRI檢查前，應(yīng)檢查該植入物是否確定為MRI檢查的安全材料[15]，慎重考慮患者能否行MRI檢查。

2.2 機(jī)械效應(yīng) MRI存在的強(qiáng)磁場會(huì)吸引鐵磁性物體使其產(chǎn)生位移，外置的金屬會(huì)被吸引而向設(shè)備中心位移，發(fā)生危險(xiǎn)的彈射[5]。體內(nèi)植入物所含的金屬部件在與MRI磁場接觸時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生一定的位移[12]。Carlson等[16]對19位人工耳蝸植入者進(jìn)行了34次MRI掃描，發(fā)現(xiàn)有4位患者的植入耳蝸發(fā)生了位移，其中3位僅進(jìn)行手法操作就能將其復(fù)位，而另外一位則需要手術(shù)復(fù)位。

2.3 電磁效應(yīng) MRI磁場除了使植入設(shè)備產(chǎn)生熱效應(yīng)和位移以外，還會(huì)通過電磁效應(yīng)影響植入設(shè)備的功能。磁場會(huì)使植入物進(jìn)入異常的模式，導(dǎo)致植入物的功能喪失[12]。例如心臟起搏器在磁場中的起搏活動(dòng)會(huì)被阻止或者過度激活[17]。

3 MRI對體內(nèi)植入物的影響

對于早期的MRI檢查，體內(nèi)有植入物(如心臟起搏器、除顫器、人工耳蝸，甚至骨科植入物、假牙等)的患者都屬于檢查禁忌證。但隨著設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，以及預(yù)防安全風(fēng)險(xiǎn)措施的增加，雖然MRI對這類患者還存在著安全威脅，但有些植入物已不再是MRI檢查的絕對禁忌證。

3.1 心臟植入物 MRI磁場對心臟植入物存在一定的影響，其中影響最大的是心臟起搏器和除顫器，既往臨床上一直視體內(nèi)安裝有這兩種心臟植入物的患者為MRI檢查的禁忌證。 Cronin等[18]總結(jié)了MRI的磁場環(huán)境對心臟電子植入裝置的潛在風(fēng)險(xiǎn)及原因，見表1。隨著科技的發(fā)展，MRI磁場對心臟植入物的影響已逐漸減弱。Russo等[19]對1000名體內(nèi)有起搏器和500名體內(nèi)有除顫器的患者進(jìn)行MRI檢查，結(jié)果顯示，體內(nèi)有起搏器的患者中僅有5例發(fā)生了自發(fā)性房顫，6例發(fā)生了復(fù)位；體內(nèi)有除顫器的患者中，僅有1例在檢查后需要更換除顫器，1例有感應(yīng)式房顫。Nazarian等[20]研究結(jié)果顯示，880名體內(nèi)有植入傳統(tǒng)起搏器的患者行MRI成像后，僅有8例出現(xiàn)復(fù)位；629名體內(nèi)有除顫器的患者行MRI成像后，僅有1例發(fā)生復(fù)位，1例有胸部牽扯感，其余患者長期均無其他異常。2017年心臟節(jié)律學(xué)會(huì)指南就心臟植入設(shè)備患者的MRI應(yīng)用給出了建議[21]：在標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)構(gòu)工作流程的背景下，強(qiáng)烈建議可以使用MRI檢查；而對于MRI非標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，即在沒有斷裂的、心外膜的或廢棄的導(dǎo)聯(lián)的情況下進(jìn)行MRI檢查是合理的。因此，臨床醫(yī)生應(yīng)當(dāng)在需要的條件下，合理給予這類患者M(jìn)RI檢查。

表1 MRI磁場環(huán)境對心臟電子植入裝置的潛在風(fēng)險(xiǎn)及原因

3.2 人工耳蝸 人工耳蝸植入術(shù)是治療成人先天性耳聾和后天性耳聾的金標(biāo)準(zhǔn)，也是治療兒童耳聾的重要手段[22]。在MRI應(yīng)用早期，植入人工耳蝸的患者進(jìn)行MRI檢查會(huì)產(chǎn)生疼痛[23]，植入耳蝸磁體的移位、熱效應(yīng)和產(chǎn)生的偽影會(huì)影響MRI的圖像質(zhì)量[24]，因此此類患者也是MRI檢查的禁忌證。隨著技術(shù)的發(fā)展，雖然對植入人工耳蝸患者進(jìn)行MRI檢查時(shí)，仍然發(fā)生以疼痛為主的并發(fā)癥[25]，但其并發(fā)癥是可以預(yù)防和處理的，而且不會(huì)影響同側(cè)顱底的MRI成像[16]。因此，在做好預(yù)防措施的情況下(如佩戴頭部繃帶等)，可以對有需要的植入人工耳蝸的患者行MRI檢查。

3.3 骨科植入物 部分骨折創(chuàng)傷患者需要行內(nèi)固定術(shù)，而內(nèi)固定的材料大多含有鐵磁性，如由鈦合金和不銹鋼材料制成的鋼板、螺釘?shù)萚26]。含鐵磁性的植入物在MRI磁場中會(huì)產(chǎn)生熱量并且發(fā)生位移[5,9]，還會(huì)造成MRI成像有偽影，影響成像質(zhì)量[26-28]。但研究發(fā)現(xiàn)，使用1.5T或更低靜磁場的MRI掃描儀對體內(nèi)有2015年最新標(biāo)準(zhǔn)鋼板和螺釘或者Charite和ProDisc-L人工椎間盤的患者進(jìn)行MRI檢查，不會(huì)對患者造成額外的危險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)[26，28]。Tsukimura等[27]研究也表明了7T區(qū)域的MRI檢查可以安全地應(yīng)用于有脊椎金屬植入物的患者。因此，對于有骨科植入物的患者，在植入物周邊區(qū)域偽影不影響診斷的情況下，可以進(jìn)行MRI檢查。

3.4 牙科植入物 含金屬的修復(fù)體或正畸矯形器常用于牙科中[29]。Oriso等[30]研究證實(shí)，大多數(shù)金屬牙科材料在7T磁場下并沒有表現(xiàn)出明顯的平移吸引力或熱效應(yīng)。而Hasegawa等[29]的研究則顯示，在3T磁場環(huán)境下金屬牙科材料存在熱損傷風(fēng)險(xiǎn)，并建議在行MRI檢查時(shí)，應(yīng)該從托槽中取出鋼絲，或者在矯治器和口腔黏膜之間使用間隔墊。還有研究顯示，金屬的牙科材料會(huì)造成MRI成像偽影[31]。

4 小 結(jié)

MRI檢查是臨床上常用的檢查方法，但由于其特殊的成像方式，使MRI檢查存在一定的安全隱患。目前很多含鐵磁性體內(nèi)植入物，如心臟、骨科、牙科植入物和人工耳蝸等，在MRI磁場下仍然會(huì)發(fā)熱、移位，甚至喪失功能，但已不再是MRI檢查的絕對禁忌證，在有效預(yù)防措施和可以預(yù)估的風(fēng)險(xiǎn)條件下，部分患者可以行MRI檢查。但MRI磁場不僅僅影響受檢者，在設(shè)備周圍的操作者也存在著一定的健康和安全風(fēng)險(xiǎn)，其他類型的體內(nèi)植入物患者可能也會(huì)受影響，因此MRI檢查的操作者應(yīng)當(dāng)熟知操作流程，及時(shí)排除各種安全隱患，有效、安全地進(jìn)行MRI檢查，今后也需要進(jìn)行更多的研究來減少M(fèi)RI檢查帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。