高场强磁共振成像手术麻醉专家共识20世纪90年代初,术中磁共振成像(intraoperativemagnetic resonance imaging,iMRI)开始应用于神经外科手术中,使神经外科医师在实时提供的影像资料指导下实施手术成为可能。
国内引进术中高场强磁共振成像系统已有近10年的历史,目前已有近10家医院或单位拥有该系统,在术中高场强磁共振成像手术的麻醉管理,安全实施和培训等方面积累了一定经验。
对此系统有需求意向的单位还在增加。
因此,有必要以专家共识的方式进行规范和指导。
需要指出:本共识只针对“术中磁共振成像”这一特殊情况,其它使用情况不在此范围。
随着磁共振条件下麻醉的广泛应用,共识会做适当修改和补充;共识虽然具有指导性,但不具有强制性,各单位应根据自身情况和特点制定最符合本单位具体情况的规章制度和规范;顺利实施术中高场强磁共振成像手术麻醉的核心是安全管理。
1、发展概况高场强磁共振成像引入手术室,是神经外科发展史上的飞跃,通过实时扫描并结合神经导航,可指导术者精确定位病变组织,精准切除肿瘤,尽可能保护神经功能,最大限度防止术后并发症。
iMRI作用主要体现在以下四方面:应用iMRI实时更新图像,可很好地解决手术中由于开颅、脑脊液丢失、脑水肿、重力、脑组织或肿瘤切除及脑压板等因素而导致的脑移位,大大提高了导航精度,并指导选择正确的手术入路;可提高肿瘤的全切率。
据报道,即使应用神经导航技术,神经外科医师判断肿瘤已全切时,尚有33%以上的肿瘤残余,而在iMRI指导下可最大程度提高全切率;可防止重要组织结构受损。
iMRI对血管神经显像的优势,可指导丘脑、后颅窝、颅颈交界等处肿瘤切除时尽量避免损伤其它正常组织结构。
功能性及代谢性图像如弥散张量成像、血氧水平依赖功能性MRI及血管成像等与术中MRI图像融合,为外科医师提供解剖、功能和脑代谢等多种信息,不仅提高手术精度,还可指导手术和术后治疗,减少并发症。
近年,在神经介入领域也多有应用。
磁场的特殊环境,尤其是高场强[>1.5特斯拉(T),1T=10000高斯(G)]磁共振系统,对手术室环境、医护人员工作常规及患者围术期安全均有特殊要求,使该类手术的围术期管理较常规神经外科手术有所不同,有必要建立相关的规章制度及操作规范,其目的是:认识iMRI环境下与设备相关的潜在危险,保证患者及麻醉和手术参与人员在iMRI环境下的安全;预防相关意外的发生;改善患者预后,减少与iMRI相关的不良后果;明确iMRI环境下生理功能监测的局限性;明确iMRI环境潜在的健康危害[比如高分贝(dB)的噪音等。
2、术中高场强磁共振成像的环境要求磁体一般分为电阻磁体、永久磁体和超导磁体。
目前常用的为超导磁体,除非在失超状态下,否则磁体总是处于“打开”状态,应对磁体的危害保持高度警惕。
术中磁共振发展到现在,大致经历了三代产品。
第一代为开放式低场强磁共振,第二代为高场强旋转床或地轨推床磁共振(磁体不动,移动患者),目前的第三代为高场强磁体移动式磁共振(磁体移动,患者不动,安全性较高)。
术中高场强磁共振系统一般为双室设计即检查室(iMRI-DR)及手术室(iMRI-OR)(图1),也可为三室设计即手术室——检查室——手术室,检查室和手术室以防护门相隔,地面标示50G及5G磁力线(5G 线外为不受磁场干扰的安全范围)。
控制室可通过隔离窗分别对检查室和手术室进行观察。
系统配备1.5T 或3.0T磁体及标准的神经导航系统。
磁体平时处于检查室,可对术前及术后患者进行检查。
根据设计的不同,在需要iMRI时可移动磁体或移动手术床进行iMRI 检查,磁体由检查室移入手术室(采用磁体固定方式的,则手术床移向磁体)。
除了手术床、头部固定系统及暴露术野的牵引系统为磁兼容(MR-compatible)器械外,其余手术器械均可为非磁兼容性,在进行术中扫描时需撤到5G安全线外。
麻醉相关设备如麻醉机、监护仪、输注泵等应根据磁兼容性能放置在安全区域。
较之CT扫描,磁共振扫描属于高风险成像。
高风险成像是指:有内科疾病风险的患者或存在危及健康风险的患者进行成像;与设备相关的风险;与检查过程相关的风险,如MRI指导下的手术、微创手术(如局部超声和射频消融术)或者心脏和气道的成像研究。
按照磁场强度及安全性不同,各种人员的活动范围可划分成四个区域:I区(一般控制区域):此区域包括所有完全开放的区域。
通常在MR扫描间外,是患者、医护人员及其他员工进入MR室需要通过的区域。
此区域行动不受限制。
Ⅱ区(过渡区域):此区域是人员可自由出入不受控的I区与严格受控的Ⅲ区间的交接部位。
通常,患者的交接工作在此区域内完成,回答关于MR扫描的问题、询问病史及其它情况等内容在此区完成。
患者需要在工作人员的监督下活动,不能在此区域内自由活动。
Ⅲ区(严格控制区域):位于5G线外。
此区域是如果不接受检查的人员或铁磁性物品/设备接近会由于MR扫描仪周围特殊环境引起个体或设备相互作用造成严重伤亡的区域。
Ⅲ区的进入受到严格的限制,进入Ⅲ区或其内部(IV区)需要由MR工作人员进行调控,并受其全程监督。
IV区(核心或扫描区域):位于5G线内,此区域与MR扫描室等同。
IV区总是位于Ⅲ区内部。
IV区内不可有任何铁磁性物品。
任何人员不得随意进出。
所有麻醉科医师及其他工作人员都应该接受关于MR扫描运行环境的安全教育,以及医院所用MR仪器特征的具体教育。
应该强调进入Ⅲ区和Ⅳ区的安全性,特别强调该区域的危险及对监测的影响。
应该注意对铁磁性物品保持高度警惕(如听诊器、钢笔、手电筒、手表、发夹、金属病历夹、传呼机、手机、信用卡和电池等),带有铁磁性植入物的任何人不能进入Ⅲ区和Ⅳ区。
安全教育还应该包括如何安全应对Ⅲ区和Ⅳ区内出现的紧急状况(详见突发事件及其处理)。
3、术中高场强磁共振系统对人体的特殊影响虽然在iMRI环境中无放射线辐射的顾虑,但由于磁体总是处于“打开”状态,人们对于长时间在此环境中的职业暴露仍有顾虑。
对暴露于<210G 磁力线下的人员工作时间无限制,但对在210G~680G环境中的人员工作时间限定为8h。
有些机构则允许孕妇可选择不进行MRI检查,但未有资料表明磁场环境增加早产、低体重儿及流产的危险。
1.5TMRI成像时平均噪音为95dB,且随着磁场强度的增加而进一步增大,噪音污染也威胁着医护人员,噪音干扰了工作人员注意力及相互交流,限制了对声音报警信息的识别,工作人员可在成像时作必要的防护,如应用耳塞等。
iMRI从低场强(0.15T)不断发展至高场强(1.5T~3.0T)。
高场强MRI 的优势为成像质量好,可进行功能磁共振成像,但由此带来的安全隐患也随之增加。
地球表面的磁场为0.00005T,1.5T磁体的中心磁场强度为其30000倍。
归纳起来,高场强对人体的影响体现在:1、强静磁场任何铁磁性物质在此环境下都有可能受到磁力作用,其作用强度与磁体的场强呈正相关。
机体在强磁场下可有一些感官反应,与磁场强度呈相关性,表现为呕吐、头晕、金属味及磁光幻觉(眼球快速移动时有短暂闪光)等,个体差异较大。
但动物实验表明强磁场不损伤遗传因素,在磁场强度小于20T的情况下,不改变生物组织的酶活动。
2、随时间变化的梯度磁场梯度磁场可导致人体产生感生电动势,局部的感生电流可引起一些生理甚至病理反应,产生皮肤过敏、神经兴奋或肌肉抽搐,在足够强度下可以产生外周神经兴奋(如刺痛或叩击感),甚至在极罕见的情况下引起心脏兴奋或心室纤颤。
3、射频(RF)的致热效应磁共振成像时电磁能量在机体内转化成热能,使组织温度升高,患者身体上的监测导线(如体温、ECG连接导线等)打折、圈结或过长均可导致其被过度加热而灼伤患者。
4、噪音MRI运行过程中产生各种噪音(82dB~115dB),患者可有烦躁、语言交流障碍、焦虑、短时间失聪等,可能使人的听力受到暂时或永久性损伤。
5、造影剂的毒副作用为增加图像对比度所使用的主要为含钆的化合物造影剂可能产生毒副作用,如过敏反应、肝肾功能损害,症状主要有头晕、恶心、头痛、红疹、注射部位红肿热痛及灼热感等。
4、麻醉科医师在术中磁共振成像手术室组建及手术运行中的作用iMRI手术室的工作团队包括外科医师、麻醉科医师、放射科技师、器械及巡回护士、保洁人员等。
团队成员必须了解各类磁环境下工作的潜在危险,了解常规铁磁性物品及常见体内植入物的性能,了解麻醉相关物品的磁兼容性。
应接受规范的安全培训,了解iMRI环境下工作的特殊性,熟悉工作制度并进行严格的安全筛查,对于体内有铁磁性物品的医护人员(如安装起搏器、植入药物泵等)一般应限制进入iMRI-OR工作。
安全宣教培训及筛查的结果均需记录在案,以便对新安排入iMRI-OR工作的人员有所了解。
国外有较多文献报道iMRI相关的安全问题,如将非磁兼容的压缩气体钢瓶、轮椅、担架及手术转运床等带入磁场范围,导致人员伤亡及MRI 机器严重损害;患者在MRI时皮肤烧伤、肿胀;磁场对患者体内植入物的影响;磁场环境对新生儿生命体征的影响等。
人为的过失、警惕性降低、缺乏交流、不熟悉工作环境及不适合的仪器等均能造成严重的安全问题。
iMRI手术的顺利运行需要手术团队的共同努力,麻醉科医师的首要职责是确保在这一特殊的环境下患者安全平稳地渡过手术期。
因此,麻醉科医师在iMRI手术室组建及iMRI手术运行中起非常关键的作用,对手术室布局、仪器设备的选择、规章制度的制定、安全培训的组织实施均起决策作用。
此外,麻醉科医师在围术期加强患者的安全筛查、应对各类外科手术的麻醉维持、处理各类紧急事件等都起主导作用。
5、术中高场强磁共振成像对麻醉设备的特殊要求由于磁场环境的特殊性,麻醉设备包括麻醉机、监护仪及输注泵应选择磁兼容性的。
目前磁兼容麻醉设备尚无统一的国家标准。
合适的磁兼容设备应尽量满足以下要求:确切的抗磁性能,抗磁强度;在使用操作上与常规监护仪差别不能太大;必须带有视觉报警系统。
在磁场安全范围内,麻醉设备、物品摆放应尽量与普通手术间一致,以使麻醉科医师入室工作时,不会因为环境差别过大而影响工作状态。
麻醉设备在磁共振成像过程中需要紧邻患者以维持麻醉,所以必须使用磁兼容设备,以保证手术中患者的安全。
所有设备均需在明显部位标示磁共振环境下的安全级别(安全、相对安全、不安全),以提醒工作人员注意。
如果确无磁兼容设备或临时使用普通设备,应放置在5G线外并显著标明,若有非磁兼容的金属导线或延长线则扫描时需断开连接放置于5G 线外。
适用于iMRI的专用麻醉和监护设备很多,大多产于欧美国家,现就部分设备做一些简单介绍。
1、麻醉机磁兼容的麻醉机应至少可安全应用于300G的磁场内,应带有磁场强度监测报警装置,配备有磁兼容的麻醉气体挥发罐。
由于磁共振成像时磁体可占据患者身体的大部,麻醉机只能放于患者的足部,因此需要应用加长型麻醉回路(加长型螺纹管)。