核磁共振的可能伤害讲课讲稿

1、此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除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

2、的强而短的射频脉冲辐射样品，样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

3、它存在许多可能的伤害。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 ( 或其他金属植

5、入物 ) 的人员健康 , 影响工作人员的健康。只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除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

6、放入水中。记录动物在目标象限（原先放置平台的象限）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

7、转动作；以及 耳石，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

8、，不会再取出。这些金属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 10

9、0 kHz 的高频电位很难引起细胞电兴奋. 多数只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除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

10、要在表面吸收; 直径小于入射波长的组织对 RF 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,

11、身体不同部位的温度反应差异很大 . 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

12、可能产生过热点 , 所幸的是目前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

13、, 噪声加强。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； 20 至 40

14、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、有损只供学习与交流此文档仅供收集于网络，如有侵权请联系网站删除神经； 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

15、离子毒性很大 , 生物半衰期长达数周 , 主要通过肝和肾吸收和排泄。 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

16、视。按照作用原理来分， MRI造影剂可以分为纵向弛豫造影剂(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 , 使用耳塞仍是控制噪声最简单和最经济的方法 .。目前使用的造影剂都