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核磁共振:此“核”非彼“核”【廈門高尚醫(yī)學(xué)影像】
在這個(gè)談“核”色變的時(shí)代,“核”經(jīng)常被武斷地等價(jià)于“核輻射”、“放射線”,甚至引發(fā)了很多恐怖的聯(lián)想:“核污染”、“白血病”、“基因變異”、“腫瘤”、“生化危機(jī)”……
近些年來(lái),全世界不時(shí)出現(xiàn)的“核”新聞不斷挑動(dòng)著大眾的神經(jīng)。從廣島、長(zhǎng)崎的原子彈爆炸,到1986年發(fā)生的切爾諾貝利核電站事故,再到2011年的福島核電站事故,每一個(gè)事故都引發(fā)了全民關(guān)注甚至全民恐慌,人人避之不及,從2011年核電站事故引發(fā)的“搶鹽潮”便可見一斑。因此在日常生活中,大眾在接受磁共振成像(MRI)醫(yī)療檢查時(shí),常常誤以為它會(huì)“輻射”人體,對(duì)身體造成惡劣的影響。除了費(fèi)用原因外,這些誤解也是導(dǎo)致人們不愿做這類檢查的元兇之一。
其實(shí),核磁共振中所指的“核”與核輻射中的“核”有本質(zhì)的區(qū)別,而且相比于常見的X光檢查和CT檢查,核磁共振對(duì)人體的傷害完全可以忽略不計(jì)。
核磁共振的是怎樣成像的
我們知道所有物體都是由微小的原子構(gòu)成的,包括人類的身體。我們的身體中包含了大量的分子,其中水分子占了很大的比例。
每個(gè)水分子中包含了兩個(gè)氫原子,氫原子的原子核包含了帶有正電的質(zhì)子。質(zhì)子隨時(shí)都在進(jìn)行自旋運(yùn)動(dòng),而運(yùn)動(dòng)的電場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),所以每一個(gè)質(zhì)子都類似于一個(gè)小磁鐵。將人體置于核磁共振儀產(chǎn)生的磁場(chǎng)中時(shí),這個(gè)外加的磁場(chǎng)能激發(fā)人體內(nèi)的氫原子核。也就是說(shuō),氫原子核可以吸收與它的自旋頻率相同的電磁波,從而引起氫原子核共振。在關(guān)閉外部的磁場(chǎng)后,人體中的氫原子核會(huì)按特定頻率發(fā)出電磁波,從而將其吸收的能量再釋放出來(lái),這就叫核磁共振(NMR)。
氫原子是很多種有機(jī)物質(zhì)的組成成分,比如水分子、蛋白質(zhì)分子、糖類分子等。當(dāng)氫原子處于不同的分子中時(shí)會(huì)受到周圍原子的影響,它的核磁共振過(guò)程會(huì)因此不同。也就是說(shuō),不同的器官、組織的核磁共振過(guò)程有差異。據(jù)此可通過(guò)檢測(cè)這種差異從而得知“原子核”的位置,最終繪制出人體內(nèi)部的器官、組織的結(jié)構(gòu)圖像。這就叫做核磁共振成像(MRI)。
能力更低,安全性高
從前文可以看出,“核磁共振”中的“核”指的是“原子核”。而我們身體中的每一個(gè)原子都具有原子核,它是我們的組成部分,因而無(wú)所謂“傷害”。核磁共振的傷害主要來(lái)自靜磁場(chǎng)、梯度場(chǎng)、射頻場(chǎng)、噪聲和造影劑,其中最主要的影響不是核磁共振產(chǎn)生的磁場(chǎng),而是造影劑帶來(lái)的輕微副作用。當(dāng)然,并不是每次檢查都需要造影劑,而且造影劑也在改進(jìn)中,以減小對(duì)人體的影響。
X線攝片、CT、磁共振成像可稱為醫(yī)學(xué)成像的三駕馬車,各自具有優(yōu)勢(shì)。但是前兩者都與X射線有關(guān)系。磁共振的安全性擔(dān)憂常常來(lái)自它的“兩個(gè)伙伴”。
醫(yī)學(xué)檢查時(shí),X射線會(huì)讓人體的原子“電離”,也就是讓原子失去電子。失去電子后的原子會(huì)帶電,處于不穩(wěn)定的狀態(tài),因此會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生很大的損害。它就像一頭發(fā)狂的怪獸,在細(xì)胞內(nèi)橫沖直撞,大肆破壞。比如說(shuō),要是人體細(xì)胞的DNA分子被電離了,或者其他電離后的分子損傷了DNA,那么有可能造成細(xì)胞的基因突變。如果是人的生殖細(xì)胞受到影響,就有可能把有問題的基因傳給后代,這是很可怕的。所以在照X光片、胸透的時(shí)候,醫(yī)生都會(huì)盡量減小拍攝的范圍,只對(duì)最需要的部位進(jìn)行拍攝,千萬(wàn)別以為X光拍攝范圍越大越好,而且X光拍攝也不能太過(guò)頻繁。
X射線能使原子電離是因?yàn)閄射線的能量高。醫(yī)用X射線的波長(zhǎng)在0.001到0.1納米之間,而磁共振成像中使用的磁場(chǎng)強(qiáng)度一般低于2T,對(duì)應(yīng)的共振吸收的電磁波波長(zhǎng)高于3米。我們知道電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),能量越低,因而磁共振中吸收的電磁波能量是X光照射所吸收能量的數(shù)百億分之一,因而相對(duì)X光來(lái)說(shuō),核磁共振是非常安全的。
綜合使用,發(fā)揮優(yōu)勢(shì)
磁共振成像不但非常安全,還有很多其他優(yōu)勢(shì)。磁共振能獲得立體的三維圖像,且不容易漏掉病變部位,不像CT那樣一層層地掃描,當(dāng)病變部位很小時(shí)就容易漏掉。比如前不久的“右腎丟失”事件,起初使用CT檢查,但沒有找到“丟失的腎”,最后,是在磁共振成像的圖中找到了萎縮的腎。另外,磁共振的成像質(zhì)量很高,尤其針對(duì)軟組織。神經(jīng)、肌腱、韌帶、血管、軟骨等其他影像檢查所不能分辨的細(xì)微結(jié)果都能顯示,因而常常用于腫瘤的早期檢測(cè)以及大腦的功能檢測(cè)。這給認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)帶來(lái)了一個(gè)光明的春天。
當(dāng)然,核磁共振也有自己的局限。除了檢查費(fèi)用很高以外,對(duì)某些部位的檢查效果可能不如其他兩種檢查,比如肺部、肝臟、腎上腺等。另外,核磁共振會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng),如果患者身體里有任何金屬裝置就有可能造成危險(xiǎn),如心臟起搏器、金屬假牙、支架、彈片等。所以,在做這項(xiàng)檢查的時(shí)候,絕對(duì)禁止身上攜帶任何金屬物品。
總之,X光片、CT、磁共振成像這三駕馬車需要有機(jī)地結(jié)合使用,才能發(fā)揮優(yōu)勢(shì),提高診斷水平。
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