磁共振造影剂-放射科

1、磁共振造影剂 医院放射科 目 的虽然MR具有良好的软组织对比，但在显示病变的特异性上较差提高MRI的敏感度和特异度特 性改变T1和/或T2驰豫时间化学结构稳定安全体内适当存留时间便宜作用原理分类临床应用基本概念基本概念质子的纵向磁化：进入外磁场后，质子产生一个与外磁场磁力线方向一致的净磁矢量质子的驰豫与驰豫时间：终止射频脉冲后，质子系统逐渐恢复到原来的平衡状态，这个过程称为驰豫过程，所用的时间称为驰豫时间zxyM=90度 90度射频脉冲基本概念纵向驰豫：纵向磁化恢复到原来状态的过程自旋-晶格驰豫：能量是由质子转移至周围环境纵向驰豫时间（T1）：纵向磁化（Mz）达到其最终平衡状态的63%所需时间

2、，T1愈短，信号愈强纵向驰豫，T1是指90度脉冲后，Mz恢复到63%所需时间，T1愈短，信号愈强100%63%短T1长T1时间（s）纵向磁化程度ab基本概念横向驰豫：横向磁化逐渐消失的过程自旋-自旋驰豫：能量在质子间相互传递，无能量散出横向驰豫时间（T2）：横向磁化（Mxy）衰减到原来值的37%所需时间，T2愈短，信号愈弱横向驰豫，T2是指90度脉冲后，原磁化分量Mxy衰减到37%所需时间，T2愈短，信号愈弱100%37%短T2TE时间（s）长T2ba基本概念T1WI：短TR（通常小于500ms）、短TE（通常小于30ms），反映组织不同T1信号强度差别T2WI：长TR（通常大于1500ms）

3、、长TE（通常大于80ms），反映组织不同T2信号强度差别重复时间（TR）：两次射频脉冲之间的间隔时间回波时间（TE）：在脉冲序列中，从射频脉冲开始至采集回波的时间间隔MR造影剂的作用原理MR成像中，质子所产生的MR信号及其T1、T2时间决定着不同组织在MRI图像上的对比MR对比剂与质子相互作用来影响T1、T2时间组织中氢质子密度变化很小，所以诊断中使用T1WI、T2WIMRC作用原理MRI造影剂不产生信号，其作用在于改变组织内部氢核系统的驰豫时间，与周围组织形成对比信号强度的改变受到对比剂浓度、对比剂积聚处组织驰豫性、对比剂在组织内相对驰豫性及MR扫描序列参数等多种因素的影响MRC作用原理造

4、影剂一定是磁性物质造影剂的功能依赖于它在组织中的浓度、在组织中质子密度及运动情况MRC作用原理T1类制剂：T1WI中增加信号强度（决于造影剂同水分子的接近情况）T2类制剂：T2WI中降低信号强度（决于磁性物质的浓度）临床使用根据组织的特点决定MRC作用原理T1缩短的过程要求氢质子与造影剂的磁性部分直接作用，即水分子的氢核要尽可能地接近磁性微粒达到驰豫增强脂质体包裹的Gd-DTPA其T1增强效果弱于同浓度的Gd-DTPA：脂质体限制了外部水分子同Gd-DTPA的接近MRC作用原理T2缩短过程是通过T2制剂的局部磁环境的不均匀性干扰，加速质子失相位T2类制剂包入脂质体，T2驰豫增强：脂质体的聚集产

5、生了更大的局部磁环境的变化（质子间能量传递快-T2短）MRC作用原理组织中T1、T2值与造影剂浓度的关系式：1/ T1post = 1/ T1pre + R1 C (1)1/ T2post = 1/ T2pre + R2 C (2)R1、 R2造影剂的驰豫速率，造影剂对组织中T1、T2值的影响C组织中均匀分布的造影剂浓度式(1)、 (2)说明T1、T2的倒数与造影剂的浓度呈简单的线性关系MRC作用原理MR造影剂的分类MR造影剂的分类作用机理：顺磁性阳性对比剂磁化率阴性对比剂生物分布特征：非特异性细胞外液间隙对比剂由网状内皮系统清除的对比剂由肝细胞直接作用的对比剂血池性对比剂MR造影剂的分类对比

6、剂所含金属元素：含钆对比剂、 含铁对比剂、含锰对比剂、含镝对比剂磁特性：顺磁性、铁磁性、超顺磁性铁磁性物质永久磁矩：具有很高磁化率 一次磁化后：没有外加磁场，仍带有一定磁性顺磁性物质所含原子的核外电子不成对，具有磁化率施加外磁场，具有磁性移除外磁场，磁性消失铬、锰、钆、铁等的化合物超顺磁性物质施加外磁场，具有磁性移除外磁场，磁性消失磁化率远远大于顺磁性物质铁磁性物质铁磁性物质具有较高磁化率（较顺磁性物质更高的磁矩），无外界磁场时仍能保存其磁矩对邻近组织中氢核的驰豫有明显的加速效应，显著缩短T2，用于成像所需的浓度远低于顺磁性物质铁磁性物质原料-铁磁性微粒Fe3O4水不溶性微粒，只能采用载体等形

7、式给药，如加入增稠剂或表面活性剂制成混悬剂胃肠道口服制剂消化道MR成像顺磁性物质质子驰豫增强T1、T2时间缩短与浓度、磁矩、结合水分子数等有关通常是Fe3+、Mn2+、Gd3+等过渡族金属离子有不成对电子，产生的局部磁性能缩短邻近水分子氢质子的驰豫时间缩短T1，增大造影剂邻近区域的磁共振信号，提高影像对比顺磁性金属的小分子螯合物顺磁性金属的小分子螯合物Gd-DTPA(钆-二乙烯三胺五乙酸)磁显葡胺稳定性高，生物体内无Gd3+与DTPA配体分离的现象生物学分布为非特异性，在血管内和细胞外间隙达到平衡后，则失去组织间的对比顺磁性金属的小分子螯合物不通过血脑屏障，正常时不进入脑与脊髓静脉注入体内，经

8、肾脏排出的半衰期只有20min毒性低，副反应轻（如恶心、荨麻疹等），孕妇及肾功能不良者慎用顺磁性金属的小分子螯合物主要改变氢质子的驰豫时间，达到增强作用低浓度（0.10.2mmol/kg体重），主要通过缩短T1获得高MRI信号，对T2影响较小Gd-DTPA渗透压稍高，其非离子衍生物已进入临床顺磁性金属的靶向造影剂顺磁性金属的靶向造影剂Gd-DTPA主要用于中枢神经系统顺磁性配合物可借助多糖、多肽、生物大分子、脂质体的特殊性质靶向于特定组织，如肝脏、缺血梗塞区等顺磁性金属的靶向造影剂如Gd-DTPA-PEG（聚乙二醇）可作为血池造影剂，准确诊断肺血栓顺磁性Fe3+硫酸软骨素铁胶体肝靶向造影剂，被

9、肝脏网状内皮系统吞噬，有效缩短T2超顺磁性物质超顺磁性物质磁学中，当铁磁性粒子的体积减少到磁能小于热能时，热运动可引起磁性微粒的行为和顺磁性粒子一样，此时，微粒呈现铁磁性，成为超顺磁性外加磁场消失后，超顺磁材料磁性消失区别：磁矩明显加大超顺磁性物质改变质子横向磁化相位，加速去相位过程T2或T2*驰豫增强T2或T2*驰豫时间缩短，对T1驰豫时间影响不大超顺磁性氧化铁（SPIO）超顺磁性物质许多因素影响超顺磁性造影剂的有效性氧化铁结晶的大小、磁学性质、所带电荷及包衣材料的性质等不仅影响造影剂的成像效果也影响制剂的稳定性、组织分布、代谢及消除效率等SPIO粒子局部扩增外加磁场，使磁场不均匀，加速质子

10、失相位，同时缩短T2及T1，二者驰豫率比值R2：R1为4，明显缩短组织的横向驰豫时间T2，降低信号选择性增强网状内皮系统显像，对肝、脾、淋巴结病变的成像效果良好超顺磁性物质：SPIO超顺磁性物质：SPIO含有Kupffer细胞的正常肝组织，T2信号明显降低不含Kupffer细胞的恶性肿瘤或Kupffer细胞减少或功能下降的病变则SPIO增强后信号不变或下降程度小超顺磁性物质：SPIO静脉注入体内网状内皮系统吞噬细胞吞噬选择性降低T2信号肿瘤组织缺乏吞噬细胞信号不变正常肝组织信号降低增加了肝组织与肿瘤间的反差提高小肿瘤检出率超顺磁性物质：SPIO与CECT比较：对于少血供肿瘤及良恶性病变的鉴别具

11、一定优势；无辐射与MR Gd-DTPA比较：对于新生血管少的恶性病变与良性病变的鉴别（如小肝癌与FNH、肝硬化结节等）具一定优势；半衰期8min，扫描时间窗较大超顺磁性物质：SPIO对于良、恶性病变本身的鉴别，SPIO增强扫描不能区分费用高当CECT、MR Gd-DTPA诊断困难时，SPIO增扫为有效的检查方法造影剂 对T1的影响 对T2的影响顺磁性物质 缩短（低浓度） 缩短（高浓度）超顺磁性物质 无改变 明显缩短铁磁性物质 无改变 极大缩短MR造影剂的临床应用显示病变的血供情况勾画肿瘤的轮廓区别病变组织与正常组织发现平扫不能显示的微小病变进行灌注等功能研究肝 脏肝 脏通过与肝内靶细胞的特异性

12、结合/摄取或在肝内不同组织中的特异性分布提高对肝内微小病变的检出率和定性诊断的准确性T1造影剂缩短肝脏组织的纵向驰豫时间增加肝脏组织在T1加权像上的信号强度又称为正向强化造影剂T2造影剂缩短肝脏组织的横向驰豫时间降低肝实质在T2加权像上的信号强度又称为负向强化或“黑化”造影剂肝脏MR造影剂分类根据造影剂在肝脏内的选择性生物分布特点分布于细胞外间隙或间质间隙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肝细胞选择性 MR 造影剂血管内或血池性造影剂1.细胞外间隙分布的造影剂细胞外间隙分布的造影剂钆螯合物离子型Gd-DTPA、 Gd-DOTA非离子型Gadodiamide，Gadobutro

13、l、Gadoteridol研制最早，临床应用最广细胞外间隙分布的造影剂钆螯合物经血液到达肝脏后，即快速渗透过肝内毛细血管网而分布于细胞外间隙内，并迅速达到平衡状态要求使用各种MR快扫序列：FLASH，Turbo-FLASH等采集有效数据的时间短使肝脏动态MR扫描成为可能肝血管瘤Gd-DTPA增强扫描肝血管瘤 T2WIT1W平扫T1W增扫A期PVP期肝血管瘤 肝脓肿Gd-DTPA增强扫描Septation肝脓肿Gd-DTPA增强扫描局灶性结节增生（FNH）Gd-DTPA增强扫描局灶性结节样增生(FNH)局灶性结节样增生(FNH)Central scar原发性肝细胞性肝癌(HCC)Arterial

14、 phase Portal venous phaseHCCT1W平扫T1W增扫肝转移灶Breast cancerColorectal carcinomaGd-MR: 肝内各种病灶AdenomaCystFNHHemangiomaHCCMetastasis2.作用于网状内皮细胞系统的造影剂作用机制血液中的颗粒物质都是通过人体网状内皮细胞系统的细胞吞噬作用来清除掉的吞噬细胞分布于肝脏、脾脏、骨髓和淋巴结内，其中在肝脏内起作用的主要是内皮细胞和Kupffer吞噬细胞作用机制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极少或没有这就是这类MR造影剂在肝内呈现选择性生物分布的基

15、础作用于网状内皮细胞系统的造影剂超顺磁性氧化铁（superparamagnetic iron oxide，SPIO）颗粒即是这类T2造影剂的总称 AMI-25 (即ferumoxides)SHU 555A AMI-227 (ultrasmall SPIO，简称USPIO)作用于网状内皮细胞系统的造影剂易被网状内皮细胞所吞噬，很快(1016分钟)从循环血液中清除掉而从肝脏吞噬细胞内完全排除需要48天SPIO颗粒作用原理SPIO颗粒促进去相位过程，造成磁场的不均匀性，缩短T2驰豫时间，降低肝实质在T2加权像上的信号强度“黑肝”效应(Liver blackout)病变组织：不含吞噬细胞或吞噬细胞功能

16、异常相对于背景肝呈高信号，大大增加了病灶与背景肝的对比，因而能显著提高肝内病灶的检测率 SPIO颗粒作用原理SPIO对T1驰豫时间也有影响，特别是在静脉给药的初期，SPIO可以明显缩短T1驰豫时间，增加T1加权像上肝脏信号强度，不过这种T1增强效应持续时间较短SPIO临床应用价值许多报道均证实SPIO能够显著提高MRI对肝内病灶的检测率对肝内病灶的定性诊断也有帮助，因为不同性质的病变所含的有功能的Kupffer细胞数是不一样的，但作用有限 SPIO临床应用价值影响SPIO对肝内病灶的定性诊断准确性的因素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

17、混淆或掩盖肝内病灶SPIO临床应用价值影响SPIO对肝内病灶的定性诊断准确性的因素某些分化程度高的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信号降低，使病灶与肝实质的对比减小，甚至呈等信号SPIO临床应用价值影响SPIO对肝内病灶的定性诊断准确性的因素SPIO的早期T1效应，一些肝血管瘤在SPIO-MR T1加权像上出现强化现象，会影响对病灶的准确诊断 ，所以MR扫描应在滴入末期进行，延迟30-60min为宜SPIO增强扫描序列选择宜选择对磁场不均匀性比较敏感的T2加权序列：SE序列、T2*加权GRE序列、EPIT2加权FSE和长回波重T2加权序列效果不佳，因为背景肝信号

18、在这些序列像上已很低，再用SPIO进一步降低背景肝信号效果不大 肝腺瘤SPIO增强扫描HCCSPIO增强扫描HCCSPIO-T2WAPDHCCSPIO-T2WAPDHCC T2WSPIO-T2W肝转移癌SPIO增强扫描普通T2WISPIO增强T2WI结肠癌肝转移Dual-phase Spiral CTT2WSPIO-T2W结肠癌肝转移CTT1WT2WSPIO-T2W 肝转移Dual-phase Spiral CTT2WSPIO-T2W3.肝细胞特异性造影剂肝细胞特异性MR造影剂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通过胆汁排泄至消化道又称为肝胆性MR造影剂(hepatobil

19、iary MR agent)肝细胞特异性MR造影剂锰-DPDP (Mangafodipir trisodium,Mn-DPDP)钆-BOPTA (Gadobenate dimeglumine,Gd-BOPTA)钆-EOB-DTPA (Gadoxetate，Gd-EOB-DTPA)肝细胞特异性MR造影剂 锰-DPDP 通过肝细胞膜上的维生素B6通道转运入 肝细胞内肝细胞特异性MR造影剂 钆-BOPTA及钆-EOB-DTPA 通过肝细胞膜上的有机阴离子转运系统，即胆色素转运系统，进入肝细胞内肝细胞特异性MR造影剂Mn和Gd 均为顺磁性物质在T1加权像上增强肝脏信号作用机理病灶内没有正常功能的肝细胞

20、，不出现强化现象MR扫描序列应选择T1加权序列MnDPDP静脉缓慢注药后10分钟肝脏达到强化高峰，并一直持续4小时左右能使肝实质显著强化肝内非肝细胞性病灶，如肝血管瘤、肝转移性肿瘤、胆管细胞癌、淋巴瘤、肝囊肿等，由于不能摄取MnDPDP而保持原有信号各种肝局灶病变MnDPDP强化方式均匀强化，与背景肝的信号差别小含正常功能的肝细胞的局灶病变如：肝再生结节、腺瘤、大多数的FNH各种肝局灶病变MnDPDP强化方式较背景肝呈相对高信号强化表现肝硬化对肝细胞摄取MnDPDP有影响，此时背景肝强化程度降低肝硬化再生结节强化程度相对增高各种肝局灶病变MnDPDP强化方式均匀或不均匀强化，信号低于背景肝不含

21、正常功能的肝细胞或肝细胞功能受损的病灶HCC、胆管细胞性肝癌、转移癌等HCC强化程度与病灶的分化程度和血供情况有关：分化程度高和新生血管多的病灶强化程度也高结肠癌肝转移Mn-DPDP增强扫描CT增强动脉期CT增强门脉期T2加权平扫Mn-DPDP增强T1加权各种肝局灶病变MnDPDP强化方式其它影响因素胆道梗阻将影响MnDPDP的排泄，可导致肝实质持续强化少数转移灶可出现灶周淡薄环状强化，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结肠癌肝转移Mn-DPDP增强扫描CT增强动脉期CT增强门脉期Mn-DPDP增强T1WI肝细胞特异性钆螯合物MR造影剂扫描方案静脉团注造影剂后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2030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4.血管内或血池性造影剂血管内或血池性造影剂超微粒SPIO (USPIO，AMI227)能在血液中循环相当长的时间( 半衰期200分钟)最终清除主要通过骨髓和淋巴结内的吞噬细胞既是T2造影剂，在T2加权像上降低背景肝实质的信号强度又是T1造影剂，在T1加权像上增加背景肝信号强度USPIO作用特点USPIO作用特点T1加权像肝血管、肝实质、肝血管瘤均显示强化现