磁共振對比劑

關(guān)于磁共振對比劑對比劑的分類物質(zhì)置于磁場中，可以具有磁性，這一過程稱為磁化，其磁化量的程度稱為磁化率。根據(jù)磁化性質(zhì)的不同，物質(zhì)可分為以下幾類：抗磁性物質(zhì)組成該物質(zhì)原子的外層電子是成對的，它們的磁化率為負(fù)值。人體內(nèi)大多數(shù)物質(zhì)和有機(jī)化合物屬于這類物質(zhì)。順磁性物質(zhì)它們所含的外層電子是不成對的，故具有較大的磁矩，磁化率也較高。它們在磁場中會具有磁性，而在磁場外則磁性消失。在過渡元素的鑭系金屬中，釓、鉻、錳、鐵等均為順磁性物質(zhì)第2頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的分類鐵磁性物質(zhì)這類物質(zhì)在一次磁化后，即使在沒有外加磁場作用的情況下，也仍帶有一定磁性。一般而言，鐵磁性物質(zhì)的磁矩大于順磁性物質(zhì)的磁矩超順磁性物質(zhì)超順磁性物質(zhì)在磁場中極易磁化，但當(dāng)外加磁場不存在時，其磁性消失第3頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的發(fā)展含釓對比劑做MR增強(qiáng)掃描主要利用其縮短氫質(zhì)子的弛豫時間，間接地改變這些質(zhì)子所形成的信號強(qiáng)度理想的MR對比劑應(yīng)具備的特點：對比劑是運用化學(xué)元素，化學(xué)性質(zhì)活躍，能與多種物質(zhì)螯合，形成不同標(biāo)記物進(jìn)入相應(yīng)的組織和器官，以便有目的地進(jìn)行選擇性強(qiáng)化第4頁,共21頁，2024年2月25日，星期天理想的MR對比劑應(yīng)具備的特點具有較強(qiáng)的MR活性，能有效地改變局部磁場強(qiáng)度和弛豫時間強(qiáng)化效果明顯，重復(fù)性好。在診斷用量范圍內(nèi)無毒性，不良反應(yīng)極小穩(wěn)定，易于存放，具有高度溶解性制造容易，價格低廉能迅速分解和排泄，在人體內(nèi)僅短時間存留第5頁,共21頁，2024年2月25日，星期天磁共振對比劑發(fā)展簡史1946年美國學(xué)者Bloch和Percell發(fā)現(xiàn)磁共振現(xiàn)象不久，Bloch就對順磁性物質(zhì)Fe(N03)，進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e(N03)，可縮短組織的T1和T2時間20世紀(jì)70年代末期，德國科學(xué)家Weinmann博士發(fā)明了Gd-DTPA，經(jīng)過嚴(yán)格的動物實驗研究后，于1983年開始應(yīng)用于臨床

第6頁,共21頁，2024年2月25日，星期天磁共振對比劑發(fā)展簡史1984年用于顱內(nèi)腫瘤病人，顯示增強(qiáng)效果極佳，無不良反應(yīng)1987年被美國食品及藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)1988年上市的釓對比劑價格昂貴，使推廣應(yīng)用受到限制。隨著釓對比劑日趨成熟，尤其是國產(chǎn)釓對比劑合成上市后價格直線下降，為臨床全身應(yīng)用(實質(zhì)臟器和血管)敞開了方便之門第7頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的理化特性Gd＋3有7個不成對的電子，有較大的磁矩，為一個順磁性很強(qiáng)的金屬離子，能顯著縮短弛豫時間，在濃度為0.1～1.0mmol／kg的范圍內(nèi)弛豫時間呈線性下降第8頁,共21頁，2024年2月25日，星期天螯合物Gd-DTPA的有關(guān)特性第9頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的藥代動力學(xué)特性靜脈給藥的Gd-DTPA生物學(xué)分布沒有專一性，組織的分布因各組織的血供及微血管的通透性不同而異，不進(jìn)入毛細(xì)血管屏障的組織，如腦、脊髓、眼及睪丸。經(jīng)靜脈注射后，循環(huán)于血管及細(xì)胞間隙，然后由腎臟濃縮以原形隨尿排出，也有少量分泌于腸道后隨糞便排出Gd-DTPA不透過細(xì)胞膜，主要在細(xì)胞外液分布，不易透過血-腦屏障，只有血-腦屏障遭破壞時才能進(jìn)入腦組織和脊髓第10頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的藥代動力學(xué)特性Gd-DTPA在器官中的濃度與該器官的血液供應(yīng)豐富與否有關(guān)，血供豐富的器官，則濃度高靜脈注射Gd-DTPA后，腎皮質(zhì)和腎髓質(zhì)內(nèi)濃度增高，T1縮短，T1WI上其信號增強(qiáng)。經(jīng)尿路排泄時受到濃縮，使腎盞、腎盂、輸尿管和膀胱中的濃度很高，T2縮短明顯，使MRI信號減弱，臨床上常利用這個特性，對腎臟進(jìn)行功能評價第11頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的藥代動力學(xué)特性Gd-DTPA靜脈給藥后5分鐘內(nèi)血中濃度達(dá)到高峰，而后血中濃度下降，3小時后80％的藥物已從尿中排出，7小時后90％的藥物從尿中排出。在正常人體靜脈注射Gd-DTPA0.lmmol/kg，最高血藥濃度可達(dá)0.6％mmol/L，45分鐘后降到0.25mmol/L，有利于提高M(jìn)R的成像效果及延長成像時間第12頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的毒理學(xué)特性正常人體內(nèi)釓離子含量極微，少量自由釓離子進(jìn)入人體內(nèi)即可產(chǎn)生不良反應(yīng)，釓離子和血清蛋白結(jié)合并形成膠體，膠體由網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)吞噬細(xì)胞吞噬后分布于肝、脾、骨髓等器官，并引起這些組織器官的中毒反應(yīng)(如肝細(xì)胞壞死)釓離子可以和一些內(nèi)源性離子(如Zn＋2、Cu＋2、Ca＋2等)競爭各種細(xì)胞受體結(jié)合點，從而干擾正常細(xì)胞代謝釓中毒癥狀嚴(yán)重時可表現(xiàn)為共濟(jì)失調(diào)、神經(jīng)抑制、心血管及呼吸抑制等第13頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的安全性當(dāng)Gd與DTPA螯合后，使得Gd-DTPA水溶性提高，與血漿蛋白結(jié)合少，不經(jīng)肝臟代謝，很快以原形從腎臟排泄，故使Gd的毒性大大降低Gd-DTPA外周靜脈給藥的不良反應(yīng)發(fā)生率為2.4％，主要有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、心前區(qū)不適、注射局部冷感等，反應(yīng)一般較輕，且呈一過性Gd-DTPA出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)的幾率為1/35000-1/450000，出現(xiàn)嚴(yán)重不良反應(yīng)的受檢者常有呼吸道病史、哮喘及過敏史，一般表現(xiàn)為呼吸急促、喉頭水腫、過敏樣反應(yīng)、低血壓、支氣管痙攣、肺水腫等第14頁,共21頁，2024年2月25日，星期天

目前絕大多數(shù)MR對比劑都是通過改變含對比劑組織的Tl和T2弛豫時間，達(dá)到增強(qiáng)局部信號強(qiáng)度的目的。順磁性對比劑的作用機(jī)制順磁性物質(zhì)含有不成對的電子，其不成對電子與質(zhì)子一樣，具有磁矩，但電子質(zhì)量很輕，磁矩約為質(zhì)子的657倍。在有不成對電子的順磁性物質(zhì)存在時，產(chǎn)生局部巨大磁波動，此時大部分電子的進(jìn)動頻率與Larmor頻率相近，使鄰近水質(zhì)子的T1、T2弛豫時間縮短，引起質(zhì)子弛豫增強(qiáng)，結(jié)果造成T1、T2弛豫時間縮短

對比劑作用機(jī)制第15頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑作用機(jī)制

順磁性物質(zhì)縮短Tl和T2弛豫時間與下列因素有關(guān)：順磁性物質(zhì)的濃度在一定的濃度范圍內(nèi)，順磁性物質(zhì)的濃度越高，順磁性就越強(qiáng)，對T1和T2的影響就越明顯順磁性物質(zhì)的磁矩取決于順磁性物質(zhì)的不成對電子數(shù)，不成對電子數(shù)越多，磁矩越大，順磁作用越強(qiáng)，對T1和T2的影響就越明顯第16頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑作用機(jī)制順磁性物質(zhì)局部磁場的撲動率。局部磁場的撲動率是由于順磁性物質(zhì)的中心位置與質(zhì)子之間的相互作用形成的順磁性物質(zhì)結(jié)合的水分子越多，其順磁作用越強(qiáng)第17頁,共21頁，2024年2月25日，星期天超順磁性對比劑作用機(jī)制超順磁性對比劑可造成磁場不均勻，水分子彌散通過此不均勻磁場時，改變了質(zhì)子橫向磁化的相位，從而加速了去相位過程，形成了有關(guān)質(zhì)子的T2或T2*弛豫時間縮短-T2或T2*弛豫增強(qiáng)由于超順磁性對比劑的磁矩和磁化率很大，如超順磁性氧化鐵(SPIO)粒子的磁矩大于Gd-DTPA約100倍，故又稱這類對比劑為磁化率性對比劑。磁化率和磁矩越大，去相位也越快磁化率性對比劑用于T2和T2*加權(quán)成像時，使有關(guān)質(zhì)子T2時間縮短，造成信號降低，呈黑色或暗色，故又稱之為MR陰性對比劑

第18頁,共21頁，2024年2月25日，星期天Gd-DTPA類順磁性對比劑初期主要用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，近年來還用于乳腺、肝臟、心肌、橫紋肌、腎臟、骨骼等組織和器官的增強(qiáng)檢查以及灌注研究，還用于肝臟動態(tài)掃描成像等，使Gd-DTPA應(yīng)用更廣泛。掃描序列的選擇及輔助技術(shù)在注射Gd-DTPA對比劑后，常選用SE序列T1加權(quán)成像方法，而磁化傳遞成像(MTl)對Gd-DTPA增強(qiáng)的協(xié)同作用以及通過脂肪抑制技術(shù)，使病變顯示更確切對比劑的臨床應(yīng)用第19頁,共21頁，2024年2月25日，星期天對比劑的臨床應(yīng)用MTI會使腦組織、肌肉等MR信號強(qiáng)度比一般SE序列者減低20％-30％，但對脂肪、骨髓、腦脊液信號影響小，注射對比劑后一般SE序列不能顯示的腦皮質(zhì)小靜脈可增強(qiáng)。對腫瘤(特別是轉(zhuǎn)移性腫瘤)、脫髓鞘病變、顱內(nèi)感染診斷的作用相當(dāng)于使用2～3