含鐵磁性體內植入物患者行磁共振檢查的安全性研究進展

周甜甜 蘇文杰

(1 武漢大學第二臨床學院，湖北省武漢市 430071，電子郵箱：1620759755@qq.com；2 中國人民解放軍聯勤保障部隊第九一〇醫院康復醫學科，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磁場和射頻線圈，這會對體內有鐵磁性植入物的患者造成一定的安全風險。本文就體內有心臟植入物、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行MRI檢查時產生的熱效應、機械效應和電磁效應等風險進行綜述。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)檢查具有無輻射、軟組織識別能力強、多方位成像等優點，目前已廣泛應用于心血管系統、神經系統、骨骼肌肉系統的結構檢查[1]。近年來，隨著MRI技術的發展和設備的普及，MRI檢查的數量和應用范圍進一步增加。另一方面，隨著心臟起搏器、人工耳蝸、骨科內固定物、牙科植入物等含鐵磁性體內植入患者數量的增多，這類患者進行MRI檢查的安全性越來越受到關注。

1 MRI設備存在的磁場及潛在風險

MRI設備包括主磁體、梯度系統、射頻系統、計算機及數據處理系統、輔助設備等部分，其中主磁體、梯度系統、射頻系統中都存在磁場。主磁體產生強外磁場，是靜磁場，靜磁場始終存在；梯度系統產生梯度磁場，只有在掃描時存在[2]；射頻磁場存在于射頻系統中。三個系統中都存在著潛在的安全風險[3]。

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

1.2 梯度磁場 梯度系統主要由X、Y、Z三組梯度線圈組成，作用是產生梯度磁場，為人體MRI信號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使置于其內的導體產生感應電流，不僅會引起神經刺激[7]，還會使植入物產生熱量。同時，梯度磁場也是MRI設備的噪音來源，有可能會引起聽力障礙[8]。

1.3 射頻磁場 射頻磁場是由射頻系統中的射頻線圈產生的。射頻磁場會產生脈沖能量，這些能量會被人體所吸收，從而引起人體組織的熱作用[9]，體內有植入物存在時，射頻能量在體內轉化為熱能[10]。嬰兒、兒童和有熱調節障礙的患者進行MRI檢查時，由于射頻脈沖的加熱作用，可能會導致機體核心體溫升高[10-11]。

2 MRI磁場對體內植入物的效應

人體因組織或器官的功能受損無法進行各種生命活動時，需要植入人造的醫療設備來補償或者代替組織、器官原有的功能，以維持正常的生命活動。MRI設備存在的強磁場會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生效應，包括熱效應、機械效應及電磁效應，對患者安全造成威脅[12]。

2.1 熱效應 當MRI產生的梯度磁場和射頻磁場作用于體內植入物而產生感應電流時，會使這些植入物產生熱效應，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，體內有植入物的患者在行MRI檢查前，應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 機械效應 MRI存在的強磁場會吸引鐵磁性物體使其產生位移，外置的金屬會被吸引而向設備中心位移，發生危險的彈射[5]。體內植入物所含的金屬部件在與MRI磁場接觸時，也會產生一定的位移[12]。Carlson等[16]對19位人工耳蝸植入者進行了34次MRI掃描，發現有4位患者的植入耳蝸發生了位移，其中3位僅進行手法操作就能將其復位，而另外一位則需要手術復位。

2.3 電磁效應 MRI磁場除了使植入設備產生熱效應和位移以外，還會通過電磁效應影響植入設備的功能。磁場會使植入物進入異常的模式，導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會被阻止或者過度激活[17]。

3 MRI對體內植入物的影響

對于早期的MRI檢查，體內有植入物(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。但隨著設備技術的進步，以及預防安全風險措施的增加，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]總結了MRI的磁場環境對心臟電子植入裝置的潛在風險及原因，見表1。隨著科技的發展，MRI磁場對心臟植入物的影響已逐漸減弱。Russo等[19]對1000名體內有起搏器和500名體內有除顫器的患者進行MRI檢查，結果顯示，體內有起搏器的患者中僅有5例發生了自發性房顫，6例發生了復位；體內有除顫器的患者中，僅有1例在檢查后需要更換除顫器，1例有感應式房顫。Nazarian等[20]研究結果顯示，880名體內有植入傳統起搏器的患者行MRI成像后，僅有8例出現復位；629名體內有除顫器的患者行MRI成像后，僅有1例發生復位，1例有胸部牽扯感，其余患者長期均無其他異常。2017年心臟節律學會指南就心臟植入設備患者的MRI應用給出了建議[21]：在標準化的機構工作流程的背景下，強烈建議可以使用MRI檢查；而對于MRI非標準系統，即在沒有斷裂的、心外膜的或廢棄的導聯的情況下進行MRI檢查是合理的。因此，臨床醫生應當在需要的條件下，合理給予這類患者MRI檢查。

表1 MRI磁場環境對心臟電子植入裝置的潛在風險及原因

3.2 人工耳蝸 人工耳蝸植入術是治療成人先天性耳聾和后天性耳聾的金標準，也是治療兒童耳聾的重要手段[22]。在MRI應用早期，植入人工耳蝸的患者進行MRI檢查會產生疼痛[23]，植入耳蝸磁體的移位、熱效應和產生的偽影會影響MRI的圖像質量[24]，因此此類患者也是MRI檢查的禁忌證。隨著技術的發展，雖然對植入人工耳蝸患者進行MRI檢查時，仍然發生以疼痛為主的并發癥[25]，但其并發癥是可以預防和處理的，而且不會影響同側顱底的MRI成像[16]。因此，在做好預防措施的情況下(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 部分骨折創傷患者需要行內固定術，而內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、螺釘等[26]。含鐵磁性的植入物在MRI磁場中會產生熱量并且發生位移[5,9]，還會造成MRI成像有偽影，影響成像質量[26-28]。但研究發現，使用1.5T或更低靜磁場的MRI掃描儀對體內有2015年最新標準鋼板和螺釘或者Charite和ProDisc-L人工椎間盤的患者進行MRI檢查，不會對患者造成額外的危險或風險[26，28]。Tsukimura等[27]研究也表明了7T區域的MRI檢查可以安全地應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，在植入物周邊區域偽影不影響診斷的情況下，可以進行MRI檢查。

3.4 牙科植入物 含金屬的修復體或正畸矯形器常用于牙科中[29]。Oriso等[30]研究證實，大多數金屬牙科材料在7T磁場下并沒有表現出明顯的平移吸引力或熱效應。而Hasegawa等[29]的研究則顯示，在3T磁場環境下金屬牙科材料存在熱損傷風險，并建議在行MRI檢查時，應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，金屬的牙科材料會造成MRI成像偽影[31]。

4 小 結

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磁場下仍然會發熱、移位，甚至喪失功能，但已不再是MRI檢查的絕對禁忌證，在有效預防措施和可以預估的風險條件下，部分患者可以行MRI檢查。但MRI磁場不僅僅影響受檢者，在設備周圍的操作者也存在著一定的健康和安全風險，其他類型的體內植入物患者可能也會受影響，因此MRI檢查的操作者應當熟知操作流程，及時排除各種安全隱患，有效、安全地進行MRI檢查，今后也需要進行更多的研究來減少MRI檢查帶來的安全風險。