第六章 磁共振成像对比剂

第六章磁共振成像对比剂

磁共振成像的优势之一是具有良好的组织对比，使MR 发现病变的敏感性显著提高。但是，正常组织与病变组织的弛豫时间有较大的重叠，仅有MR平扫，定性诊断困难，而且有时难以发现小病灶。磁共振成像对比剂能改变组织的弛豫时间，改变组织的信号强度，从而提高组织对比。

1．磁共振对比剂的分类

根据MRI对比剂在体内的分布，磁敏感性、对组织的特异性等将磁共振成像对比剂分为细胞内外对比剂、磁敏感性对比剂和组织特异性对比剂三大类。也可根据化学结构分类。

1.1细胞内、外对比剂

·细胞外对比剂细胞外对比剂是应用最早、目前应用最广泛的钆制剂属此类对比剂。它在体内非特异性分布，可在血管内或细胞外间隙自由通过。

·细胞内对比剂以体内某一组织或器官的一些细胞作为目标靶来分布。如网织内皮系统对比剂和肝细胞对比剂。此类对比剂注入静脉后，立即从血中廓清并与相关组织结合。可使摄取的组织与摄取对比剂的组织之间产生对比。

1.2磁敏感性对比剂

物质在磁场中产生磁性的过程称为磁化。不同物质在单位磁场中产生磁化的能力称为磁敏感性（也称磁化率），用磁化强度表示。根据物质磁敏感性的不同，MRI对比剂可分为顺磁性、超顺磁性和铁磁性三类。

1.2.1顺磁性对比剂

顺磁性对比剂中顺磁性金属原子的核外电子不成对，故磁化率较高，在磁场中具有磁性，而在磁场外则磁性消失。如镧系元素钆、锰、铁等均为顺磁性金属元素，其化合物溶于水时，呈顺磁性。

顺磁性对比剂浓度低时，主要使T1缩短，浓度高时，主要使T2缩短，超过T1效应，使MR信号降低。常用T1效应作为T1加权像中的阳性对比剂。

1.2.2超顺磁性对比剂

超顺磁性对比剂是指由磁化强度介于顺磁性和铁磁性之间的各种磁性微粒或晶体组成的对比剂。其磁化速度比顺磁性物质快，在外加磁场不存在时，其磁性消失，如超顺磁性氧化铁（superparamagnetic iron oxide，SPIO）。

1.2.3铁磁性对比剂

铁磁性对比剂为铁磁性物质组成的一组紧密排列的原子或晶体（如铁-钴合金）。这种物质在一次磁化后，无外加磁场下也会显示磁性。

1.3组织特异性对比剂

此类对比剂可被体内的某种组织吸收、并在其结构中停留较长时间。此类对比剂可分为肝特异性对比剂、血池对比剂、淋巴结对比剂和其它特异性对比剂四类。

·肝特异性对比剂分为由网状内皮系统（SPIO）和肝细胞摄取（Gd-EOB-DTPA）两种。

·血池对比剂主要用于MR血管造影、心肌缺血时心肌生存率的评价。

·淋巴结对比剂用于观察淋巴结的改变。

·其它特异性对比剂如胰腺、肾上腺对比剂等。

根据对比剂的化学结构，以Gd作为中心离子的MRI对比剂可分为离子型（Gd-DTPA）和非离子型（Gd-DTPA-BMA）对比剂。

2．磁共振对比剂的增强机制

MRI对比剂与X线、CT对比剂的作用机制不同，MR对比剂本身不显示MR信号。MRI的组织信号强度主要取决于该组织的质子密度和弛豫时间（T1或T2），MRI对比剂是通过影响质子的弛豫时间T1或T2达到增强或降低其信号强度的。

2.1顺磁性对比剂的增强机制

某些金属（如钆、锰等）离子具有顺磁性，其原子具有几个不成对的电子，弛豫时间长，有较大的磁矩。这些物质有利于在所激励的质子之间或质子向周围环境传递能量时，使质子弛豫时间缩短。临床主要利用其T1效应。由于游离的钆离子对肝脏、脾脏和骨髓有毒性作用，必须用它的螯合物，临床最常使用的是与DTPA的螯合物。

顺磁性对比剂缩短T1或T2弛豫时间与下列三种因素有关。（1）顺磁性物质的浓度：在一定浓度范围内，浓度越，高顺磁性越强，对T1或T2豫时间的影响就越明显；（2）顺磁性物质的磁矩：顺磁性物质的磁矩受不成对电子数的影响，不成对电子数越多，磁矩就越大，顺磁作用就越强，对T1或T2弛豫时间缩短的影响就越明显；（3）顺磁性物质结合水的分子数：顺磁性物质结合水的分子数越多，顺磁作用就越强；（4）当然，磁场强度、环境温度等也对弛豫时间有影响。

2.2超顺磁性对比剂和铁磁性对比剂的增强机制

这两类微粒类对比剂的磁矩和磁化率比体组织和顺磁性对比剂大得多。此类对比剂会造成磁场的不均匀性，而质子通过这种不均匀磁场时，改变了横向磁化相位，加速

失相位过程，故形成T2，T2* 弛豫时间缩短，增强信号呈黑色低信号。这类对比剂对T1的效应较弱，如SPIO。

3．磁共振对比剂的副反应及临床应用安全性

与其它对比剂一样，理想的MRI对比剂应具有造影效果好，对人体无害；使用方便等特点。

3.1 MRI对比剂的毒理学

目前，临床最常用的是钆类对比剂。正常人体内钆离子含量极微。少量自由钆离子进入人体内，便可产生毒副作用。钆离子进入血液后，与血清蛋白结合形成胶体，这些胶体被网状内皮系统吞噬细胞吞噬后分布于肝、脾、骨髓等器官，引起这些器官的中毒反应。钆中毒严重时可表现为共济失调，神经抑制、心血管及呼吸抑制等。

自由钆离子与螯合态钆有明显不同。化学毒性强的自由钆离子与DTPA络合形成螯合物后，其毒性大为减小。虽然已将钆的毒性灭活，但对人体各脏器仍有不同的作用。钆的螯合物聚集会引起一定程度的神经细胞代谢改变。对于肾功能不全的患者，要慎用，因为它会使肾小球过滤功能下降。

3.2安全性与副反应

自由钆离子与DTPA结合形成螯合物Gd-DTPA后，不但毒性大为降低，而且很少与血浆蛋白结合，不经过肝脏代谢，很快以原状态由肾脏排除。Gd-DTPA的静脉半致死量为6~10m mol / kg。试验结果证明，这是一种安全的对比剂。外周静脉给药的副反应发生率为约2.4%。主要反应为头痛、不适、恶心、呕吐等，一般反应较轻，呈一过性。

Gd-DTPA发生严重副反应的几率很低，约为1/35万~ 1/45万；发生严重副反应的患者常有呼吸道病史、哮喘及过敏史，一般表现为呼吸急促、喉头水肿、血压降低、支气管痉挛、肺水肿等。对于癫痫患者，可能诱发癫痫发作。孕妇不宜使用。哺乳期妇女在用药后24小时内禁止哺乳。

总之，Gd-DTPA安全性高。常规静脉注射用量为0.1 m mol / kg。

操作人员应了解Gd-DTPA的各种毒副反应临床表现，能熟练处理所发生的毒副反应。

4．磁共振对比剂的临床应用

4.1 Gd-DTPA的使用方法

目前，临床上广泛应用的对比剂主要是顺磁性对比剂Gd-DTPA。Gd-DTPA主要经肾脏排泄，不透过细胞膜，分布在细胞外液，不易透过血脑屏障，只有血脑屏障遭到破坏时，才能进入脑组织和脊髓。

Gd-DTPA常规使用剂量为0.1m mol / kg，（或0.2 ml / kg）。静脉注射应在1~2 min 内完成。如果做动态增强扫描，采集首过效应需严格控制注射速度及注射时间。

近年来，通过试验高剂量钆（0.2 ~0.3m mol / kg）可提高信号强度，增加小病灶的检出率。比较上述两种剂量，在安全性和副作用方面，未发现明显差别。

病变类型与增强效果关系密切。血脑屏障未破坏的脑良性胶质瘤用双剂量对比剂，也不会增强。血供丰富的神经鞘瘤，常规剂量或1/2剂量，便可得到显著的增强效果。

Gd-DTPA行MR增强扫描时，利用T1效应特性，选用SE或FSE T1加权脉冲序列，往往要加脂肪抑制或磁化传递技术，这样能增加对比效果。通常采用横断位，冠状位及矢状位扫描，其中一个扫描方位要包括整个扫描部位，另两个扫描方位可在病灶处定位扫描。

4.2 Gd-DTPA的临床应用

4.2.1颅脑、脊髓

Gd-DTPA用于中枢神经系统引起血脑屏障破坏的病理改变，如肿瘤、缺血、炎症等，均会引起对比剂在组织间隙内聚集，进而在正常脑组织中显示病变。正常情况下，解剖学上缺乏血脑屏障的区域，如垂体腺和漏斗，鼻甲、鼻咽部黏膜、软腭、脉络膜丛、Meckel窝的硬脑膜及天幕有时也会出现增强。

Gd-DTPA增强扫描主要解决中枢神经系统的诊断问题是：·发现平扫未显示的脑内、脑外等信号病变；·鉴别脑内及脑外肿瘤；·显示肿瘤内部情况；·区分水肿和病变；·鉴别诊断肿瘤与非肿瘤性病变；·术后及放疗后随访，观察疗效等。

脊柱增强扫描常常使用脂肪抑制诊断术后纤维化、鉴别椎间盘疝与肿瘤、鉴别诊断骨转移、椎间盘感染、骨髓炎、结核等。对脊椎动静脉畸形的检出也有一定帮助。

4.2.2鼻咽部

鼻咽部对比增强能明确病变部位、范围、大小及浸润的深度，显示转移或用于治疗后复查。

4.2.3眼眶

Gd_DTPA扫描用脂肪抑制技术对于眼眶内肿瘤、眼球内病变的显示及鉴别诊断帮助较大，

4.2.4头颈部

头颈部做增强扫描能明确显示肿瘤的位置、大小、范围，对确定病变性质能提供更多的诊断信息。头颈部占位性病变及转移性病变用对比剂做增强扫描要用脂肪抑制技术。

4.2.5胸部

胸部、纵隔：增强扫描选用多时相动态增强，对纵隔肿瘤、占位性病变的鉴别诊断是必要的。

肺部病变：增强扫描不及CT诊断价值大。肺部结节需要做动态增强扫描方能对定性诊断有帮助。

心脏：增强扫描用于评价心内肿瘤的范围。在评价心肌梗塞和心肌灌注方面有重要作用。

乳腺：多时相动态增强扫描对腺良恶性病变帮助极大，同时对术后或放射治疗后瘢痕与肿瘤复发的鉴别也相当准确。

4.2.6腹部

肝脏、脾脏、胰腺、肾及肾上腺增强扫描均需要休用动态增强方式，以提高对良恶性病变的鉴别诊断价值。常规使用梯度回波脉冲序列加脂肪抑制技术。祥细内容请参见第八章第九节MRI多时相共产党员增强扫描技术。

盆腔的增强扫描，特别是采用动态增强方式，对诊断良恶性病变也十分有帮助。

4.2.7肌肉、骨骼系统

MR增强扫描显示骨肿瘤、骨转移的敏感性很强，其特异性优于核素扫描。对X线平片未能发现的骨折，无菌坏死，区分放、化疗后改变与肿瘤复发等均得到广泛肯定。