磁共振成像造影剂研究新进展PPT课件

磁共振成像造影剂研究新进展 1 磁共振造影剂的成像原理 1984 年 Carr 首次采用 Gd-DTPA 进行人体脑 肿瘤的增强显像研究。 1987 年 Gd-DTPA 作为 MRI对比剂正式被美国食品药品管理局 (FDA)批准 . 氢核是多种组织的 MRI信号源 ,造影剂本身不产 生信号 ,它主要影响组织内氢核系统的弛豫时间，从而 与周围组织形成对比。 MRI造影剂一定是磁性物质 ,能同氢核发生磁性 的相互作用。造影剂主要是通过影响 T1、 T2来改变信 号强度。 2 MR对比剂有几种分类方法，其中较常用的有 按 MR图像信号的改变划分为阳性、阴性对比 剂； 根据 MR特性区分为顺磁性、铁磁性和超顺磁 性对比剂； 还有依据对比剂主要影响 T1或 T2，简单分为 T1 增强剂和 T2增强剂。 MR对比剂的分类方法（一） 3 MR对比剂的分类（二） 根据 MR造影剂选择性生物分布特点，将现有的 MR造影剂做以下大类： (1) 分布于细胞外间隙或间质间隙 (extracellular or interstitial space)的 , 如 Gd-DTPA， GD-DTPA-BMA (欧乃影，挪威奈科明公司，钆双胺 MR造影剂 ，非离子型 ) ； (2) 肝 脾及淋巴结 细胞特异性对比剂 ： 分布于网状内皮细胞系统或巨噬细胞单核细胞吞噬细胞系统 (reticuloendo thelial or macrophage-monocytic phagoCytic system) 的 ,如 SPIO ； 肝细胞选择性 MR 造影剂 ,如 Mn-DPDP,Gd BOPTA (钆贝葡胺 ),Gd-EOB- DTPA; 血管内或血池性 (intravascular or blood-pool)MR造影剂 ,如 USPIO,AMI- 227 。 ( 3) 口服胃肠道对比剂 ( 4) 分子影像学对比剂 ( 5) 脂质体对比剂 这种划分方法的优点在于有利于理解各类 MR造影剂的生物分布特点和作用 机制， 4 (1) 分布于细胞外间隙或间质间隙 的 以 Gd-DTPA (Magnevist,马根维显 ) 为代表。 此 类钆螯合物 ( Gadolinium chelates)是最早研制出来的 肝脏顺磁性 MR造影剂， 目前已广泛应用于临床工作。包 括离子型的 Gd-DTPA， Gd-DOTA以及新近开发的非离 子型含钆造影剂，如 Gadodiamide ， Gadobutrol和 Gadoteridol等。 Gd3 具有 7不成对电子，为一顺磁性很强的金属离子， 能显著缩短 T1、 T2的驰豫时间，尤以 T1为明显，在浓度 0 1mmol L的范围内驰豫时间呈直线下降，从而影响 MRI的信号强度。 5 （ 2）作用于网状内皮细胞系统的 SPIO 含有与多糖分子结合的 Fe2+和 Fe3+离子晶体。 AMI-25(即 ferumoxides ，菲力磁 )和 SHU 555A是代表。 AMI-25就是用葡萄糖包裹的氧化铁晶体。静脉给药后 ，它可通过肺、脑、心、肾而后被枯否细胞吞噬分布干全身的 网状内皮系统，其中肝脏可吞噬给药量的 80,其能在血液中循 环相当长的时间 ( 半衰期 200分钟 )而不被网状内皮细胞清除。 临床上 ,具有正常吞噬功能的网状内皮细胞只存在于正常 肝实质内，而在肝内病灶组织中则没有或极少。主要用于提高 肝脾肿瘤的检出 ,对鉴别肿瘤是否为肝细胞来源也有较大价值 。 富含枯否细胞的肝细胞增强后显示低黑信号，无枯否细胞 的病变组织如癌组织信号不改变，从而形成明显的对比反差。 文献介绍可以检出 3mm 的肝肿瘤。还可用于组织灌注成像和 MR 血管成像 6 局限性： 程度严重的肝硬化会影响肝内吞噬细 胞对 SPIO的摄取，造成 T2加权像上背景肝信号混杂 不均，容易混淆或掩盖肝内病灶； 某些分化程度高 的 HCC 病灶也会有具有吞噬功能的吞噬细胞，在 T2 加权像上也随背景肝一道信号降低，使病灶与肝实质 的对比减小，甚至呈等信号； 由于 SPIO的早期 T1 效应，一些肝血管瘤在 SPIO-MRI T1加权像上出现 强化现象， 影响对病灶的准确诊断。 总体来讲， SPIO对发现和诊断肝血管瘤、 FNH 和肝转移灶比较有效，多数 HCC由于不含正常功能的 吞噬细胞，在 SPIO-MRI T 2像上呈相对高信号，也 利于显示和诊断。 7 （ 3） 肝细胞选择性 MR 造影剂 此类造影剂为水溶性顺磁性分子，由肝细胞摄取，并在 肝细胞滞留相当一段时间，再通过胆汁排泄至消化道，故又 称为肝胆性 MR造影剂 (hepatobiliary MR agent)。目前 有三种此类造影正在进行或已完成临床 期试验研究： Mn-DPDP (Mangafodipir trisodium, 泰乐影，奈 科明 )； Gd-BOPTA (Gadobenate dimeglumine, 莫迪司 ， 博莱克公司 )； Gd-EOB-DTPA (Gadoxetate， 先灵公司 )。 8 、 Mn DPDP14 18 Mn DPDP目前已进入临床应用。能使肝实质显著 强化，并一直持续 4小时左右。 临床应用： （ 1） 鉴别 肝细胞性病变与非肝细胞性 病灶 ， (2)鉴别不同的肝细胞性病变 ： 肝硬化对肝细胞摄取 Mn DPDP有影响，此时背 景肝强化程度降低，而再生结节则呈相对高信号强化表 现。胆道梗阻将影响 Mn DPDP的排泄，可导致肝实质 持续强化等改变。此外需指出的是少数转移灶可出现灶 周淡薄环状强化 (faint rim enhancement) ，在 24小 时延迟像上更明显，这与恶性细胞向灶周肝实质内浸润 生长、正常肝细胞受压迫及局部胆汁淤滞等有关。 不良反应较明显 ,可引起恶心、呕吐、血压升高等 , 实验证明高剂量使用时可引起胎儿畸形 ,因而不能用于 孕妇。 9 a图为未使用造影剂所得图像， b图为使用造影剂 Mn-DPDP 1h后 所得图像，其成像图明确显示出肿瘤的大小和位置。 10 11 、 Gd BOPTA 和 Gd EOB DTPA处于临床 期试验阶段。 Gd BOPTA对肝细胞的影响与 Mn DPDP基本一致。 Vogl等报 道 Gd BOPTA能使肝实质明显强化， 同时胆道系统也显示良好。 Baron等的研究显示， Gd BOPTA MRI 在发现肝内恶性病灶方面 的敏感性与 CTAP相当，而假阳性率明显低于 CTAP，与术中超声一致 。 Gd EOB DTPA的作用方式有所不同。 Gd EOB DTPA在 体内的排泄一半通过肾脏， 一半通过胃肠道，提示肝细胞的摄取占一半 ； 能够显著提高 T1加权 MR对肝内病灶的检测率；若结合能够反映病灶 血供特点的强化初期动态 T1加权 MR表现，更能明显提高对肝内病灶的 定性诊断准确性。另外它也能作为 MR胆道造影剂。因此静脉团注 Gd EOB DTPA后 5分钟内先作肝脏 T1加权动态 MR扫描，了解病灶血供 特点，然后在 20 30分钟后再作 T1加权的 MR扫描，以划分病灶为肝 细胞性或非肝细胞性；二者结合分析将极大提高定性诊断的准确性和可 靠性。 12 Gd BOPTA（莫迪司）：双功能对比剂钆钡葡胺 13 （ 4）血管内或血池性 MR造影剂 超微粒 SPIO(USPIO)，是由左旋糖酐或葡聚糖等外层材 料包裹 Fe2O3或 Fe3O4形成的纳米颗粒 。由于其颗粒直径仅有 17 20nm ，因而能在血液中循环相当长的时间 ( 半衰期 200 分钟 )而不被网状内皮细胞清除， 因此 USPIO 又被称为血管 内 MR造影剂。它的最终清除主要是通过骨髓和淋巴结内的吞 噬细胞来完成的 ,目前应用的主要有 Combidex 、 AMI-227、 AMI Code 7227、 BMS180549、 Sinerem 。 除了与其他 SPIO 相有缩短 T2驰豫时间外，它还可以影响 T1驰豫时间，因此在肝脏 USPIO 在 T2加权像上降低背景肝 实质的信号强度；在 T1加权像上增加背景肝信号强度。 14 临床应用 良、恶性淋巴结的鉴别： USPIO粒子由于其对淋巴 结内网状内皮系统的亲和性 ,可以提高 MR 对良恶性 淋巴结的判别。 肝脏占位的定性诊断：在早期的 T1加权像上，肝血管 、肝实质、肝血管瘤均显示强化现象。 转移性肿瘤和 HCC要么不强化， 要么因为瘤周丰富血管的缘故而出 现周围性环状强化。在 T2加权像上，肝实质、肝血管 和肝血管瘤的信号强度都明显降低，而肝实质性肿瘤 ，特别是肝转移灶，则没有信号改变，使病灶与背景 肝对比增大。 15 （ 5）口服胃肠道对比剂 n阳性对比剂：胃肠道马根维显 n阴性对比剂 :包括氟化物、气体、钡剂、氧化铁颗粒及 高浓度的顺磁性物质等。 全氟溴辛烷：氟可以取代质子 ,消除氢质子产生的 MR 信号 ,造成无信号 顺磁性的氧化铁 ( Fe2O3 、 Fe3O4) 晶体颗粒和 超顺磁性铁氧体晶体：要是通过降低肠道内容物 T2 弛 豫时间来降低肠道信号强度 ,对比效果明显 . n双相对比剂 :如枸橼酸铁铵制剂 (ferric ammonium citrate ,FAC) 和氯化锰制剂 (商品名为 Lumen Hance ) 等均属于这类对比剂 ,可在 T1 加权像上提高 肠腔的信号 ,在 T2 加权像上降低肠腔信号 . 16 胃肠道马根维显 17 Fe2O3 、 Fe3O4 18 (6)分子影像学对比剂的研究 n超顺磁性探针 :主要包括超微型超顺磁性氧化铁颗粒 (USPIO)和 单晶体氧化铁颗粒 (MION) 等； 如： Feruglose Clariscar n报告基因系统 : 酪氨酸酶 - 黑色素系统（白癜风） :在酪氨酸酶 - 黑色素系统中 ,酪氨酸酶是催化合成黑色素的关键酶 ,黑色素能与铁高效结合 ,使 MR 的 T1 弛豫时间缩短 , T1WI 信号提高。 Sosnovik等的研 究表明 ,MR 信号的改变可反映酪氨酸酶基因的转移与表达情况 ; -半乳糖苷酶系统 :-半乳糖与钆螯合物形成的结合物会使 MR 的弛豫降低 ;但应用 -半乳糖苷酶水解 -半乳糖与钆螯合物形成的 结合物后 , 钆螯合物又能被重新释放出来 ,使弛豫率恢复 . 19 (7)脂质体对比剂 脂质体是具有类似生物膜结构的磷脂双分子 层微球 ,根据脂质体包被对比剂种类的不同 ,可制 备出阳性 (如含 Gd、 Mn类 )或阴性 (如 SPIO) MR 对比剂。 20 小结 各种 MR造影剂的应用大大提高了 MR 对各种病变的检 测率及定位、定性诊断的准确性和可靠性，充分显示了 MR 不断发展的魅力。 总体而言， 肝细