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核磁共振又叫磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI），作为一种分析手段广泛应用于物理、化学、生物等领域[1]。医用核磁共振就是利用核磁共振成像技术的医用影像诊断仪器，广泛应用于医学临床诊断[2]。医用核磁共振通过外加梯度静磁场和射频电磁场作用，产生核磁共振信号，再用探测器得知构成这一物体原子核的位置和种类，绘制成物体内部的结构图像。因此，医用核磁共振设备可产生静态恒定磁场和高频电磁场[3]。文献[4-7]指出，核磁共振存在电磁辐射环境曝露风险。
在中国，医用核磁共振设备基本上已在地区一级医院普及，未来若干年，医用核磁共振设备将很快在发达地区的县、大城市的社区以及其他地区县级医院普及，其目前的需求量大约在200～300台/a[8]。中国每年从国外购买的高档医疗设备中，医用核磁共振设备占有重要份额，已成为世界上MRI设备增长速度最快的市场[8]。
科学技术发展的大背景下，针对低频、高频、射频等电磁场对人体的健康研究大量涌现[9]，电磁辐射污染的危害能够对人体健康造成危害，引发各种疾病和损坏身体机能。国际非电离辐射防护委员会（ICNIRP）针对电磁辐射危害发布了一系列导则用以规定电磁辐射限值[10-11]，美国电气与电子工程师协会(IEEE)也在2007年推出了0～3 kHz频段内的人体电磁暴露相关标准[12]，我国发布了《电磁环境控制限值：GB8702—2014》[13]。但目前，各医疗机构除了医用核磁共振设备因其独特的使用要求而采取了建设专门防护的机房、设置严格的进出管理等措施外，对医用核磁共振设备的电磁辐射污染缺乏统一有效的法规与专项技术标准规范，针对核磁共振电磁辐射状况调查监测和机房防护效果分析的研究近乎空白。本文通过对深圳市范围医用核磁共振设备使用情况进行调查和监测，分析核磁共振的电磁辐射现状，从防护措施、监测评价机制等方面提出降低电磁辐射曝露风险的建议。
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现在医疗机构常见医用核磁共振设备主要为西门子、飞利浦、美国GE、上海联影、意大利百胜、深圳安科、奥泰医疗等各生产商，其静磁场磁感应强度从0.08～3.0 T不等[14]。按照医用核磁共振设备涵盖主要大型医疗单位、涵盖主要行政区、涵盖主要生产厂家为原则选取被调查的医用核磁共振设备。按照静磁场划分1.5T的16台，3T的34台；按照行政区域划分，福田区7台，罗湖区11台，南山区5台，盐田区1台，宝安区8台，光明区2台，龙华区4台，龙岗区9台，坪山区3台；按照生产商划分西门子27台，飞利浦8台，美国GE11台，其它类型4台。
将深圳市有条件进行调查监测的医用核磁共振设备作为研究对象，共获取50台医用核磁共振设备的调查监测数据。对该批医用核磁共振设备进行静态磁感应强度和射频电场强度进行监测分析，了解深圳市医用核磁共振设备的电磁辐射环境现状和机房防护效果。
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MRI机房监测点位一般布设在以机房为中心的范围内可能受到影响的关注点，在设备机房的防护监测应在巡测的基础上，对关注点的局部屏蔽和缝隙进行重点监测。关注点位应包括：四面墙体、机房的门、观察窗、管线洞口等。点位选取应具有代表性，根据现场环境情况可对点位进行适当调整。具体点位优先布设在公众可以到达的最近处和公众活动最频繁的区域，也可根据不同目的选择监测点位。
进行监测时，应设法避免或尽量减少周边环境的干扰。采用定点监测的方法，对关注点的局部屏蔽和接缝进行重点监测。检测点位出现明显高于环境背景水平数值时，应适当增加监测点位。各设备根据现场设备布设、工作人员位置及公众活动区域等情况，在机房的观察窗、控制室防护门、机房防护门、机房四周墙壁、操作位及诊断室外公众可到达区域等位置均布设了监测点位，监测完整地覆盖了医用核磁共振设备机房周围敏感点。
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点位布设应考虑防护门、观察窗、防护墙、操作位等位置，均考虑人正常情况下可达到的位置进行布设点位，出现数值较大点位时，应增加监测点位密度，见图1。
（1）防护门：选择距离门10 cm处左、中、右、上、下共5个点作为检测点位，对于门有缝隙的地方还需特别监测缝隙处。
（2）观察窗：选择距离观察窗30 cm处上、下、中、左、右侧5个点作为检测点位。
（3）防护墙：选择10 cm作为检测点位离墙面距离，选择150 cm作为测量点位离地高度。
（4）操作位：对MRI室操作间的操作人员位置进行定点监测。
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医用MRI的主要环境影响因子为静磁场强度（T）和射频电场强度(V/m)构成的复合电磁辐射环境影响。核磁共振的静磁场可由永久磁体或超导磁体产生，其产生的磁场不会随开关机变化，故静磁场也不随开关机产生变化[15]。
对各个点位进行测量时，应尽量避开其他明显电磁辐射源的干扰，以便提高仪器设备进行电磁辐射测量的准确性。在核磁共振选定的正常工作条件下，仪器使用方均根模式进行监测，每个测量点连续测量5次，并读取稳定状态下的最大值，取5次稳定读数的算术平均值并扣除环境背景值后作为监测报出数据。
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对医用核磁共振机房周边射频电场强度监测数据进行统计分析，见图2，并列出周边环境关注区监测点位置和监测数量的分布情况。每个机房监测数据均已扣除对应机房本底。
根据《电磁辐射环境控制限值：8702—2014》和《辐射环境保护管理导则 电磁辐射环境影响评价方法与标准：HJT10.3—1996》[16]中的规定，对于30～3 000 MHz频段射频电场强度的公众曝露限值为12 V/m，环境管理目标值为5.4 V/m。依据限值、管理目标值和射频电场强度区域环境背景较大值[17]，将本次调查监测结果分为4类数值进行统计比较，见表2。
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对医用核磁共振机房周边静态磁感应强度监测数据进行统计分析，见图3，并列出周边环境关注区监测点位置和监测数量的分布情况，每个机房监测数据均已扣除对应机房本底。
根据国际非电离组织委员会（ICNIRP）在《静磁场曝露限值导则（2009）》中对于医疗植入病人的静态磁场限值（静态磁感应强度500 μT），利用静态磁感应强度环境背景较大值100 μT、导则限值500 μT、2倍导则限值1 000 μT这3个磁感应强度值作为分界点，将MRI机房周边静态磁场数值分为4个区间进行统计比较，见表3。
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根据对深圳市50间MRI机房共908个监测点位进行射频电场强度监测。监测结果射频电场强度<1 V/m的811个，占比89.32%，属于电磁辐射环境背景值水平；监测结果位于1.0～5.4 V/m的97个，占比10.68%，位于电磁辐射环境背景值水平和电磁辐射管理目标值（即5.4 V/m）之间；监测结果未发现超过国家相应标准[12,15]中规定的5.4 V/m的环境管理目标值的点位。这与核磁共振本身功能需求相符，即在10～100 MHz频段的射频电磁辐射环境范围的屏蔽效能为≥100 dB[18]，即通过屏蔽该频段电场强度能够降低到0.001%。
根据对深圳市50间MRI机房共1119个监测点位进行静态磁感应强度监测。监测结果小于100 µT的点位383个，占比34.23%；100～500 µT之间的565个，占比50.49%；500～1 000 µT之间的148个，占比13.23%；监测结果＞1 000 µT的点位23个，占比2.06%。监测结果表明，超过静态磁感应强度环境背景值（即＞100 µT）水平的监测点位占比65.77%，涵盖了大部分监测点位类型，存在静态磁感应强度环境泄露；其中171个点位的静态磁场监测数据超过了《ICNIRP静磁场曝露限值导则（2009）》医疗植入病人500 µT的限值，占比达到了15.29%。
综上结果分析，表明核磁共振的电磁辐射环境影响主要因子为静态磁感应强度，且主要影响的敏感点位为观察窗、防护门、防护墙。
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针对核磁共振的防护门、防护墙等位置，存在医疗植入病人短暂停留的可能，该类区域应根据各自的电磁辐射环境监测评价结果划定监督控制区和警示牌[19]。
由于核磁共振成像的原理，医务人员在磁体室内给病人摆体位时，机房内静态磁场仍保持正常工作水平，医务人员可能受到较高水平的磁场作用，对于这种情况应采取必要的防护措施。可根据伍子英等[20]研究结论，重点从屏蔽观察窗、屏蔽门、屏蔽功能等方面提出核磁共振的屏蔽设计建议。
建议针对核磁共振的监测评估影响因子应包括静态磁感应强度和射频电场强度；监测点位应包含防护门、观察窗、防护墙、操作位等可能存在电磁辐射环境曝露的关注点位。同时，应尽快总结已有研究成果并对核磁共振电磁辐射环境监测评价机制进行深入研究，建立能够科学合理反映核磁共振电磁辐射环境监测和曝露状况评价的国家标准体系。
根据本文的研究结论可知，磁共振的电磁辐射环境影响主要因子为“静态磁感应强度”。文献[21-22]表明，静态磁场对人体存在安全风险，并制定了一系列的安全限值标准。结合IEEE、ICNIRP的静磁场标准限值要求，建议将核磁共振周边环境的曝露限值定为暴露限值为400 mT，并对核磁共振周边环境的静态磁场进行定期监测，划定500 μT的风险防范区域，明确标明高静磁场区域，以防止具有植入电子医疗设备和含有铁磁材料植入物的人员进入，降低安全风险。
医用核磁共振电磁辐射环境监测与评价
Monitoring and Evaluation of Medical MRI Electromagnetic Radiation Environment
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摘要: 掌握核磁共振的电磁环境现状，可为核磁共振电磁辐射环境防治提出相应的解决对策。文章建立了医用核磁共振电磁辐射环境监测方法，对深圳市医用核磁共振电磁辐射环境的静态磁感应强度和射频电场强度进行了监测分析。结果表明：超过静态磁感应强度环境背景值（100 µT）水平的监测点位占比65.77%，静态磁感应强度＞500 µT的点位占比15.5%，射频电场强度监测结果均＜5.4 V/m，周边辐射环境的主要影响因子为静态磁感应强度，存在静态磁感应强度环境泄露的主要点位为观察窗、防护门、防护墙。从监测评价结果划定监督控制区和悬挂警示牌，强化重点区域的屏蔽设计，建立核磁共振电磁环境的国家标准体系等方面重点加强，以便降低核磁共振电磁环境曝露。Abstract: Mastering the current electromagnetic environment of nuclear magnetic resonance can provide corresponding solutions for the prevention and control of nuclear magnetic resonance electromagnetic radiation environment. In this paper, an environmental monitoring method for medical magnetic resonance electromagnetic radiation was established, and the static Magnetic flux density and radio frequency electric field intensity of medical magnetic resonance electromagnetic radiation environment in Shenzhen were monitored and analyzed.The results show that the ambient background value of static Magnetic flux density exceeds 100μT) Horizontal monitoring points account for 65.77%, The points with static Magnetic flux density>500μT account for 15.5%,. The monitoring results of the radio frequency electric field strength are all<5.4V/m. The main influence factor of the surrounding radiation environment is the static Magnetic flux density. The main points with static Magnetic flux density environmental leakage are observation windows, protective doors, and protective walls. From the monitoring and evaluation results, the Supervisory control area is demarcated and warning signs are hung, the shielding design of key areas is strengthened, and the national standard system of nuclear magnetic resonance electromagnetic environment is established, so as to reduce the exposure of nuclear magnetic resonance electromagnetic environment.
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Key words:
- MRI /
- electromagnetic radiation /
- magnetostatic field /
- current situation analysis /
- exposure risk
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表 1 电磁辐射监测仪器
Table 1. Electromagnetic radiation detection instrument
序号 仪器及型号 测量参数 主要技术指标量程 频率响应范围 1 电磁辐射分析仪NBM-550 电场强度 0.0001～9 999 V/m 100 kHz～6 GHz 2 静态磁场分析仪器THM1176-PDA 磁感应强度 0.01～20 T 0 Hz（静态） 
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表 2 MRI机房射频电场强度
Table 2. RF Power Field Strength in MRI Machine Room
位置 点位数量 ≤1 V·m−1点位数量 ≤1 V·m−1点位占比 1～5.4 V·m−1点位数量 1～5.4 V·m−1点位占比 5.4～12 V·m−1点位数量 5.4～12 V·m−1点位占比 ≥12 V·m−1点位数量 ≥12 V·m−1点位占比 操作位 70 65 92.86% 5 7.14% 0 0% 0 0% 防护墙 282 262 92.91% 20 7.09% 0 0% 0 0% 观察窗 254 213 83.86% 41 16.14% 0 0% 0 0% 防护门 302 271 89.74% 31 10.26% 0 0% 0 0% 合计 908 811 89.32% 97 10.68% 0 0% 0 0%
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表 3 MRI机房静态磁场强度
Table 3. Static magnetic Field in MRI Machine Room
位置 点位数量 ≤100 µT点位数量 ≤100 µT点位占比 100～500 µT点位数量 100～500 µT点位占比 500～1 000 µT点位数量 500～1 000 µT点位占比 ≥1 000 µT点位数量 ≥1 000 µT点位占比 操作位 69 37 53.62% 32 46.38% 0 0.00% 0 0.00% 防护墙 349 173 49.57% 149 42.69% 18 5.16% 9 2.58% 观察窗 369 39 10.57% 214 57.99% 104 28.18% 12 3.25% 防护门 332 134 40.36% 170 51.20% 26 7.83% 2 0.60% 合计 1 119 383 34.23% 565 50.49% 148 13.23% 23 2.06%
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