GE Signa HDxt 3.0T磁共振成像系统的安全性的探讨

武国宏,孟凡荣

(佳木斯大学附属第一医院磁共振室,黑龙江佳木斯154003)

GE Signa HDxt 3.0T磁共振成像系统的安全性的探讨

武国宏,孟凡荣

(佳木斯大学附属第一医院磁共振室,黑龙江佳木斯154003)

磁共振成像;超高磁场;安全性;SAR值管理

进行磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)检查时受检者需要暴露于静磁场、射频(radio frequency,RF)场及梯度场的辐射中,从理论上讲上述各种场都将产生相关的生物学效应。GE Signa HDxt 3.0T超导MRI系统与普通MRI系统相比,在安全方面有以下几个显著不同。一是梯度场的生物效应,HDxt 3.0T超导MRI系统比普通的MRI系统有着更高的切换率,高的切换率会引起周围神经组织的刺激效应。二是RF场的生物效应,主要是其致热效应,即人体组织吸收射频能量后可导致组织温度升高。RF辐射量一般用特殊吸收率(specific absorption rate,SAR)来表示。SAR值是指单位质量生物组织中RF功率的吸收率,单位为W/kg,SAR值与场强的平方成正比。三是在静磁场中,铁磁性物质的投射效应、受检者体内植入物、MRI噪声、幽闭恐惧症、妊娠和制冷剂安全性等安全方面比普通MRI系统有更为严格的要求,稍有疏忽大意,可能给患者和机器本身带来重大的伤害。本文就HDxt 3.0T超导MRI系统的安全性做一探讨。

1 材料和方法

1.1 一般材料

使用设备为GE Signa HDxt 3.0T超导MRI系统,我院从2010年7月投入使用,已完成10262例患者的MR检查,包括脑部检查,脊柱检查,脑部和颈部血管的MRA检查,脑垂体的动态增强扫描,四肢关节检查,盆腔检查,腹部平扫和动态增强扫描(LAVA),乳腺增强扫描(V I BRAN T),心脏扫描,颈动静脉、肾动静脉、腹主动脉等血管的增强扫描(CEMRA 和TR ICKS)。年龄为1～ 88岁。

1.2 方法

患者预约登记和进入扫描室前需要填写病人安全调查表,经筛查后分出:①绝对禁忌证:身体内装有心脏起博器及神经刺激器者严禁扫描,并避免进入5高斯线以内 (即磁体间内)。体内存有动脉瘤夹、眼球内金属异物者应禁止扫描。高烧患者应禁止扫描。②相对禁忌证:如体内的金属异物(假牙、避孕环、金属植入物、术后金属夹等)位于扫描范围内时,应慎重扫描,以防止金属物运动或产热造成病人损伤,金属物亦可产生伪影而防碍诊断。如扫描其它部位,亦应注意病人有无不适感。昏迷、神志不清、精神异常、易发癫痫或心脏骤停者、严重外伤、幽闭症患者、幼儿及不配合的病人应慎重扫描,要在医生或家属监护下进行。孕妇和婴儿应征得医生同意再行扫描。

扫描时应注意:患者必须去除一切金属物品,最好更衣,以免金属物被吸入磁体而影响磁场均匀度,甚或伤及病人。扫描过程中病人身体(皮肤)不要直接触碰磁体内壁及各种导线,防止病人灼伤。纹身(纹眉)、化妆品、染发等应事先去掉,因其可能会引起灼伤。病人应带耳塞或棉球,以防听力损伤。准确输入患者体重,以防SAR值过高。使用平面回波成像(echo planar imaging,EP I)扫描时,要注意病人有无外周神经刺激症状,如病人有肢端的刺麻感,肌肉的抽搐等症状,应立即停止EP I扫描,而改用其它脉冲序列扫描。给患者报警球,以能及时了解检查过程中患者的情况。按不同部位选择相应的线圈和符合SAR值管理规范的扫描序列完成检查。严禁各类大型金属物体进入磁体间,如铁制的车、床、担架,氧气瓶。各种线圈导线,心电门控导线不能打折,成袢,亦不要直接接触患者皮肤及磁体内壁。心电门控不能与各种表面线圈合用。各种抢救设备不要带入磁体间。

2 结果

本组在统计的MRI检查病例中,经MR室工作人员的耐心指导和心理督导,10262例符合HDxt 3.0T超导MRI系统所要求,顺利完成了MR的检查。其中5例装有心脏起搏器,19例装有动脉瘤夹,7例装有动脉支架,35例体内装有钢板或其他金属异物,5例高热患者,12例患者神智不清或不能配合,这些人不能在GE HDxt 3.0T超导MRI系统上检查。27例患者因患幽闭恐惧症不能完成检查。由于严格执行了GE Signa HDxt 3.0T超导MRI系统所要求的安全措施,未发生一例安全事故。

3 讨论

3.1 3.0T超导MRI系统在励磁后就有非常强大的静磁场。MRI设备对其周边环境及设备使用存在磁影响,磁影响通常在5高斯线区域内非常显著,而在5高斯线以外区域逐渐减弱,因此在MRI设备磁体的5高斯线处应设立醒目的警示标记。

3.0T的强磁场潜在的危险性首先来自铁磁性物质的投射效应,投射效应是MRI系统最大的安全性之一。越接近磁体,磁场的强度将迅速增大。任何被磁体吸引的物体都会对患者造成严重伤害,也会破坏磁场的均匀性。所以,患者在进入MR检查室前,应仔细询问,严格检查,杜绝一切磁共振相容性有疑问的物品进入。患者家属或陪伴医生也要求与病人做同样的检查准备。

3.0T的强磁场还会使受检者体内各种铁磁性物质在磁力和磁扭矩的作用下发生位移或倾斜,MRI的射频电磁波还有可能是植入体内的某些电子设备失灵,这些都会对受检者造成伤害。因此,在对病人体内植入物的磁特性缺乏了解的情况下,进行MRI检查必须非常谨慎,否则有可能造成不堪设想的后果。

3.2 HDxt 3.0T超导MRI系统的SAR值管理非常重要,SAR值过高会引起患者被RF能量所灼伤,MRI在扫描过程中对必须对SAR值进行全过程实时智能动态监控。MRI系统的RF场对人体的致热效应使RF能量几乎都被人体的蓄积转化成热能,体现在SAR值上。美国食品药品管理局(Food and D rug A dministration,FDA)制定的医疗用途RF电磁场安全标准为:全身平均SAR0.4W/kg。

SAR值阈值是将最坏患者体位姿态作为体重的函数而保守估计的,患者体位和体重会对SAR值产生影响。HDxt 3.0T超导MRI系统会显示两个SAR值累计水平,6分钟的平均SAR值和10秒的平均SAR值。6分钟的平均SAR值超过50%时机器操作屏会弹出提醒窗,超过99%会迫使机器暂停扫描等待散热。合理安排扫描序列及参数设计是避免SAR值超标的关键。

不管何种RF脉冲都能产生热量。以单次激发快速自旋回波(single shot fast spinecho,SSFSE)RF脉冲产生的热量最多,其次是快速自旋回波(fast spin echo,FSE)序列,EP I序列RF脉冲产生的热量最少。梯度回波(Gradient recalled echo,GRE)序列RF能量居中。因此在扫描中,先完成SAR值较高的SSFSE或FSE扫描,中间可穿插SAR值相对稍低的扰相GRE(spoiled GRE,SPGR)和EP I扫描,以保证扫描的顺利进行。

回波链长度(echo train length,ETL)越长,回波间隙(echo spacing,ES)越小,SAR值增加越明显。扫描层数增加,饱和带增宽增多,SAR值也会相应增加。重复时间(repetition t ime,TR)时间越短,SAR值越高。腹部,盆腔,脊柱FSE扫描序列中,有时为了保证扫描,在不影响图像质量的前提下,可适当增加TR时间。虽然增加了一点扫描时间,却能有效降低SAR值。

3.3 3.0T超导MRI系统的梯度场会引起人体的周围神经组织刺激效应,高切换率会引起人体周围神经组织刺激效应更加明显,使患者肢端的刺麻感,肌肉的抽搐等症状加重。美国FDA梯度场安全的标准是,MRI扫描过程中患者所经受的梯度场切换率不能达到甚至超过使外周神经组织出现误刺激的阈值,且至少要有三倍以上的安全系数和裕量,最大梯度场切换率在6T/s以下。EP I序列是引起梯度电流最大的序列,SSFSE引起梯度电流最小。用EP I扫描时,病人两手不能交叉放在一起,双手亦不要与身体其它部位的皮肤直接接触,这样可减少外周神经刺激效应的出现。

梯度场是MR扫描时的噪声主要来源,MRI的噪声随着磁场强度的增大而增大。噪声不仅影响医患之间的交流,而且还可能对患者造成伤害,如暂时的听力下降,恐惧心理加剧等。美国FDA颁布的MRI系统噪声水平标准是声压水平大于99dB时需要听力保护。HDxt 3.0T超导MRI系统在检查时引起的噪声一般在65～110dB范围内。我们给患者带耳塞或棉球,以防听力损伤,并能减少心慌等不适感。

3.4 MRI检查一直被认为是一种安全的检查手段,但对妊娠妇女的安全性仍然是一个有争议性话题。迄今为止,有关MRI致畸方面的研究不多且不够深入。美国FDA至今未对孕妇(胎儿)、婴儿接受MRI检查的安全性予于肯定,英国NRPB也建议妊娠3个月内的孕妇谨慎应用MRI检查。这主要考虑到胎儿发育的前3个月是一段非常敏感的时期,强磁场可能对发育中的胎儿产生生物效应,干扰细胞的正常发育。另外妊娠3给月以内的MRI工作人员也应该尽量脱离高磁场环境,以避免接受MRI产生的小剂量辐射。

3.5 幽闭恐惧症是一种在封闭空间内感到明显而持久的过度恐惧的疾病。在临床MRI检查中,有3%～10%的受检者会出现紧张、恐慌的精神反映,甚至不能完成MRI检查,幽闭恐惧症是其中较为严重的反应。对于严重幽闭恐惧症患者可适当使用镇静药物,或选则CT等其他的检查方法。

4 结论

重视检查前对患者的筛查及检查的安全性和适应性,认真做好MRI检查前的各项准备,包括身体的和心理上的。严格按检查要求摆位,充分利用软垫子分隔各种线圈导线,心电门控导线,不要让其直接接触患者皮肤及磁体内壁。扫描过程中合理设计扫描序列,进行科学的SAR值管理。这样就能充分利用好GE Signa HDxt 3.0T超导MR成像系统这个平台,顺利安全地完成的MR各种常规检查,并能开展多种MRI的新技术,为临床提供更多的优良的影像信息,更好的为患者和临床一线服务。

[1]杨正汉,冯逢,王霄英.磁共振成像技术指南-检查规范、临床策略及新技术应用[M].北京:人民军医出版社,2007,451-458

R445.2

B

1008-0104(2011)06-0060-02

2011-05-13)

武国宏(1965～)男,黑龙江佳木斯人,学士,主任技师。