－７７２一 中国医学物理学杂志 第２５卷第４期 ２００８年７月 共振系统扫描实验以测定系统对人体外周神经刺激 ２．２．１对志愿者进行扫描定位 域值，并把实验测量值与新的评价方法结论给出的安 根据ＩＥＣ６０６０１—２—３３，ｃｈａｐｔｅｒ ５１．１０５．１一Ｄｉｒｅｃｔ ｄｅ 全模型进行线性拟合，证实了此方法的科学性与有效 ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ＧＲＡＤＩＥＮＴ ＯＵＴＰＵＴｔ４１ 性。 中的规定，通过变换调整前三个志愿者的身体 轴位 １实验对象与系统 置和肩膀横断位置进行扫描，观察他们的刺激发生情 况，以寻求 轴刺激效应最强的位置（即刺激域值最 １．１对象 低的位置）。经过这轮测试定位以后，得出目标位置是 成年，无任何急性或慢性疾病，无磁共振扫描禁 检查床坐标为－－２００ ＩＴＩ１ＴＩ（相对磁体等中心点对应鼻 忌症的志愿者３５人（２０男１５女）。平均年龄３４．９。志 尖位置定义为０ｎａｌＴ１）的位置，此位置将应用于这次实 愿者中３个人用于扫描获取最强刺激位置，其余３２ 验的所有志愿者扫描定位中。所得刺激域值以梯形波 个人用于扫描测定刺激域值 图一列出了志愿者的人 的方式记录，并应用于所有志愿者。 口统计学和人体测量学数据。 ２．２．２扫描参数与方法 ． 禁忌症包括：心脏异常或血球计数改变；金属植 对于每个不同的测试组，都会得出其对应的刺激 入物；心脏起搏器；惊厥性疾患；可疑怀孕者；宫内节 域值。梯度由一条１２８个两极梯形脉冲链组成，每个 育器 脉冲的稳定时间６为０．５ ｍｓ（定义见图１）。上升时间 １．２系统 在１００ Ｉｘｓ到６００ Ｉｘｓ之间变化以覆盖所有可能发 使用某主流进口１．５ Ｔ磁共振全身扫描系统，其 生激发的梯度脉冲应用范围。梯度方向也将根据测试 梯度场在所有轴向的振幅最大值为３５ ｍＴ／ｍ。测试过 组的改变而转换。 程中不使用任何射频能量。 ● ２实验方法 ；（ｔｌ ， ６ ０． 根据ＩＥＣ国际标准【４】，把刺激域值以梯形波的形 式记录。而用于描述刺激域值的安全模型则参照 ＩＳＭＲＭ文献［５］中所介绍的方法进行：由不同的测试 ＼ ＡＧ…／ ／／ Ｊ＃／ 组实验确定刺激域值。 ２．１扫描前 １２＼７ ＼ ８ 物理师向志愿者简要说明测试的内容，包括所有 Ｔ 垃可能发生的情况：对可能引发的刺激的原因和类型 Ｔ －… …ｌ’’ 一 ＼／Ｕ （麻刺感，类似被羽毛扫过的呵痒感，肌肉的轻微颤搐 ．等）进行解释。简要说明磁共振成像技术和其外周神 经有可能受到梯度线圈引起刺激反应，然后志愿者需 图ｌ两极梯度脉冲斜线示意图 要完成一份个人情况的调查问卷，问卷中需询问个体 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｐｏｌａｒ ｇｒａｄｊｅｎｔ 的有关禁忌症情况。 ｐｕｌｓｅｓ ｗｉｔｈ ｌｉｎｅａｒ ｒａｍｐｓ 物理师对志愿者进行血压和体温测量，收集有关 志愿者的统计数据（年龄，性别等，参照调查问卷）和 （１）单梯度轴（ ，Ｙ或 ） 人体测量学数据（身高，体重，血压等，参照调查向 上升时间：Ｔ ：１００ Ｉｘｓ一１０００ Ｉｘｓ 卷）。确保志愿者在扫描的全过程都随时可以与控制 有效脉冲时间：Ｔ＝２￥Ｔ ：２００ Ｉｘｓ一２０００ Ｉｘｓ 室进行通讯，也随时可以提出终止测试要求。此外，志 上缘稳定时间：８：０．０ ｍｓ ｔｏ ５．０ ｍｓ 愿者还手持一个警报气囊（救护呼叫），可以利用于明 最大可能梯度振幅：２６ ｍＴ／ｍ 确警示提起工作人员注意。 每个序列脉冲所包含的梯度脉冲数：１—１２８ ２．２扫描测试 重复时间ＴＲ：０．３ｓ一１．０ Ｓ 表１本临床实验志愿者的人１３统计学和人体测量学数据概览 Ｔａｂ．１ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｍｏｇｒａｐｈｉｃ ａｎｄ ｓｏｍａｔｉｃ ｄａｔａ ｏｆ ｈｔｅ ｖｏｌｕｎｔｅｅｒｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ 维普资讯 http://www.cqvip.com 中国医学物理学杂志 第２５卷第４期 ２００８年７月 — ７７３— ３．１单梯度轴 只加 轴梯度时：只有６人有感觉到刺激； 性不同，而会有不同的刺激域值，因此设计出的测试 只加Ｙ轴梯度时：仍然只有少于一半人有感觉到 组在不断变化上升时间的同时，根据每个志愿者的最 低刺激域值是出现在梯度场叠加还是抵消的情况，来 决定所使用的梯度场是以正向叠加（“＋”）还是反向叠 刺激； 只加 轴梯度时：没有任何一个志愿者感觉到刺 重复次数：１—１０ （２）两梯度轴组合 由于绝大多数志愿者都会根据梯度场Ｙ轴的极 ３结果 激。 加（“一”）进行组合。决定方法如下： 在此阶段测试中，如果志愿者没有在给定的梯度 对每个志愿者，在进行使用不同上升时间的测试 组之前，先由２５０ ｓ上升时间进行测试决定该志愿者 在哪种梯度组合（＋或一）下得到最低刺激域值。为了 简化符号，下文中将使用“ ＋ｙ”和“ｙ ”代替 ＋／－），或 ｆ—ｚ 除了两个梯度场会同时转换外，其余数据与单梯 度轴相同。对于全身梯度线圈，由于磁场的分布特点 使得Ｙ轴线圈部分具有最小的刺激域值。因此，只需 要对一下四种可能组合情况进行估算： （２．１）斛ｙ （２．２）ｘ－ｙ （２．３））， （２．４））， 对于特定的梯度脉冲，最低域值（对应刺激最强 的梯度组合）可以在２．１到２．４之中选取，并用于对志 愿者情况的进一步测量。从而计算出磁场区域重叠所 对应的刺激域值。 （３）三梯度轴组合 除了三个梯度场会同时转换外，其余数据与第一 个梯度轴相同。因此有四种可能组合情况： （３．１）卅）， （３．２）卅）， （３．３） 一）， （３．４） 这时同样地，最低域值（对应刺激最强的梯度组 合）可以从３．１到３．４中选取为同一个梯度脉冲。 ２．２．３ １．５Ｔ磁共振系统对外周神经刺激效应 在一个测试组中，第一次设定的梯度场会远远低 于预期的刺激域值，询问志愿者是否感觉到任何刺 激，如果没有，则每次以１ ｍＴ增加递进场强，直至该 志愿者感觉到刺激，或者直到达到梯度系统的最大能 量值为止。若属于前者的情况，则须在报告中纪录下 此志愿者感觉刺激时所对应的场强，以及对其使用过 的所有梯度组合的完整测试组，以计算出随着梯度脉 冲上升时问的变化所对应的刺激域值（如有效激发时 段后的变化），并请志愿者说出所感觉到的刺激类型 （轻微的，可以容忍的或者疼痛的）和确切的刺激部 位，也记录在报告中。 这个过程在每个上升时间都要被重复，即从不会 引起激发的梯度场开始，逐步增加场强直到达到刺激 域值为止，就这样接连地把在一个测试组中的所有刺 激域值都记录下来。所有的测试组都重复这个程序， 直到所有相关梯度脉冲组合都经过测试为止。 在完成所有测试系列以后，让志愿者离开扫描室并由 物理师询问其扫描过程的感觉，然后对受检者进行血 压和体温测量并纪录下测量数据 上升时间内感觉到刺激，则我们将保守地假定其刺激 域值恰好高于此梯度振幅最大值１ ｍＴ／ｍ。为了取得 特定轴梯度对应的刺激域值平均值，只对超过半数人 感觉到刺激的上升时间对应的刺激域值取平均数。 由于此实验中三个轴都少于半数人感受到刺激． 无法直接获得平均数，因此我们将利用 ＋ｙ，ｙ 和卅 梯度组合得到的数据对单梯度轴情况进行计算， 见公式（１）： （Ｓｔｉ （￡）／Ｓｔｉｍｌ ） ＋ ２ （Ｓｔｉｍｙ／ｔ）／Ｓｔｉｍｌ ，Ｙ）＋ ＜１ （１） （Ｓｔｉｍ（￡）／Ｓｔｉｍｌ； ，ｚ） 其中Ｓｔｉｍ （ｔ），Ｓｔｉｍ （ｔ）和Ｓｔｉｍ：（ｔ）代表 ，Ｙ，或 ｚ梯度轴在任意时间ｔ的刺激信号，并且对应的刺激 极限是Ｓｔｉｍ『ｉｎ ， ，Ｓｔｉｍｌｉ ，Ｙ，Ｓｔｉｍ『ｉｎ ， 。 根据公式（１）计算出依赖上升时间测得的刺激域 值的线性相关性最佳拟合可得出相关系数＞０．９９。有 关数据见表２ 表２ ， 梯度轴依赖上升时间测得的刺激域值表 Ｔａｂ．２ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｘ，ｙ，ｚ—－ｇｒａｄｉｅｎｔ ｉｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｓｅ ｔｉｍｅ 维普资讯 http://www.cqvip.com
－７７４一 中国医学物理学杂志 第２５卷第４期 ２００８年７月 ３．２多梯度轴组合 型参数见下表４。 ＋ｖ梯度组合时：只有２人没有感觉到刺激； 安全刺激极限Ｓｔｉｍ 由志愿者的刺激域值实验 什ｚ梯度组合时：只有１人没有感觉到刺激； 数据决定，且根据ＩＥＣ ６０６０１—２—３３规定，刺激域安全 ＋ｖ 梯度组合时：只有１人没有感觉到刺激。 值ＳＡＦＥ Ｓｔｉｍ恤幽＝０．８ Ｓｔｉｍ １蚰．。 因此可直接得到这些组合对应的刺激域值。刺激域值 根据在表４中给出的Ｇｓｃａｌｅ值可以直接从刺激 中间值的线性拟合相关系数分别为０．９９７８，０．９９２３， 域值的单位［ｍＴ／ｍ］和上升时间以［ｍｓ］换算成以［Ｔ／ｓ］ ０．９９８０。表３列出了具体数据。 为单位表示。公式如下式２ ４讨论 Ｇｓｃａｌ。 ｛ＳｔｉｍⅡ ｓｈ［ｍＴ／ｍ］／Ｔ ）［ｍＴ／ｍｓ］＝ （２） Ｓｔｉｍ 凶［Ｔ／ｓ］ ４．１安全模型参数 ４．２刺激极限计算值 根据测试所得的刺激域值数据材料，得到安全模 根据ＩＳＭＲＭ文献［５］中安全模型结合表４参数， 表３ ｘ＋ｙ。 ．卅，， 梯度轴依赖上升时间测得的刺激域值表 Ｔａｂ．３ Ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ ｉｎ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｓｅ ｔｉｍｅ ｗｈｅｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ＋ｙ一．ｙ＋。一，ｘ＋ｙ＋ｚ－ｇｒａｄｉｅｎｔｓ￣ｍｕｔａｎｅｏｕｓｌｙ 表４ １．５Ｔ磁共振成像系统梯度线圈刺激监控安全参数 Ｔａｂ．４ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｈｔｅ ＳＡＦＥ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒ ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏｔｈｅ１．５ＴＭ砒ｓｙｓｔｅｍ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｃｏｉｌ 图２ １．５Ｔ磁共振成像系统 ＋ｙ梯度组合的实验刺激域值 （Ｓｔｕｄｙ和Ｌｉｎｅａｒ Ｆｉｔ）与刺激极限计算值（ＳＡＦＥ Ｆｉｔ） Ｈｇ．２ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ（Ｓｔｕｄｙ，Ｌｉｎｅａｒ Ｆｉｔ）ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔｓ（ＳＡＦＥ Ｆｉｔ）ｏｆ ｔｈｅ １．５Ｔ ＭＲ１ ｗｈｅｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ＋ｙ ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｘｅｓ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ 维普资讯 http://www.cqvip.com 一一姜．Ｌ 基ｐｌ擘ｌ窨ａ｜ ＃ 甾量 当∞ ７７５ 中国医学物理学杂志 如 ∞ 巧 第２５卷第４期 旧 ２００８年７月 公式（１）和公式（２），可以计算得出单梯度轴和多梯度 轴组合下的刺激极限。见表５。 ４．３实验值线性拟合分析结论 根据本试验的各组数据拟合直线可发现，与安全 实验志愿者测试得出数值有良好的一致性，安全模型 的计算值大约是志愿者测试数值的９９．７０％，９９．６５％ 和９９．６６％ 虽然安全模型的计算值处于比较保守的 水平．但我们认为此方法与其安全模型仍然对预测磁 共振成像系统对人体的外周神经刺激有着科学且实 用的意义，非常适合应用于实际磁共振产品系统安全 模型的刺激极限计算值可以理想重合。如图２—４所 示计算值和实验值对比结果。 因此可得出结论，依据安全模型的计算值与本 测试中。 ２００ ３００ ４００ ５００ Ｉ５ｅＴｉｍｅ ｌ 图３ １．５Ｔ磁共振成像系统）， 梯度组合的实验刺激域值 图４ １．５Ｔ磁共振成像系统 ＋ 梯度组合的实验刺激域值 ｛Ｓｔｕｄｙ和Ｌｉｎｅａｒ Ｆｉｔ）与刺激极限计算值（ＳＡＦＥ Ｆｉｔ） （Ｓｔｕｄｙ和Ｌｉｎｅａｒ Ｆｉｔ）与刺激极限计算值（ＳＡＦＥ Ｆｉｔ） Ｆｉｇ．３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ（Ｓｔｕｄｙ，Ｌｉｎｅａｒ Ｆｉｔ）ａｎｄ Ｆｉｇ．４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ（Ｓｔｕｄｙ，Ｌｉｎｅａｒ Ｆｉｔ） ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ￣ｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔｓ（ＳＡＦＥ Ｆｉｔ）ｏｆ ｔｈｅ １．５Ｔ ＭＲ１ ｗｈｅｎ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｌｉｍｉｓｔ（ＳＡＦＥ Ｆｉｔ１ ｏｆ ｈｔｅ １．５Ｔ ＭＲ１ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ｙ＋ｚ ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｘｅｓ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｗｈｅｎ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｈｅ ＋ ：ｇｒａｄｉｅｎｔ ａｘｅｓ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ 表５不同梯度轴组合下的刺激极限计算值 Ｔａｂ．５Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎｌｉｉｍｔｓｆｏｒｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔ ｇｒａｄｉｅｎｔａｘｅｓ 维普资讯 http://www.cqvip.com
—．７７６—． 中国医学物理学杂志 第２５卷第４期 ２００８年７月 续表５ 参考文献： ［１】Ｒｅｉｌｌｙ ＪＰ．Ｍａｘｉｍｕｍ ｐｕｌｓｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｌｉｍｉｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｅ－ ｉｐｈｅｒｆｌ ｎｅｒａ＇ｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ＩＥＥＥ／ＡＮＳＩ Ｃ９５．１ ｅｌｅｃｔｒｏ－ １９９９，１９（１）：１—１９． ［４】ＩＥＣ／ＥＮ ６０６０１—２—３３：Ｍｅｄｉｃａｌ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．Ｐａｒｔ ２－３３：Ｐａｒｔｉｃ－ ｕｌｒ ｒａｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｆｅｌｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ＢＭＥ，１９９８，４５（１）：１３７－１４１． ｍｅｄｉｃａｌ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ［Ｓ】．Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ， ［２】Ｖｉｇｍｏｎｄ Ｅ，Ｍａｌｋｉｎ Ｒ．Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｃａｒｄｉａｃ ｍｕｓｃｌｅ ｆｉｂｅｒ ｂｙ ｅｘ 一 ２００２（２）． ［５】ＨＥＢＲＡＮＫ，ＦＸ．ａｎｄ ＧＥＢＨＡＲＤＴ Ｍ．ＳＡＦＥ Ｍｏｄｅｌ—ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ ｎｅｒｖｅ ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ＭＲＩＩＡ］．Ｓｏｃ．Ｍａｇ．Ｒｅｓ． Ｉｍ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ２０００ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］，２０００，ｐ．２００７． ｃｄｌｕａｒｌｙ叩ｐ１ｌｅｄ ｓｉｎｕｓｏｌｄａｌ ｃｕｒｒｅｎｔ叨．Ｊ Ｃａｒｄｉｏｖａｓｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓ， ２００１，１２：１１４５—１１５３． ［３】Ｒｅｐａｃｈｏｌｉ ＭＨ．Ｌｏｗ—ｌｅｖｅｌ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｆｅｌｄｓ：Ｈｅａｌｔｈ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｎｅｅｄｓ田．Ｂｉｏｅｌｅｃｔｅｍａｇｎｅｔｒｉｃｓ，
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