植入式灌注泵的安全性

第五节　植入式灌注泵的安全性

一、美敦力MiniMed胰岛素泵

据估计，目前在中国的糖尿病患者人数已超过4 000万，居世界第二位，仅次于美国，而且增长速度惊人。长期血糖控制不佳的糖尿病患者可产生失明、肾衰竭、心脏病、中风等一系列并发症。采用胰岛素注射的方法来控制血糖，是治疗糖尿病的有效手段之一。普通的胰岛素注射方式吸收差异大且剂量难以精确控制。同时，传统注射方式也极大地影响了患者自由的生活方式。于是科学家和医生们开始研制能模拟人类健康胰腺功能的装置，由此诞生了胰岛素泵。

胰岛素泵（insulin pump）又称为持续皮下胰岛素输注（CSⅡ），是近20年来临床上模拟人体生理胰岛素分泌的一种胰岛素输注系统，是糖尿病治疗中的一种安全有效的选择。胰岛素泵是一种由患者自己操作使用的小型精密仪器，由微型计算机控制的电子信息板、微型马达驱动的螺杆、胰岛素储药器、电池、输注导管系统这几部分组成，整个大小与一部手机相仿。胰岛素泵的工作原理是模拟人体的生理方式，连续不断地输注微小剂量的胰岛素满足人体需要。它是一种由计算机控制的、可连续微量注射胰岛素的蠕动泵。它可以模拟人体胰岛素生理分泌模式给患者补充胰岛素，同时根据患者的血糖控制情况来调节胰岛素的注入量。电子信息板上储存着时钟、每小时需要输注的基础胰岛素剂量、进餐时输注的胰岛素剂量、当前储药器内剩余的胰岛素剂量、已输入体内及将要输出的基础率、已输入体内的餐时追加量及进餐前将要输出的追加剂量等信息。胰岛素泵的电子信息板上还存有自动安全检查功能、胰岛素输注异常时自动报警功能、电池能量消耗状态自动显示功能等软件，是胰岛素泵的中枢。微型马达是胰岛素泵的动力部分，它推动螺旋形推杆，微量而精确地推动储药器后方的橡皮活塞，将胰岛素准确地输入体内。导管系统由针头和特制导管组成，它把胰岛素泵、储药器与人体连接在一起，针头扎入人体皮下组织后，用透明胶膜将其固定于皮肤上，通常针头埋置在腹壁前外侧。胰岛素泵的构成较为复杂且含有一定量的金属成分，任一组件功能失常都可影响整个系统功能，甚至对患者造成意想不到的损伤。因此带有胰岛素泵的患者接受MR检查或进入磁场环境前，均应详细阅读有关胰岛素泵的使用说明书并严格遵循。

作为第一个通过FDA认证的胰岛素泵公司，美敦力从20世纪70年代开始生产胰岛素泵，1978年研制的第一台胰岛素泵大如行军包，患者需双肩背负，而2006年美敦力公司在中国推出最新研制的胰岛素泵“易泵”的尺寸只有早期的BP机那么大，可以挂在患者的皮带上或藏在衣服下面。美敦力易泵的优势在于提供了目前最精确、最灵活、最先进的胰岛素输注方式。胰岛素泵通过细小的管路、24h持续向患者皮下输注胰岛素，模拟正常人的胰腺分泌胰岛素的方式，所以又被称做“人工胰”。胰岛素泵治疗能使血糖更易于获得满意的控制，防止或延缓糖尿病急性和慢性并发症的发生与发展，帮助患者摆脱每天多次注射的困扰，让患者重新获得自由。

2007年年初，美敦力公司在国外发现，有些患者戴着胰岛素泵去做MR检查，造成马达输注不准。尽管发生的概率很低，但仍然是潜在的危险。2007年7月7日，FDA在其官方网站发布二类召回公告：美敦力胰岛素泵在强磁场环境下可能发生损坏，美敦力公司必须对患者尽到告知义务，避免患者因此造成胰岛素泵的损坏。被召回的胰岛素泵型号包括MMT－511、MMT－512、MMT－712（目前正在中国销售）、MMT－515、MMT－715、MMT－522和MMT－722。

美敦力公司就此在网站上发布公告：请勿将您的胰岛素泵暴露在磁共振设备或其他可能产生极强磁场的设备中，靠近这些设备的磁场可损坏调节胰岛素注射量的胰岛素泵的马达部件，胰岛素泵受损后，即使发出警报音，但仍会发生持续输注现象，从而可能导致输注过量和严重的低血糖危险。在进行MR检查过程中必须摘下您的胰岛素输注泵，并将其放置在检查室外。如果意外将您的胰岛素泵暴露在强磁场中，应停止使用，并与您的当地美敦力公司工作人员联系，以获得进一步的帮助。

参照文献及我们平时的工作经验，以下谈谈带有胰岛素泵的患者如何安全进行MR检查。

1.避免强电磁场，诸如MR检查和X射线检查，因为它们能够影响胰岛素泵的正常工作，有的甚至会造成该设备的损坏以及患者意外的损伤。

2.虽然植入式胰岛素泵可抵抗一般的静电及电磁场的干扰，但在磁场强度大于600G时会不同程度受到影响。因此，在患者必须接受MR检查或因特殊工作需要而无法避免的情况下，请去除胰岛素泵。当然，对于一些非金属材料制成的胰岛素泵，接受MR检查是安全的，可不必去除。

3.因胰岛素泵生产厂家不同，具体注意事项还需参阅产品使用详细说明书。

二、植入式静脉输液港

静脉输液港是一种植于人体内的闭合输液系统，该系统包括一条中央静脉导管和导管末端连接的装置穿刺座。利用手术方法将导管经皮下穿刺置于人体大静脉中，如锁骨下静脉、上腔静脉，部分导管埋藏在皮下组织，将另一端的穿刺座留置在胸壁皮下组织中并缝合固定，手术后皮肤外观只看到一个小的缝合伤口，愈合拆线后患者体表可触摸到一突出圆球。治疗时从此定位下针，将针经皮穿刺垂直进入穿刺座的储液槽，既可以方便地进行注射，也可以长时间连续输液和采血，而且适用于高浓度的化疗药物、完全胃肠外营养、血液制品的输注。因为导管末端在大静脉中，能够迅速稀释药物浓度，避免对血管壁的刺激和损伤，比一般静脉输液减少血管硬化的机会。输液港植入后患者的日常生活不受限制，接受药物治疗方便又轻松，大大提高生活质量。这种专门为需要长期及重复输液的患者设置的输液港，可在人体内存留使用5年甚至更长的时间。

静脉输液港可由不同材料制成，如不锈钢、钛、硅和其他多种不同类型的塑料。近年来，随着静脉输液港的广泛应用，体内植入静脉输液港的患者接受MR检查的例次也日益增多，因而评估静脉输液港在磁共振环境中的安全性显得尤为重要。迄今，已有很多文献报道静脉输液港在磁共振环境中的离体试验研究，结果发现，离体状态下的静脉输液港在磁共振环境中明显受到磁场对其作用，但当静脉输液港植入人体后，人体组织对静脉输液港的固定作用足以与其所受的磁场作用力相抗衡。临床应用中许多不同类型的静脉输液港在等于或低于1.5T磁共振环境中是安全的。

对于那些完全由非金属材料制成的静脉输液港来说，其在MRI图像上几乎不产生伪影；而在MRI图像上产生明显伪影的静脉输液港则无一例外地均含有金属成分，如omegaport静脉输液系统。现今，已有越来越多的生产厂家决定完全采用非金属材料，以生产“磁共振兼容性”或在磁共振图像上“隐形”的静脉输液港。但事实上，即使完全采用非金属材料的静脉输液港也不可能做到在磁共振图像上“隐形”，这是由于静脉输液港中所含有的硅在磁场环境中的进动频率与人体脂肪组织的进动频率相似，二者在1.5T场强中均约为100Hz，且根据所应用成像脉冲序列的不同，静脉输液港中的硅成分所显示的信号强度也不同。但静脉输液港生产厂家在宣传和上市其产品时，并未提到其内的硅可能在磁共振图像上显影，从而造成误诊。例如，当MRI诊断医生不知道患者体内植入有静脉输液港时，可能会将静脉输液港内的硅产生的信号误诊为血管腔内的异常信号。更为极端的例子是，当患者体内同时植入有隆胸硅胶假体和静脉输液港，且患者行MR检查的目的是评价隆胸硅胶假体是否破裂时，静脉输液港内硅产生的信号可能就会被误诊为隆胸硅胶假体破裂后流出的游离硅胶信号。

如果担心3.0T的强磁场会造成植入患者体内的静脉输液港发生移位，则可在MR检查前使用胶带固定静脉输液港植入部位，胶带的黏着力及人体组织对静脉输液港的固定作用足以与其所受的磁场作用力相抗衡。因此，在3.0T场强磁共振环境中，磁场对植入患者体内的静脉输液港的作用力尚不足以使其发生移位，但需注意植入部位的固定。

三、IsoMed植入式恒流灌注泵

Medtronic公司生产的IsoMed植入式恒流灌注泵（the isoMed implantable constant－flow infusion pump）主要用于治疗大肠癌肝转移和慢性疼痛。前者首先通过外科手术将灌注泵置于腹部皮肤下，随后凭借泵及肝动脉之间的连接导管以恒定的速度将5－氟脱氧尿苷等化疗药物输送至肝脏，从而达到治疗肝转移的目的；后者通过灌注泵系统将硫酸吗啡直接输送至脑脊液，用来治疗疼痛。Shellock等的研究表明，isoMed植入式恒流灌注泵可安全地接受1.5TMR检查，但其可在MRI图像上造成伪影从而降低图像质量。

人体受到电磁波照射时将把其能量转化为热。MRI扫描时RF激励波的功率将全部或大部被人体所吸收，其生物效应主要是体温的变化。特殊吸收率（SAR）是指单位重量生物组织中RF功率的吸收量，是对组织中电磁能量吸收值或RF功率沉积值的度量。SAR有局部和全身之分，分别对应于局部组织和全身组织平均的射频功率吸收量。研究表明，携带有isoMed植入式恒流灌注泵的患者进行MR检查时，灌注泵能够使邻近组织的温度升高2倍左右。例如，在全身组织平均SAR值为1.0W/kg的1.5TMR机器上，经过20min脉冲序列扫描，静态模型内IsoMed植入式恒流灌注泵腹侧周围的温度升高了1℃左右。SAR值的大小主要与共振频率（静磁场强度）、RF脉冲的类型（90°或180°）、重复时间和脉宽、线圈、成像组织容积、组织类型（电特性）、解剖结构等诸多因素有关。因此，若患者在MR检查过程中感觉泵周温度升高，且有不舒适感，则应停止MR检查，并相应调整检查参数以降低SAR值。

在时间变化梯度磁场中，灌注泵可引起周围组织的感应电位增加2倍。随着脉冲增加，感应电位逐渐达到阈值而引起神经刺激症状。若患者在MR检查过程中有神经刺激感觉，则应停止MR检查，并调整检查参数以减轻神经刺激症状。

在1.5TMR机器中，磁场对灌注泵所产生的磁场力及扭矩均小于由重力所产生的磁场力及扭矩。在MR检查过程中，若患者感觉到在灌注泵部位有轻微牵拉活动，不必作特殊处理，只需应用松紧带固定灌注泵即可。

灌注泵可引起MRI图像的质量降低，最常见的表现形式为在灌注泵周围产生伪影，而伪影的大小取决于脉冲序列，最常见于梯度回波序列。

选择合适的脉冲序列参数、成像角度及成像层面可减少MRI图像伪影，但调整脉冲序列参数在减少图像扭曲的同时也常会导致信噪比的降低。因此，减少图像伪影的同时应遵循以下几条准则：①在成像层面和读出编码方向应选择较大的梯度脉冲，并在RF脉冲和数据采集中应用更大的带宽；②选择能使层面内图像伪影减至最少的读出方向；③选择较大数据采集带宽的SE序列或GRE序列；④在GRE序列上尽量选择较短的TE；⑤注意由于灌注泵的干扰而产生的图像层面在空间中的扭曲；⑥明确灌注泵的部位，尽可能在其范围外成像。

1.isoMed植入式恒流灌注泵在MR检查过程中的产热情况　Shellock等应用GE Signa 1.5TMRI仪对放置有灌注泵的体外模型进行MR检查后发现，当平均SAR值为1.0W/kg时，在20min的检查过程中，放置于人体模型“腹部”的灌注泵周围温度升高约1℃；且当灌注泵放置于人体模型的“其他部位”时，灌注泵周围温度明显升高。因而作者指出，当带有灌注泵的患者在MR检查过程中感觉局部温度升高或有不适感时，医务人员应停止MR检查或调整成像参数以降低SAR值。

2.外周神经刺激症状　随时间变化的梯度磁场可使灌注泵周围组织的感应电位增加2倍。当使用20T/s的成像脉冲序列进行MR检查时，腹部皮下植入的灌注泵周围组织的感应电位尚不足以引起外周神经刺激症状。但如果患者在MR检查过程中有神经刺激感觉，医务人员应停止MR检查或调整成像参数以缓解患者的症状。

3.静磁场效应　腹部皮下植入灌注泵的患者接受1.5T MR检查时，静磁场对灌注泵产生的磁力和扭矩比重力场对其作用的力还要小，如MR检查过程中患者植入灌注泵的部位有轻微牵扯的感觉时，可使用松紧带或腹带固定灌注泵。

4.图像伪影　灌注泵可在MRI图像上造成伪影，伪影的大小取决于MRI脉冲序列，梯度回波序列图像上的伪影最为显著；自旋回波序列图像上，灌注泵造成的伪影可造成大于泵自身体积50%的信号丢失。

5.减少灌注泵图像伪影的MRI技术　选择合适的脉冲序列参数、成像层面及角度有助于减少灌注泵造成的图像伪影，但调整成像参数常可造成图像信噪比降低。因此应遵循以下几条：①梯度脉冲平行于成像层面和读出梯度；②使用较大的接收器带宽；③选择能够减小层面内图像扭曲的读出梯度方向；④选择较大数据采集带宽的SE序列或GRE序列；⑤可能的情况下，尽量缩短GRE序列的TE；⑥避免FOV与灌注泵部位重叠。

四、SynchroMed药物输注系统

SynchroMed药物输注系统（medtronic inc.minneapolis，MN）由灌注泵和导管两部分构成，均通过外科手术植入人体。灌注泵是由钛制成的圆桶状装置，长约2.5cm，直径8.5cm，重量约为205g，用于储存和释放药物。导管是比较细的软管，一端与泵相连，另一端放置于蛛网膜下隙用于鞘内给药。

（一）SynchroMed药物输注系统的磁共振安全性

磁共振系统的强磁场可暂时性阻止SynchroMed灌注泵马达的转动，MR检查结束后，灌注泵才能恢复至正常工作状态。因而在MR检查前，临床医生应首先明确SynchroMed灌注泵暂停工作是否会对患者造成伤害或危险。如果确实存在某种程度的危险，临床医生应考虑使用其他途径代替SynchroMed灌注泵；但如果其他途径不能替代SynchroMed灌注泵，则医务人员有必要在MR检查过程中监控患者各项生理指标及SynchroMed灌注泵运行状况，并在MR检查前和检查后确认灌注泵是否能正常工作。罕见情况下，当灌注泵不能正常工作或运行状态发生改变时，灌注泵会显示“记忆错误”并能听到两声警报声，此时应立即重新启动灌注泵并致电美敦力公司。

（二）磁共振安全性检测

1.植入设备周围组织产热状况　MR检查过程中，植入SynchroMed灌注泵部位的周围组织温度升高。Shellock等应用1.5TGE Signa磁共振扫描仪对植入人体模型“腹部”的SynchroMed灌注泵进行离体试验研究后发现，当全身平均SAR值为1.0W/kg，扫描序列时长为20min时，灌注泵周围组织的温度升高约1℃，低于《FDA磁共振应用指南》规定的磁共振环境中人体温度升高最多不能超过2℃的安全性标准。Shellock等还发现，灌注泵植入的部位越靠近腹部中线的外侧，灌注泵周围组织的温度升高越明显。MR检查过程中，如果患者有灌注泵周围组织发热的感觉，MRI工作人员应停止MR检查，调整扫描参数以降低SAR值。

2.外周神经刺激　腹部植入灌注泵的患者接受高达20T/s的梯度磁场变化的MR检查时，灌注泵植入部位周围组织内的感应电流仍低于外周神经刺激的阈值。但如果患者在接受MRI扫描时感觉到神经刺激症状，则应停止MR检查并调整扫描参数。

3.静磁场对SynchroMed灌注泵的作用　在1.5T场强磁共振环境中，SynchroMed灌注泵所受到的磁场作用力和扭矩均低于重力场对其作用的力。而在2.0T场强磁共振环境中，患者可能会感觉到植入灌注泵部位轻微牵拉感觉，因而有作者建议在MR检查过程中使用弹力绷带固定植入灌注泵的部位，不仅有助于防止灌注泵在MR检查过程中发生移位，而且可有效地减轻患者受到的牵拉感觉。迄今为止，尚无SynchroMed灌注泵在高于2.0T场强磁共振环境中的安全性报道。

4.SynchroMed药物输注系统在MRI图像上的伪影　SynchroMed药物输注系统的灌注泵含有铁磁性物质，因而可造成MRI图像扭曲和失真，其程度取决于所使用的磁共振脉冲序列。自旋回波序列成像时，植入人体腹部的灌注泵造成的伪影大小约为20mm×25mm。

下述MRI技术有助于减弱伪影：仔细选择脉冲序列参数和图像层面位置及角度，有可能减弱伪影的大小和程度，但通过调整脉冲序列的方式减少伪影和图像失真，则是以降低信噪比为代价的。因此，应当遵循下列原则合理选择和调整MRI参数：①在层面选择和读出梯度方向使用较强的梯度脉冲；②选择能使层面内图像失真减至最小的读出方向；③SE序列或GRE序列成像时，使用相对较高的数据采样带宽；④GRE序列成像时，尽量使用短TE；⑤FOV放置于远离灌注泵的部位。

对于类似SynchroMed药物输注系统的相关设备，关注磁共振安全性的专业人员应与生产厂家保持联系，了解具体产品的最新安全性信息，从而保证患者MR检查的安全性。

五、AccuRx可植入式恒流量投药泵和DuraCath椎管内导管

AccuRx可植入式恒流量投药泵是一种先进的、用于存储并按厂家设定的恒定流率把存储的药物投注到指定位置的可植入式装置。绝大多数恒流量投药泵都采用柱塞泵和隔膜泵的结构，也有用齿轮泵结构的，因为它们可以保持与排出压力无关的恒定流量，在临床上有着广泛的适用性，有利于内科医生按照一定范围流量为患者制订合适的治疗方案。AccuRx可植入式恒流量投药泵由一个封闭的腔外被一个坚硬的钛外壳和一个合金隔膜所组成。该封闭的腔决定着药物的容量，合金隔膜的作用是通过对药物施加压力而使其以一定的流率通过一系列过滤器和流量限制器流出，最后流出导管到达目的地。AccuRx可植入式恒流量投药泵通过钛外壳中间可开启的孔重新装入药物。随着注入药量的增加，合金隔膜逐渐外移，直至注满，从而开始下一个循环的药物投注。

DuraCath椎管内导管为先进的神经系统药物灌注装置，是为了便于长期向椎管内注入药物（硬膜外或鞘内注射）而留置的植入物。这种椎管内留置的导管不透X射线，且具有微调、灵活、弹性好的特点，便于作为深部标记而使可移动导线更容易植入。导管尖端封闭而侧面留有多孔，便于药物分散，减少导管尖端并发症的发生。DuraCath椎管内导管具有不同的款式，以满足不同的临床需要。DuraCath椎管内导管由硅胶制成，并有一个由316L不锈钢制成的连接体。

将AccuRx可植入式恒流量投药泵和DuraCath椎管内导管暴露在磁场强度为1.5T的MR环境中，其工作性能并没有受到影响，但MRI所提供的诊断信息受到轻微的影响。有研究对AccuRx可植入式恒流量投药泵和DuraCath椎管内导管的MRI安全性和诊断问题进行了测试。测试结果表明，AccuRx可植入式恒流量投药泵和DuraCath椎管内导管在1.5TMR环境中没有产生可测量的磁场交互作用。如果发射的视频能量过大（即人体全身平均吸收率1.5W/kg，间峰2.9W/kg），AccuRx可植入式恒流量投药泵在MRI中可产生少量热量。而这些热量是生理性的，非持续性产生，一般不会对行MR检查的患者造成额外的危险。但如果患者感觉到热量来自泵周边组织，则应该立即停止MR检查。

AccuRx可植入式恒流量投药泵的存在可能会使其附近组织的感应电流梯度加倍。这种感应电流梯度的增加与存在于体内其他地方的相似。有鉴于此，不会有增强神经刺激的倾向。相反，如果患者在MR检查中诉说有刺激感，MR检查应该立即停止。