【答题得学分】置入传统心脏电子器械患者行磁共振检查的风险评估

本文刊于：中华心血管病杂志 2021,49(8) : 833-839

作者：宋燕燕赵世华

单位：中国医学科学院　北京协和医学院　阜外医院磁共振影像科　国家心血管病中心　心血管疾病国家重点实验室

摘要

磁共振的静态磁场、梯度磁场及射频磁场可使心脏电子器械产生移位、发热及功能改变，一直以来置入传统心脏电子器械（CIED）的患者被认为是磁共振成像（MRI）检查的绝对禁忌证。然而约50%~70%置入传统CIED的患者后续仍存在MRI检查的需求。近年来，越来越多的研究表明通过合理的患者筛查及适当的器械程控，置入传统CIED的患者可以安全地进行MRI检查，既不会对患者造成伤害，也不会导致CIED程控参数发生明显变化。该文将对置入传统CIED的患者行MRI检查安全性方面的最新研究进展予以综述。

磁共振成像（MRI）具有无创、无辐射、高软组织分辨率及多角度成像等优点，对于疾病的诊疗具有重要的临床参考价值，被认为是软组织成像的金标准^［1］。心血管植入型电子器械（cardiovascular implantable electronic device，CIED），如心脏起搏器和植入型心律转复除颤器（ICD），被临床广泛用于治疗心律失常及慢性心力衰竭。然而考虑到置入CIED的患者暴露在MRI的静磁场、梯度磁场以及脉冲射频磁场所产生的安全隐患，置入CIED的患者通常被认为是MRI检查的绝对禁忌证^［2］。2011年之后新型磁共振兼容型CIED开始应用于临床，然而置入新型CIED的患者只占全部CIED置入患者的一小部分。据统计，全球累计超过200万患者装有传统CIED，在我国约有15万~20万例患者，并且其中约50%~70%置入传统CIED的患者后续仍存在MRI检查的需求^［3］。近年来，越来越多的研究表明通过合理的患者筛查及适当的器械程控，既不会对患者造成伤害，也不会导致CIED程控参数发生明显变化（表1）^［4-44］，置入传统CIED的患者可以安全地进行MRI检查^{［45, 46］}。因此，本文将对置入传统CIED的患者行MRI检查安全性方面的最新研究进展予以综述。

（点击查看大图）

一、MRI对置入传统CIED患者的影响

1.CIED移位：MRI的静态磁场可通过极化氢质子的旋转产生纵向磁矢量和氢质子进动，从而对铁磁性材料产生力矩效应并导致CIED移位。然而，目前所有型号的CIED由于减少了铁磁体并代之以钛金属材料，因此磁矩小到可忽略不计。2001年，Luechinger等^［47］在1.5 T MRI系统中研究了CIED的力矩效应，结果显示所测量的起搏器磁力范围为0.05~3.60 N。此外，1995年以后推出的起搏装置扭矩水平明显更低，测量到的加速度低于重力强度（<9.81 N/kg）。尽管在1995年以前的老式CIED中发现了更高的引力水平（约1.03~5.85 N），但之后生产的CIED的引力只有老式型号的五分之一。Naehle等^［43］在3.0 T MRI系统中发现，传统CIED设备的最大磁力为2.15 N，最大加速度为1.65 N/kg，且其最大扭矩为17.8×10⁻³ N·m。

2.热损伤：人体内射频磁场的波长在1.5 T场强下约为50 cm，在3.0 T场强下约为25 cm，当CIED的导线长度是该波长的整数倍且存在少量裸露导线时，共振效应会使裸露导线尖端高能量聚集，从而导致与裸露导线接触处的心肌组织发生热损伤和瘢痕形成，从而使起搏阈值升高并诱发心律失常，甚至在严重情况下引起心房或心室穿孔。体外实验证明射频磁场可致导线尖端不同程度的发热（7.0~63.1 ℃）^{［48, 49］}。然而在体内实验中，Luechinger等^［50］对猪进行了MRI扫描，其导线顶端与心肌交界处温度升高至20 ℃，但随后的组织学分析中未能发现热诱导所致心肌组织损伤。Roguin等^［49］在动物实验（犬）中发现模型温度未升高且不存在组织热损伤。Naehle等^［43］先在体外模拟3.0 T磁场下对患者进行头部扫描，发现导线尖端温度最高升高2.98 ℃（平均值0.16 ℃），之后在体扫描后发现所有患者的降钙素原水平没有明显升高，血清肌钙蛋白水平和铅阻抗也没有发生变化，这说明在3.0 T的头部MRI检查过程中，并没有出现铅尖发热导致心肌损伤的临床相关现象。这可能与流动血液的冷却效应是一种保护机制，可防止活体受试者的导线尖端温度大幅升高和造成组织损伤有关。

3.CIED功能改变：置入传统CIED的患者行MRI检查出现CIED功能改变是最常见的不良事件。大多数CIED内置的簧片开关会随着外部磁场变化而自动打开或关闭，从而导致异常起搏，并且由MRI系统发射的射频脉冲和快速变化的梯度磁场也可能在CIED导联内产生电压脉冲，使CIED错误感知，从而抑制起搏器正常起搏。在置入CIED的患者中，如果电磁干扰被错误感知为室性心律失常，可能会发生不适当的电击^{［51, 52］}。电磁干扰还可能导致通电复位，这是一种重置CIED的备用编程模式，CIED可能会因过度感应电磁干扰而导致起搏抑制不当，或因心动过速恢复正常而导致电击不当，并且可能会缩短电池寿命。

二、置入传统CIED患者行MRI检查的风险评估

自1983年Pavlicek等^［2］首次评估了MRI检查对CIED的影响后，置入传统CIED一直被认为是MRI检查的绝对禁忌证。直至2013年欧洲心脏病协会将置入传统CIED行MRI检查列为Ⅱb类推荐^［53］。随着大量的研究进一步证实置入传统CIED患者行MRI检查的安全性，2017年心律失常协会发布的专家共识提出置入传统CIED患者可行MRI检查（推荐等级Ⅱa，证据等级B）^［54］。

2011年，Nazarian等^［16］开展了首个多中心研究来评估置入传统CIED的患者行MRI检查的安全性，在这次研究中总共纳入438例置入传统CIED的患者，包括置入起搏器者237例（54%）及置入ICD者201例（46%），然而这项研究排除了置入起搏器依赖型ICD患者、新放置导线（<6周）的患者以及废弃导线或置入心外膜导线的患者，最终有3例（0.7%）患者出现急性电复位，但在长期随访中，这3例患者均无器械功能障碍。近年来发表在新英格兰医学杂志的两项大样本、多中心、前瞻性研究进一步证实置入传统CIED患者接受1.5 T MRI检查的安全性。MagnaSafe试验研究纳入了1 000例置入起搏器的患者和500例置入ICD的患者，所有患者均行非胸部MRI检查，检查期间无死亡、无电极导线故障或室性心律失常发生，只在少数检查中出现导线阻抗、起搏阈值、电池电压、P波和r波振幅改变异常，且都未导致临床不良事件^［29］。此研究还对置入不同CIED的患者分别给出了简化的MRI扫描方案：（1）起搏器：当固有心率≥40次/min，将设备设置为非起搏模式（ODO/OVO）；当固有心率<40次/min，设置为非同步模式（DOO/VOO）；（2）ICD：关闭抗心律失常治疗功能，同时设置模式为DOO/VOO。Nazarian等^［30］对1 509例置入传统CIED的患者进行了2 103次1.5 T MRI检查，研究过程中无严重不良事件发生，在长期随访中，P波振幅下降的发生率为4%，心房夺获阈值升高为4%，左、右心室夺获阈值升高分别为3%及4%，但均无临床意义。近期Munawar等^［55］发表的一项荟萃分析，纳入了35项研究、共计5 625例患者、7 196次MRI检查，有0.7%的患者出现不适症状，0.1%出现电子元件损坏，0.4%出现异常起搏及1.4%出现电重置，未发生死亡、导线损坏及ICD异常放电。

三、特殊情况的风险评估

1.3.0 T扫描：由于3.0 T MRI的场强较1.5 T更强，对CIED的影响更大，所以置入传统CIED的患者行3.0 T扫描时需要更加谨慎。目前，最新一代的MRI兼容型CIED可应用于3.0 T MRI，然而关于置入传统CIED患者行3.0 T MRI检查安全性的相关研究非常少。Naehle等^［43］纳入了44例置入传统CIED的患者，所有患者均接受了3.0 T MRI扫描头部，结果显示无不良临床事件发生，且导线阻抗或起搏阈值均未发生明显变化。Horwood等^［27］评估了40例置入非MRI兼容型CIED和具有各种MRI禁忌证的患者行MRI扫描的安全性，其中6例行3.0 T MRI扫描，结果显示其设备参数均未发生明显变化。

2.胸部MRI扫描：由于CIED设备暴露在磁体中心可能存在更大的安全隐患，所以大多数评估置入传统CIED患者行MRI检查的安全性研究都排除了胸部MRI扫描。如上述MagnaSafe试验仅评估了非胸部成像^［29］，且首个上市的新型MRI兼容CIED也排除了胸部扫描。然而在评估置入传统CIED的患者行胸部扫描的安全性研究中^{［16，24，27，43］}，纳入患者没有发生任何不良事件。其次，胸部成像可能出现伪影从而影响图像质量。Sasaki等^［56］发现左侧置入ICD患者的MRI图像失真度更高，而对置入起搏器的患者或右侧置入ICD患者的扫描图像未受到明显影响。目前脉冲序列的飞速发展有望减少MRI扫描中因置入ICD所产生的伪影^［57］。

3.废弃导线：在MRI检查中，废弃导线一直也是MRI检查的禁忌证。体外实验结果表明，在MRI扫描中，与连接了起搏器的导线相比，未连接的导线尖端发热增加，并且其发热程度与导线的长度、末端是否带帽及导线路径有关。Padmanabhan等^［58］对80例体内存在废弃导线的患者行1.5 T MRI扫描，未出现任何临床并发症和设备参数的改变，并且所检测患者的心肌肌钙蛋白T均未见明显变化，证明体内废弃导线滞留的患者行1.5 T MRI检查是安全的。另外3项小样本量研究^{［59, 60, 61］}也评估了废弃导线滞留患者行MRI检查的安全性，患者均未发生不良临床事件。因此推测，虽然导线尖端发热增加，但流动血液的冷却作用可防止导联尖端温度大幅升高而造成组织损伤。

四、置入传统CIED患者行MRI扫描的流程推荐

当置入传统CIED患者需要行MRI检查时，首先应该联合心内科及影像科医生综合评估患者所置入的设备、设备编程及患者病情。扫描前，对于起搏依赖的患者（心率<40次/min），为了避免扫描期间电磁信号干扰导致的起搏抑制，设备应调至非同步起搏模式（DOO，VOO）；对于起搏不依赖的患者（心率≥40次/min），设备应调至非起搏模式（ODO，OVO）。扫描期间，医护人员需严密监测患者的心律、血压和脉搏。扫描结束后，立即检查患者的设备参数，并将设备调至扫描前状态，若检查前后参数无明显改变（起搏电极阈值增加<1.0 V，P波或R波幅值降低≤50%，起搏电极阻抗变化≤50 Ω及电击阻抗变化<5 Ω），患者于检查后3~6个月内于门诊随访一次即可。若患者任何一项变化值超过上述上限值，则患者需要分别于扫描后1周及3、6个月进行门诊随访，必要时医生可对设备重置。

综上所述，置入传统CIED的患者可以在1.5 T MRI下安全进行非胸部成像，关于置入传统CIED患者行3.0 T MRI检查安全性的相关研究较少，虽然小样本量研究未发生不良临床事件，但是仍然需要更大的样本量去验证。置入CIED不是MRI检查的绝对禁忌证，当前可对内科医生、心电生理专家及影像科医生进行培训，了解传统CIED的临床应用流程以及注意事项，使置入传统CIED的患者在临床实践中能安全顺利地进行MRI检查。

  利益冲突   所有作者均声明不存在利益冲突

思考题（单选题）

1. 既往磁共振成像（MRI）检查的绝对禁忌证包括以下哪个（ ）

A. 体内有金属异物，如假牙、节育环等

B. 精神病患者、带有多种生命监护仪器的急诊和危重患者、不能较长时间保持体位不动的患者

C. 妊娠3个月内的早期妊娠者

D. 体内安装、携带以下物品及装置的患者：包括心脏起搏器、自动电复律除颤器、心脏支架等

2. 置入传统心血管电子器械的患者后续仍存在MRI检查的需求大概约（ ）

A. 10%~30%

B. 30%~50%

C. 50%~70%

D. 70%~90%

3. 哪年之后生产的新型心血管电子器械可以直接应用于临床（ ）

A. 2001年

B. 2005年

C. 2011年

D. 2013年

4. 磁共振的哪个磁场可对铁磁性材料产生力矩效应并导致其移位（ ）

A. 静磁场

B. 梯度磁场

C. 脉冲射频磁场

D. 动态磁场

5. 植入传统心血管电子器械患者行MRI检查时，以下哪种情况存在时需要特别注意（ ）

A. 3.0 T扫描

B. 胸部扫描

C. 废弃导线

D. 以上情况都对