含铁磁性体内植入物患者行磁共振检查的安全性研究进展

周甜甜 苏文杰

(1 武汉大学第二临床学院，湖北省武汉市 430071，电子邮箱：1620759755@qq.com；2 中国人民解放军联勤保障部队第九一〇医院康复医学科，福建省泉州市 362000)

【提要】 磁共振成像(MRI)检查的图像采集需要依赖强磁场和射频线圈，这会对体内有铁磁性植入物的患者造成一定的安全风险。本文就体内有心脏植入物、人工耳蜗、骨科植入物、牙科植入物等含铁磁性植入物的患者在进行MRI检查时产生的热效应、机械效应和电磁效应等风险进行综述。

磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)检查具有无辐射、软组织识别能力强、多方位成像等优点，目前已广泛应用于心血管系统、神经系统、骨骼肌肉系统的结构检查[1]。近年来，随着MRI技术的发展和设备的普及，MRI检查的数量和应用范围进一步增加。另一方面，随着心脏起搏器、人工耳蜗、骨科内固定物、牙科植入物等含铁磁性体内植入患者数量的增多，这类患者进行MRI检查的安全性越来越受到关注。

1 MRI设备存在的磁场及潜在风险

MRI设备包括主磁体、梯度系统、射频系统、计算机及数据处理系统、辅助设备等部分，其中主磁体、梯度系统、射频系统中都存在磁场。主磁体产生强外磁场，是静磁场，静磁场始终存在；梯度系统产生梯度磁场，只有在扫描时存在[2]；射频磁场存在于射频系统中。三个系统中都存在着潜在的安全风险[3]。

1.1 主磁体中的静磁场 MRI设备主要通过系统的成像来反应患者的情况，而成像主要依靠存在于主磁体中的强静磁场技术。随着科技的发展，MRI设备越来越先进，主磁体的磁场强度越来越强。Ghodbane等[4]将磁场强度分为弱(<0.1T)、中(0.1T～1T)、强(1～5T)和超强(>5T)。目前，临床上MRI设备静磁场范围从0.2T～3T不等[4]，最常用的为1.5T，属于强磁场。静磁场可以在MRI扫描仪的开孔方向上产生扭矩，吸引和加速铁磁物体[5]。同时，静磁场还会干扰体内植入物，如心脏起搏器等[6]。

1.2 梯度磁场 梯度系统主要由X、Y、Z三组梯度线圈组成，作用是产生梯度磁场，为人体MRI信号提供空间定位三维编码的条件，梯度磁场可影响图像的空间分辨率[2]。不断变化的梯度磁场会使置于其内的导体产生感应电流，不仅会引起神经刺激[7]，还会使植入物产生热量。同时，梯度磁场也是MRI设备的噪音来源，有可能会引起听力障碍[8]。

1.3 射频磁场 射频磁场是由射频系统中的射频线圈产生的。射频磁场会产生脉冲能量，这些能量会被人体所吸收，从而引起人体组织的热作用[9]，体内有植入物存在时，射频能量在体内转化为热能[10]。婴儿、儿童和有热调节障碍的患者进行MRI检查时，由于射频脉冲的加热作用，可能会导致机体核心体温升高[10-11]。

2 MRI磁场对体内植入物的效应

人体因组织或器官的功能受损无法进行各种生命活动时，需要植入人造的医疗设备来补偿或者代替组织、器官原有的功能，以维持正常的生命活动。MRI设备存在的强磁场会对含铁磁性的植入物(如心脏起搏器、除颤器、人工耳蜗等)和部分非铁磁性的物体产生效应，包括热效应、机械效应及电磁效应，对患者安全造成威胁[12]。

2.1 热效应 当MRI产生的梯度磁场和射频磁场作用于体内植入物而产生感应电流时，会使这些植入物产生热效应，从而引起组织的损伤。研究显示，在MRI扫描后人体血清肌钙蛋白水平增加[13-14]。因此，为了避免组织烧伤，体内有植入物的患者在行MRI检查前，应检查该植入物是否确定为MRI检查的安全材料[15]，慎重考虑患者能否行MRI检查。

2.2 机械效应 MRI存在的强磁场会吸引铁磁性物体使其产生位移，外置的金属会被吸引而向设备中心位移，发生危险的弹射[5]。体内植入物所含的金属部件在与MRI磁场接触时，也会产生一定的位移[12]。Carlson等[16]对19位人工耳蜗植入者进行了34次MRI扫描，发现有4位患者的植入耳蜗发生了位移，其中3位仅进行手法操作就能将其复位，而另外一位则需要手术复位。

2.3 电磁效应 MRI磁场除了使植入设备产生热效应和位移以外，还会通过电磁效应影响植入设备的功能。磁场会使植入物进入异常的模式，导致植入物的功能丧失[12]。例如心脏起搏器在磁场中的起搏活动会被阻止或者过度激活[17]。

3 MRI对体内植入物的影响

对于早期的MRI检查，体内有植入物(如心脏起搏器、除颤器、人工耳蜗，甚至骨科植入物、假牙等)的患者都属于检查禁忌证。但随着设备技术的进步，以及预防安全风险措施的增加，虽然MRI对这类患者还存在着安全威胁，但有些植入物已不再是MRI检查的绝对禁忌证。

3.1 心脏植入物 MRI磁场对心脏植入物存在一定的影响，其中影响最大的是心脏起搏器和除颤器，既往临床上一直视体内安装有这两种心脏植入物的患者为MRI检查的禁忌证。 Cronin等[18]总结了MRI的磁场环境对心脏电子植入装置的潜在风险及原因，见表1。随着科技的发展，MRI磁场对心脏植入物的影响已逐渐减弱。Russo等[19]对1000名体内有起搏器和500名体内有除颤器的患者进行MRI检查，结果显示，体内有起搏器的患者中仅有5例发生了自发性房颤，6例发生了复位；体内有除颤器的患者中，仅有1例在检查后需要更换除颤器，1例有感应式房颤。Nazarian等[20]研究结果显示，880名体内有植入传统起搏器的患者行MRI成像后，仅有8例出现复位；629名体内有除颤器的患者行MRI成像后，仅有1例发生复位，1例有胸部牵扯感，其余患者长期均无其他异常。2017年心脏节律学会指南就心脏植入设备患者的MRI应用给出了建议[21]：在标准化的机构工作流程的背景下，强烈建议可以使用MRI检查；而对于MRI非标准系统，即在没有断裂的、心外膜的或废弃的导联的情况下进行MRI检查是合理的。因此，临床医生应当在需要的条件下，合理给予这类患者MRI检查。

表1 MRI磁场环境对心脏电子植入装置的潜在风险及原因

3.2 人工耳蜗 人工耳蜗植入术是治疗成人先天性耳聋和后天性耳聋的金标准，也是治疗儿童耳聋的重要手段[22]。在MRI应用早期，植入人工耳蜗的患者进行MRI检查会产生疼痛[23]，植入耳蜗磁体的移位、热效应和产生的伪影会影响MRI的图像质量[24]，因此此类患者也是MRI检查的禁忌证。随着技术的发展，虽然对植入人工耳蜗患者进行MRI检查时，仍然发生以疼痛为主的并发症[25]，但其并发症是可以预防和处理的，而且不会影响同侧颅底的MRI成像[16]。因此，在做好预防措施的情况下(如佩戴头部绷带等)，可以对有需要的植入人工耳蜗的患者行MRI检查。

3.3 骨科植入物 部分骨折创伤患者需要行内固定术，而内固定的材料大多含有铁磁性，如由钛合金和不锈钢材料制成的钢板、螺钉等[26]。含铁磁性的植入物在MRI磁场中会产生热量并且发生位移[5,9]，还会造成MRI成像有伪影，影响成像质量[26-28]。但研究发现，使用1.5T或更低静磁场的MRI扫描仪对体内有2015年最新标准钢板和螺钉或者Charite和ProDisc-L人工椎间盘的患者进行MRI检查，不会对患者造成额外的危险或风险[26，28]。Tsukimura等[27]研究也表明了7T区域的MRI检查可以安全地应用于有脊椎金属植入物的患者。因此，对于有骨科植入物的患者，在植入物周边区域伪影不影响诊断的情况下，可以进行MRI检查。

3.4 牙科植入物 含金属的修复体或正畸矫形器常用于牙科中[29]。Oriso等[30]研究证实，大多数金属牙科材料在7T磁场下并没有表现出明显的平移吸引力或热效应。而Hasegawa等[29]的研究则显示，在3T磁场环境下金属牙科材料存在热损伤风险，并建议在行MRI检查时，应该从托槽中取出钢丝，或者在矫治器和口腔黏膜之间使用间隔垫。还有研究显示，金属的牙科材料会造成MRI成像伪影[31]。

4 小 结

MRI检查是临床上常用的检查方法，但由于其特殊的成像方式，使MRI检查存在一定的安全隐患。目前很多含铁磁性体内植入物，如心脏、骨科、牙科植入物和人工耳蜗等，在MRI磁场下仍然会发热、移位，甚至丧失功能，但已不再是MRI检查的绝对禁忌证，在有效预防措施和可以预估的风险条件下，部分患者可以行MRI检查。但MRI磁场不仅仅影响受检者，在设备周围的操作者也存在着一定的健康和安全风险，其他类型的体内植入物患者可能也会受影响，因此MRI检查的操作者应当熟知操作流程，及时排除各种安全隐患，有效、安全地进行MRI检查，今后也需要进行更多的研究来减少MRI检查带来的安全风险。