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磁共振成像对比剂,黄石市中心医院 饶德利,MR组织对比高和多参数成像等优点,使MR发现病变敏感性显著提高,但仍然存在特异性差、小病变难以发现以及疑难病定性困难等问题。MR对比剂的应用能改变组织的弛豫时间,从而改变组织的信号强度,提高组织的对比。,传统X射线和CT诊断造影所用造影剂的增强原理,是造影剂本身对X射线的阻挡作用直接造成的,而MRI造影剂本身不产生信号,信号来自氢原子核。MRI造影剂接近有关质子后,可缩短这些质子的弛豫时间,间接地改变这些质子所产生的信号强度,提高正常与患病部位的成像对比度,从而显示体内器官的功能状态,是用来缩短成像时间的成像增强对比剂。,按照造影中以缩短T1弛豫时间为主(使磁共振信号增加)或以缩短T2弛豫时间为主(使磁共振信号下降),可将磁共振造影分为T1弛豫增强造影或T2弛豫增强造影,T1和T2弛豫时间的倒数,即1/ T1和1/ T2为两者的弛豫率,弛豫效率为造影剂浓度和弛豫率关系的斜线。,另外一种造影方法为使用一些无质子的物质或抗磁性物质,目前主要应用于胃肠腔造影。,MRI对比剂的发展史,1946年,Block使用顺磁性物质Fe(NO)3缩短质子的弛豫时间 1976年,顺磁性物质作为用于动物试验并逐渐用于临床 1987年,GD-DTPA 经美国FDA批准 上世纪90年代中后期,MR特异性对比剂如肝(铁剂)、胰腺(锰剂)、淋巴结和血池等组织结构等特异性对比剂相继问世,磁共振对比剂的分类,细胞液内、外对比剂:钆剂应用最广泛的细胞外液对比剂,GD-DTPA化学名钆-二乙烯三胺五乙酸,商品名马根维显;细胞内对比剂是以某一组织或器官的细胞作为靶来分布,对比剂迅速从血中廓清并与相关组织结合。如网织内皮系统和肝细胞对比剂,优点是使摄取对比剂组织和不摄取的组织之间产生对比。,磁化强度分类:用物理学上不同物质在单位场强的磁场中产生磁化的能力表示。以此分为: (1)抗磁性物质:磁化率为负值,其组成原子核外电子是成对的。人体内大多数物质和有机化合物属于这类物质。,(2)顺磁性对比剂由顺磁性金属元素组成,如Gd,Mn等。它们所含的外层电子是不成对的,故具有较大的磁矩,磁化率也较大。外加磁场存在是,顺磁性物质中的原子偶极子的排列与磁场方向平行,从而具有磁性。一旦外加磁场移去或消失,其原子偶极子排列即呈随机,则磁性消失。,(3)超顺磁性对比剂由界于顺磁性和铁磁性之间的磁性微粒或晶体组成,这种粒子或晶体有磁畴组成。当存在外加磁场影响时,聚集粒子或晶体中的每一粒也倾向于排列成序。由于这种粒子或晶体的磁矩相当于成千上万的电子磁矩,所以其磁性大于顺磁性者,其磁化速度快于顺磁性物质。,(4)铁磁性对比剂:为具有磁矩而紧密排列的一组原子所组成的晶体。这样紧密聚集的一组原子的直径约为50nm,由于原子间的相互作用,是这些原子的磁矩排列有序,形成一个远大于单个原子磁矩的永久磁矩称为磁畴。一次磁化后,即使在没有外加磁场作用的情况下,铁磁性物质的磁畴也不是完全随机排列,故仍带一定磁性。,各造影剂基本物质类型及性质,组织特异性分类:肝特异性对比剂如SPIO等;血池对比剂主要用于MR血管造影等;淋巴结对比剂观察淋巴结;其他如胰腺锰特异性对比剂等,化学结构分类:钆作为中心离子分为离子型和非离子型;化学结构式分为线形和巨环形鳌合物。,对比剂的增强机制,MR的组织信号强度主要取决于该组织的质子密度和弛豫特性,当特定组织中的质子密度一定时,质子弛豫时间(T1或T2)的长短就决定组织的信号强度。MR对比剂就是通过影响质子的弛豫时间T1和T2来增加或降低其信号强度。,(一)顺磁性鳌合物类对比剂的增强机制,钆、锰等某些金属离子具有顺磁性,弛豫时间长,磁矩较大,在磁共振成像中,顺磁性物质通过扩散或旋转运动引起原子水平的局部磁场巨大波动,这有利于受激励质子间的能量转移,使得被激励后的氢原子核的磁化矢量更快回到其初始状态,缩短弛豫时间,图像对比发生变化。,临床上主要利用的是T1弛豫效应。若用T2或T2*效应,含对比剂的组织显示为低信号,这时也可称作阴性对比剂。,顺磁性对比剂的影响因素:(1)顺磁性物质的浓度与浓度呈正比;(2)顺磁性物质的磁矩与不成对电子呈正比;(3)顺磁性物质结合的水分子数正比;(4)磁场强度、环境温度和金属离子周围结构也有影响,(二)超顺磁性和铁磁性类对比剂的增强机制,机制与顺磁性类不同。这两类对比剂的不成对电子的磁矩和磁敏性远大于人体组织,可造成磁场不均匀,水分子扩散通过不均匀磁场时改变了质子横向磁化的相位,加速去相位过程,形成了有关质子的T2或T2*弛豫时间缩短,造成信号减低,呈黑色或暗色。也称为阴性对比剂。,这类对比剂通常与成像速度很快的MR技术结合,用于心肌或脑组织的灌注功能成像、血流量和血容量的研究,还可协助肿瘤的定性诊断和恶性肿瘤的分期、分级。超顺磁性氧化铁(SPIO)是代表,主要用于肝脏病变的诊断和鉴别诊断。,对比剂的应用钆剂,主要用于中枢神经系统检查,当血脑屏障破坏时,对比剂才能进入脑和脊髓,使肿瘤、梗塞、感染等病变强化(缩短T1)。也有助于小病灶的检出(转移瘤)。在腹部、乳腺和肌骨系统中应用也很广泛。用量:0.01mmol/kg。90经肾小球滤过从尿中排除体外,少量经胃肠道排除。,MRI对比剂的毒副反应及处理,产生机制:物理作用高渗透造成血管和肾脏损害;化学作用化学合成时尽量降低生理活性甚至使其消失;过敏反应可能与纯度有关 主要表现:皮肤症状、消化道症状、中枢神经症状。 预防:(1)给药前;(2)给药时;(3)给药后,
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