做核磁共振，千万不能带枪

撰文 | 栗子

审校 | 不周

今年年初，巴西有一位 40 岁的中年男性，在陪同母亲看病的时候把手枪放在腰间，进入核磁共振室之后也没有把它取下来。

在那里，手枪中的一粒子弹被激发，射入了他的腹部。受伤的男子被紧急送医，经过两个星期的治疗，最终伤重不治。

事件发生在巴西圣保罗的库拉实验室（Laboratorio Cura），这间医疗机构发布的声明提到：“关于进入检查室的流程，患者和陪同者都得到了适当的说明，并被警告要移除所有金属物品。”警方也透露，男子签过一份协议，表示已经确认了核磁共振室的条款。

但不知为什么，他没有把手枪留在检查室外，而这个危险的决定带走了他的性命。

用磁场“透视”人体

今天的人们，对磁共振成像/核磁共振成像（MRI/NMRI）技术已经耳熟能详，医院里常见的核磁共振检查，利用的就是这种技术。简单来说，它是依靠一个强大的磁场，来“透视”人体内部的情况，让医生可以找出患者身上隐藏的疾病。

我们的身体里有大量的水，水中最不缺少的就是氢原子。每个氢原子核（也就是质子）都像一个小小的磁铁，它拥有一种内禀属性，叫做自旋（spin），又因为自旋而产生磁场。自然条件下，氢原子核各有各的自旋方向，产生的磁场也就杂乱无章，相互抵消。

但当机器从外部施加了强磁场，氢原子核的自旋方向就有了规律：一部分变得与主磁场的方向一致，能量较低，另一些则与主磁场方向相反，能量较高。重点是，前者的数量略多于后者，它们产生的磁场就不会被完全抵消，而多出的那部分，便是成像的关键。

在主磁场的基础上，仪器又会施加一个射频脉冲（radiofrequency pulse），使氢原子核发生磁共振。此时，“多出的那部分”低能态的氢原子核中，有一些会吸收能量，跃迁至高能态，自旋方向发生改变。而当射频脉冲消失后，氢原子核又把能量释放出来，回到稳定的低能态。能量以电磁波的形式放出，仪器将这样的信号收集起来，当做给人体成像的依据。

MRI 主要依赖水分子里的氢原子核释放的信号来成像，不同的人体组织含水量不同，仪器收集到的信号也就有所不同。如此一来，设备便可以画出人体各个部位的样貌了。

对 MRI 仪器来说，它施加的主磁场越强，信噪比就越高，得到的图像质量也随之提升。医用 MRI 设备施加的磁场，强度常常在0.5-3特斯拉之间（是地球磁场的上万倍），有时还可能更高。这些强磁场能帮助医生观察患者体内的异状，但也会带来危险。铁磁性金属（如铁、钴、镍）物体很容易被磁场吸进去，假如把这些金属制品带进核磁共振室，后果可能会很严重。

子弹是怎样击发的

加州大学伯克利分校的科学家们曾经利用一台 MRI 仪器，考验过一些金属物品（请勿模仿）。比如，当一个订书器被扔进工作中的设备，在4特斯拉的强磁场下，它飞快地上蹿下跳，最终被吸在了内壁上。

除了用肉眼观察 MRI 仪器驱使金属物体的力量，也可以实际测量出那个力有多大。比如，科学家把一个扳手送进仪器，它的另一端连接着一把秤。当扳手猛烈地上下摆动时，秤的读数是280磅（约127千克），相当于超过1200牛顿的拉力 —— 可能是扳手本身重量的一百倍。

金属物体越重，在相同的磁场中受到的作用力也会越大。科学家用 MRI 仪器来测试一把转椅，起初椅子被卡在仪器“门口”的时候，秤的读数大约是1300磅（~590 千克）。

但磁场不会因为暂时的卡住而放弃，仍然企图将椅子吸入“腹中”，不惜毁掉椅子。当椅背掉下一层皮，秤的读数来到了1700磅左右（~770 千克）。当椅子腿被折断，发出清脆的声响，指针最终转向了接近2000磅（~900 千克）的位置 —— 这几乎是一台小汽车的重量了。

2016 年，在上海的一间医院里，就有患者家属将轮椅推进了核磁共振室。当时，MRI 机器处于待机状态，有磁性，金属制的轮椅立刻被吸入，导致机器损坏。所幸，没有人因此而受伤。

与轮椅相比，手枪或许不像是经常出现在医院的物品，但这种武器也不是第一次在核磁共振室里造成事故了。

2002 年，一项发表在《美国放射学杂志》（American Journal of Roentgenology）的研究，记录了这样一个案例：有位休班警员去往一间医学成像中心，准备接受 MRI 检查，由于医患沟通中存在一些误解，他把手枪带进了核磁共振室。警员想把枪放到柜子上（柜子距离 MRI 设备不到一米），但动作做到一半，枪就从他手里飞出去，被吸进了 MRI 仪器，狠狠撞在内壁上，并发射出一颗子弹。而此时，扳机没有被扣动。

正常情况下，在扣动扳机之后，原本阻挡着击锤（hear）的阻铁（sear）会移开，击锤被释放后，往前移动并撞向击针（firing pin），然后击针撞向底火（primer），引燃火药。最终，火药燃烧产生的高压气体，会将子弹发射出去。

而击针能够撞向底火的一个前提是，击针挡块（firing pin block）要被移开。这是一个金属挡块，原本被一小段弹簧顶着，扣动扳机时它才会让路。而科学家认为，这段弹簧给击针挡块的压力并不大，除了扣扳机之外，磁场也可以克服弹簧的力，把击针挡块移走。

当然，光是移走击针挡块还不够。在不扣扳机的情况下，需要有另一个力，让击针撞向底火。研究者在枪口处发现了白色痕迹，这意味着事故发生的时候，枪口可能撞向了 MRI 设备。他们认为，此时枪口受到的冲击力，足以使击针冲向底火，引燃火药。

如果真是这样，就跳过了击锤撞向击针的步骤，那么阻铁有没有阻挡击锤都不重要了。这代表着，无论枪机的手动保险有没有被解除（这道保险只是确保阻铁不会让开），都可能击发子弹。科学家说，事故发生时枪支没开保险，却还能射出子弹，可能就是这个原因。

还好，当年那颗子弹只打在了墙上，没有伤到人。而今年，那位陪伴母亲就诊的巴西男士，却付出了生命。

危险的金属在哪里

或许，手枪距离你我的生活很远。而另外一些金属制品，可能离我们更近，被带进核磁共振室的话，也有致命的风险。

2018 年，印度有位男子在医院探望亲属时，把钢制氧气瓶带进了核磁共振室，结果被磁场猛力拉向 MRI 机器，之后不幸身故。调查认为，他的死因可能是吸入了氧气瓶中泄漏的液氧，而氧气瓶应该是在撞到机器时损坏并泄漏的。死者的家人说，氧气瓶是一位工作人员要求携带的，且工作人员向他保证机器已关闭。这位工作人员与另一位医生都被逮捕了。

2021 年，在韩国发生的一起事故中，疑似因为一位老年患者需要供氧，但核磁共振室内的吸氧装置发生故障，医务人员将一个 128 厘米高的氧气瓶搬了进去。距离 MRI 仪器 2 米远处的氧气瓶被吸进仪器，对那位患者的头部和胸部造成强烈的压迫，导致了他的死亡。

人们主动把金属物品带进核磁共振室，只是一种情况。还有一种情况是，那些金属制品就在人们的身体里。比如，一些心脏起搏器（特别是早期型号）的金属部分，会受到 MRI 仪器的强磁场影响，也曾经有不止一位患者因此而死去。不过，随着技术的发展，能够兼容 MRI 的心脏起搏器越来越多。

MRI 仪器产生的磁场，不仅可以对铁磁性金属产生强大的作用力，还会让那些金属材料发热，这两个问题都有可能对人体造成伤害。而随着时间的推移，许多植入物如打进身体的钢钉、人工关节、心脏支架、脑动脉瘤夹等等，也都在逐渐抛弃铁磁性的金属，转向非铁磁性的金属材料。

不过，假如不是专业人士，想要判断自己或家人身上安装的“零部件”能不能进入核磁共振室，并不是一件容易的事。咨询医生，可能是我们最好的选择。

原论文：

https://www.ajronline.org/doi/10.2214/ajr.178.5.1781092

参考资料：

• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK564320/

• https://www.youtube.com/watch?v=1CGzk-nV06g

• https://med.stanford.edu/bmrgroup/Research/mri-near-metal.html

• https://www.scmp.com/week-asia/health-environment/article/3152827/man-dies-after-oxygen-cylinder-sucked-mri-machine

• https://med.stanford.edu/bmrgroup/Research/mri-near-metal.html

本文来自微信公众号：环球科学 （ID：huanqiukexue）

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