- 腹部疾病影像診斷流程
- 高波 王青 呂翠主編
- 14810字
- 2019-08-09 14:00:46
第七節 對比劑在腹部疾病中的臨床應用
以醫學成像為目的將某種特定物質引入人體內,以改變機體局部組織的影像對比度,這種被引入的物質稱為“對比劑”(contrast medium),也稱之為“造影劑”。
根據檢查方式的不同,將對比劑分為X線對比劑、MRI對比劑及超聲對比劑。X線對比劑目前主要包括消化道造影用的鋇劑、CT增強和血管造影用的碘劑:鋇類對比劑包括硫酸鋇干粉、硫酸鋇混懸劑;碘類對比劑根據在溶液中是否分解為離子又分為離子型對比劑和非離子型對比劑,按分子結構分為單體型對比劑和二聚體型對比劑,按滲透壓分為高滲對比劑、低滲對比劑和等滲對比劑;CO 2對比劑臨床應用尚較少。MRI對比劑主要是靜脈內使用,包括最常用的釓對比劑,另外還有錳類對比劑、鐵類對比劑,胃腸道內使用的鐵類對比劑目前應用較少。超聲對比劑用于超聲波檢查中。
一、碘對比劑及技術優化
隨著現代醫學的進展以及越來越多的精密設備和影像技術的應用,診斷用藥也迅速發展,其中碘對比劑被廣泛地應用于臨床,如CT增強掃描、介入治療、血管造影等。CT增強掃描是將碘對比劑引入人體,以改變機體局部組織的影像對比度,有利于病變的定位、定性及鑒別診斷,在影像診斷中越來越重要。
(一)碘對比劑的分類
碘對比劑分為離子型對比劑和非離子型對比劑(表2-7-1,表2-7-2)。離子型對比劑是指對比劑能電離成陰離子和陽離子,以離子狀態存在的對比劑,由于其帶有電荷,滲透壓高,所以容易干擾人體正常生理過程,可以使血漿滲透壓、血容量等升高,造成肺動脈高壓、心臟負荷加重等。非離子型對比劑是指無法電離,以分子狀態存在的對比劑,但是它可以溶于水,由于其不帶電荷,為低滲透劑,因此對正常生理過程干預少,而且非離子型對比劑生物安全性高、毒副作用小,越來越受重視,但其主要是國外產品,價格昂貴。碘對比劑按分子結構分為單體型和二聚體型對比劑,按滲透壓分為高滲、低滲和等滲對比劑。
表2-7-1 常用離子型碘對比劑的分類和理化性質

表2-7-2 常用離子型碘對比劑的分類和理化性質

(二)對比劑的藥物動力學
由于碘對比劑只分布在血管和細胞間液中,不進入細胞內,不與血漿蛋白結合,所以注入對比劑后,對比劑迅速通過血管壁進入細胞間液,使血管濃度迅速下降,最終全量從腎臟中排泄。掌握碘對比劑藥物動力學,對設計碘對比劑增強掃描方案具有重要意義。影響碘對比劑增強效果的因素眾多,包括患者個體、碘藥理特性、檢查目的、數據采集速度等(表2-7-3)。對于具備基本相同因素的患者,以相同的速度及劑量注射碘對比劑,增強效果一致,而以實質器官成像為目的,和以血管成像為目的對比劑就應該有所不同。
表2-7-3 CT增強動脈期對比劑動力學及其結果

續表

(三)碘對比劑禁忌證
1.絕對禁忌證
有明確嚴重甲狀腺功能亢進表現的患者不能使用含碘對比劑。
2.慎用碘對比劑的情況
① 肺動脈高壓、支氣管哮喘、心力衰竭等肺及心臟疾??;②分泌兒茶酚胺的腫瘤;③妊娠和哺乳期婦女;④骨髓瘤和副球蛋白血癥;⑤重癥肌無力;⑥高胱氨酸尿。
(四)碘對比劑的CT掃描技術優化
CT增強是最重要的CT檢查之一。伴隨著CT成像技術、重建方法的成熟和發展以及低劑量、高質量和能譜成像等先進技術的廣泛應用,對比劑優化應用也在不斷發展中,對對比劑的劑量、濃度以及注射方案等都有了新的要求。
碘含量與圖像質量、血管的強化程度呈正相關,但過多的碘會給患者帶來不同的損害。Sohn等學者研究發現CT掃描中碘對比劑注射對甲狀腺癌患者放射性碘劑治療有很大影響。如何在保證圖像質量前提下優化對比劑的使用,一直是影像技術工作者努力探討的重要臨床問題。
1.對比劑劑量與濃度
對比劑腎病在臨床中越來越常見,如何減少其發生率已經越來越受各方關注。傳統的對比劑使用固定對比劑用量,這樣會使體重相對大的患者由于對比劑相對不足,而影響圖像質量;而對于體重相對小的患者會由于對比劑相對過量,而加重患者臟器的損害。目前,多數影像醫師認同Heiken等的觀點,即按照體重來計量對比劑總量較為科學,且要與受檢者質量及掃描時間相匹配,將CT增強掃描對比劑用量改為1.5~2.0ml/mg,對需要門脈成像的則需要劑量更大。對于冠狀動脈CTA檢查,不僅要求清楚顯示冠狀動脈,達到診斷要求,還要能指導心內科介入治療的需求。Lell等學者正在探求建立一種對比劑注射協議,來降低CTA檢查中患者的對比劑用量及濃度問題。目前高濃度與低濃度對比劑均在應用,研究顯示,在相同注射速率的情況下對比劑濃度越高,血管的小分支顯影越清楚,但是在低流速注射時,即使應用高濃度對比劑,由于血管內的對比劑濃度較低,增強效果并不理想。而且高濃度對比劑對肥胖患者有優勢,可以顯示更多級細小血管。
另外,在降低CTA輻射劑量方面,已有多種方法包括自動管電流調節及使用低管電壓技術,其中低管電壓CTA的應用研究主要集中在胸部血管和心臟,很少應用于腹部。近年來有研究將其應用于腹部,采用90kV管電壓行腹部CT增強掃描,并與120 kV的增強掃描行對比研究,發現采用低管電壓可在保證圖像質量的前提下降低20%的對比劑用量。也有學者利用能譜CT最佳單能量成像來指導腹部動脈成像的低濃度對比劑的使用,發現對體質指數>25kg/m 2的患者應用GSI成像指導下低濃度CTA成像,圖像質量要優于高濃度對比劑常規方式成像。碘的原子序數相對較高,降低管電壓時X線能量減少,碘對比劑的衰減增高,CT值增高,研究證明管電壓從120kV變為100kV,碘的CT值大約增加17%~26%,原子序數較低,降低管電壓時,這些物質的衰減變化不大,所以使用低電壓掃描時,適當減少碘對比劑的用量,仍可達到與常規方法相似的血管對比(圖2-7-1)。

圖2-7-1 不同患者腹部CTA參數比較
A.女,81歲。體型瘦長,體重55kg;B.男,83歲。體型肥胖,體重95kg。腹部CTA掃描參數采用動脈管電流調節及體重調整對比劑注射量,VR圖像顯示不同身體狀態;C、D.對應矢狀位CTA重建圖像質量比較,統一選擇250mA,自動管電流調節導致瘦長型患者有效mA為136mA,而肥胖型為270mA
由于多層螺旋CT的發展,掃描時間大大縮短,有些學者認為可以減少對比劑劑量以降低對比劑的毒性反應,但一味減少對比劑劑量勢必會影響圖像質量。因此,近幾年低劑量高濃度對比劑使用已成為CT研究熱點。在注射速度不變的情況下,使用低劑量高濃度對比劑,保證了血管內對比劑達到峰值時間,保證了圖像質量,減少了不良反應的發生率,降低了對身體的損害。
2.注射方案
對比劑注射速度不同,血管強化的程度和到達峰值的時間也不同,對比劑劑量固定,注射速度越快,到達靶血管的時間越早,強化峰值越高,越容易得到質量好的圖像。目前一些研究采用的注射速率已達4~7ml/s,甚至更高,但注射速度過快(>5ml/s)容易發生對比劑血管外滲漏。
由于單相注射簡單易行,所以最常用的還是單相注射,其次是雙期注射。雙期注射的優勢是在不增加對比劑用量的前提下,延長平衡期到來的時間,維持靶部位長時間足夠的強化程度。
二、MRI對比劑
MRI具有良好的軟組織分辨率,對人體沒有電離輻射,可以多平面、多序列成像,已被廣泛應用于臨床疾病的診治過程中,MRI對比劑的應用提供了更豐富的影像信息。目前二乙三胺五乙酸釓(Gd-DTPA)被廣泛應用于臨床,還有一些對比劑也在研制開發中,如Fe的超順磁性物質、肝臟特異性對比劑等。
(一)概述
雖然MRI對比劑應用目的與碘對比劑相同,但作用機制與之完全不同,MRI對比劑是通過影響內外界弛豫效應和磁化率效應間接地改變組織的信號強度。它可以影響T 1、T 2弛豫時間,一般會使兩者都縮短,但程度不同,以其中一種為主。
(二)MRI對比劑分類
MRI對比劑根據在體內分布、磁特性以及對組織的特異性的不同分類也不同。
根據對比劑在體內分布不同分為細胞外液對比劑和細胞內液對比劑:①細胞外液對比劑:細胞外液對比劑可在血管內與細胞外間隙自由通過,在體內非特異性分布,目前臨床廣泛應用的釓劑就屬于此種類型;②細胞內液對比劑:以某一組織或器官的一些細胞為靶點分布,像網狀細胞性對比劑和肝細胞對比劑。
根據磁敏感性不同分為順磁性對比劑、超順磁性對比劑及鐵磁性對比劑:① 順磁性對比劑:由順磁性金屬元素組成,如Gd、Mn;②超順磁性對比劑:由磁化強度介于順磁性和鐵磁性之間的微晶組成;③鐵磁性對比劑:為緊密排列的一組原子晶體組成,磁化后即使沒有外加磁場的作用仍帶有一定的磁性。
根據組織特異性分為選擇特異性對比劑和非選擇特異性對比劑:①非選擇特異性對比劑:對要增強的器官或組織沒有選擇性;②選擇特異性對比劑:對比劑會被某種組織吸收并將停留較長時間。
(三)MRI對比劑增強機制
1.順磁性對比劑的增強機制
順磁性金屬元素(Gd、Mn等)的原子具有幾個不成對的電子,這些未成對電子會產生較大的磁矩,使鄰近的水分子質子的弛豫時間縮短。通過影響T 1時間,產生T 1正性對比劑,在T 1WI表現為高信號。但是,當這些金屬元素以離子形式注入生物活體時,易在體內累積,具有很高的毒性,必須選擇合適的配體與之結合形成配合物來降低毒性,臨床上最多見的是該類金屬元素與DTPA的螯合物。順磁性對比劑縮短T 1或T 2弛豫時間,主要與順磁性物質的濃度、磁矩及其結合水的分子數有關。另外,磁場強度、環境溫度等也對弛豫時間有影響。不同濃度的順磁性對比劑對T 1、T 2弛豫時間影響程度是不同的。順磁性造影劑數目眾多,又可分為小分子順磁性造影劑和大分子順磁性造影劑。
2.超順磁性對比劑和鐵磁性對比劑的增強機制
這兩類對比劑的磁矩和磁化率比順磁性對比劑大的多,它可以使磁場不均勻,當質子通過這種磁場時,會改變橫向磁化相位,縮短T 2或
時間,形成T 2或
的弛豫增強,增強信號呈黑色低信號。這兩類對比劑對T 1效應較弱。


(四)MRI對比劑的臨床應用
1.釓螯合物
釓含有最多的不成對電子(7個),是最有效的順磁性對比劑。但釓有細胞毒性,通常使用釓與其配體(如DTPA、DOPA)構成的螯合劑來減少細胞的損害。釓螯合物靜脈注射給藥后,迅速分布到肝、心、腎等器官中,從血管中彌散到血管外或組織間隙,不通過細胞膜(圖2-7-2,圖2-7-3)。但其不易通過血腦屏障,正常時不進入腦與脊髓,它可使某些正常結構強化,如垂體、靜脈竇等;當血腦屏障被破壞時,如缺血、炎癥、創傷、腫瘤,對比劑會進入到腦組織顯示病變。

圖2-7-2 肝血管瘤
A.MRI平掃示肝右葉一類圓形長T 1低信號小結節;B~D.MRI增強掃描動脈期病變從邊緣開始呈結節樣強化,靜脈期病變逐漸向中心強化,延遲期病變明顯均勻強化

圖2-7-3 肝癌
A.MRI平掃示肝左葉類圓形長T 1信號;B~D.MRI增強掃描動脈期病變呈不均勻明顯強化,高于肝實質,靜脈期病變強化程度與肝實質相似,延遲期病變強化程度降低,低于肝實質
2.網狀內皮細胞對比劑
主要為超順磁性氧化鐵(Superparamagnetic Iron 0xide,SPIO)顆粒。該類對比劑直徑在40~400mm,而血液中直徑在30~5000mm顆粒主要被網狀內皮系統清除,肝臟的Kupffer細胞可攝取該類對比劑,而腫瘤內一般少或無Kupffer細胞,通過增加腫瘤與正常肝實質對比來提高腫瘤的檢出率,因此可以作為以網狀內皮系統為靶器官的對比劑應用于肝、脾、淋巴結成像。對于大肝癌影像學檢出一般較為明確,但治療效果較差,目前研究重點為提高小肝癌的檢出率。
3.肝細胞特異性對比劑
肝細胞特異性對比劑分子結構特殊,可以被肝細胞攝取,是肝臟特異性對比劑。即在釓對比劑中加入芳香環,增加其親脂性,以便與肝細胞結合,最后通過膽道排泄。該類對比劑主要用于提高肝臟腫瘤的檢出,對鑒別是否為肝細胞來源的腫瘤也有較大的幫助,目前還有利用該類對比劑進行肝臟功能成像,包括Gd-EOB-DTPA、Gd-BOPTA。Gd-EOB-DTPA、Gd-BOPTA均可通過內外界弛豫效應和磁化率效應來間接地改變組織的信號強度,縮短T 1、T 2弛豫時間。有研究證實,幾種不同的對比劑相比較,Gd-EOBDTPA的弛豫率是最高的。Gd-EOB-DTPA可以顯著縮短組織的T 1弛豫時間,這是由于其順磁性成分以共價鍵連接到EOB基團,既是膽汁顯著排泄的原因,也是蛋白結合率相對較高的原因,因其與蛋白質可逆的相互作用,故可以在肝細胞內提高T 1的弛豫度。靜脈注射Gd-EOB-DTPA后,通過肝細胞膜上的有機陰離子轉運多肽1,從細胞外間隙轉運至肝細胞內,然后經膽小管多特異性有機陰離子轉運體或多藥抵抗相關蛋白2排泄至膽小管內。由于膽紅素也要通過有機陰離子轉運多肽1受體排泄,因此Gd-EOB-DTPA的膽汁排泄要依靠完好的肝功能。研究證實,在肝腎兩個途徑之一存在排泄障礙時,另一種途徑可以代償。由于Gd-EOB-DTPA分布在血管內和細胞外間隙,所以先出現動脈對比增強,然后出現靜脈增強,隨后正常肝細胞攝取部分造影劑使延遲圖像中的肝實質強化。Gd-EOB-DTPA約50%的注射劑量經膽道排泄,約50%經腎臟排泄,比例相似。肝功能正常者注射對比劑5~10分鐘后,肝實質即開始強化,并隨時間延長而趨于明顯,直至10~40分鐘后達到并保持在一個較高水平的強化平臺上,注射對比劑20分鐘后,肝實質與局灶性肝內病變信號強度對比最強。
典型肝細胞肝癌細胞不攝取Gd-EOB-DTPA,于肝細胞期表現為低信號,此期肝細胞肝癌與肝臟信號對比最強,且邊界最清晰,尤其有助于檢測出乏血供腫瘤。Gd-EOB-DTPA對比劑有助于鑒別肝細胞肝癌、再生結節和不典型結節。再生結節由于存在肝細胞功能和完整的有機陰離子轉運多肽,其攝取和排泄對比劑通常正常,于肝細胞期與周圍肝實質信號接近。部分不典型結節保持了攝取對比劑的能力而排泄障礙,細胞內膽汁淤積,表現為均勻或不均勻的高信號。隨著不典型結節程度的增加,其有機陰離子轉運多肽的表達逐漸減少,因而攝取對比劑的能力下降,于肝細胞期表現為低信號。
膽管細胞癌來源于膽管上皮的惡性腫瘤,由于含纖維成分,在注射CT增強對比劑及Gd-DTPA對比劑后,其強化特點為延遲期強化;而在Gd-EOB-DTPA增強的肝細胞期,由于周圍肝實質強化明顯,腫瘤則表現為相對低信號(圖2-7-4)。


圖2-7-4 肝細胞肝癌
女,73歲。肝細胞肝癌患者,注射Gd-EOB-DTPA增強后發現更多衛星結節。A.增強前GRE T 1WI在V段未見明顯異常信號;B.在Gd-EOB-DTPA增強后20秒仍未見明確病灶;C、D.在Gd-EOB-DTPA增強后60秒、120秒,隱約可見一類圓形低信號影;E~G.在Gd-EOB-DTPA增強后600秒、900秒、1200秒病灶清晰可見
轉移瘤內沒有正常肝細胞,在肝膽特異期呈低信號,與周圍強化的肝實質形成良好對比,有助于檢出小的轉移瘤,尤其是對直徑1cm以下的微小結節更具優勢。由于肝臟良性病變,如肝囊腫、血管瘤等在肝膽特異期也呈低信號,轉移瘤的定性診斷需結合臨床病史及MRI平掃、動態增強掃描綜合分析(圖2-7-5)。


圖2-7-5 肝轉移瘤
男,60歲。胃癌肝轉移患者。A~E.注射Gd-EOB-DTPA后動脈期病灶可見環形強化,靜態期呈明顯低信號,并檢出更多小轉移灶
局灶性結節增生好發于年輕女性,在組織學上表現為外觀正常的肝細胞組成的結節,內含與周圍膽管系統不相連的異常膽管,病灶中心可見星狀瘢痕,其內含纖維結締組織和畸形血管。由于肝細胞持續攝取對比劑而膽管引流障礙,因此其肝細胞期表現為等或高信號;局灶性結節增生中心星狀瘢痕含纖維結締組織和畸形血管,Gd-DTPA增強延遲期表現為高信號,而Gd-EOB-DTPA增強肝細胞期呈低信號(圖2-7-6)。


圖2-7-6 肝局灶性結節增生
女,43歲。肝局灶性結節狀增生患者。A.增強前GRE T 1WI圖像肝右葉病灶呈稍低信號,中央可見點狀低信號;B.增強前GRE T 2WI圖像上病灶呈不均勻稍高信號,中央見點狀高信號;C~E.增強后動態期病灶明顯強化,點狀低信號不強化;F.靜態期20分鐘病灶呈環狀強化
肝腺瘤也是肝細胞來源,好發于女性,組織學表現為由糖原和脂質豐富的肝細胞構成的肝板,缺乏膽管結構。肝腺瘤于肝膽特異期通常表現為低信號,其原因可能與膽管缺乏、瘤內出血以及表達不同的細胞膜OATP致對比劑攝取減少或缺如有關,有助于與腺瘤在肝膽特異期表現相鑒別。
4.胰腺對比劑
錳福地匹三鈉(Mn-DPDP)最初是為肝臟疾病設計的一種MRI特異性細胞內對比劑,在應用于臨床的過程中發現胰腺也能顯著強化。肝臟強化主要是因為肝細胞可以攝取錳福地匹三鈉及其代謝產物,但是胰腺強化原因目前尚不明確。Mn-DPDP是細胞內對比劑,二價錳離子外層有不成對的電子,有較強的順磁性,作用是縮短分布組織的T 1弛豫時間,提高靶組織在T 1WI上的信號強度。Mn-DPDP應用于臨床以來陸續有肝臟外其他器官強化的報道。Gehl等首先報道靜脈注射Mn-DPDP造影劑后胰腺信號強度升高,強化可持續6小時以上;通過觀察15例胰腺癌患者發現增強前后腫瘤增強信號強度無明顯增加。胰腺由84%的腺細胞、10%的細胞外間質、4%的血管和導管及2%的內分泌細胞組成,靜脈注射造影劑后胰腺強化程度增加98%。龔靜山等認為只占2%的內分泌細胞,難以導致如此明顯的強化;其采用人工胰漏的動物模型采集胰液,觀察給藥前后胰液中錳含量的變化,發現胰液中錳含量在靜脈滴注Mn-DPDP后增加,差異有顯著性意義,認為胰腺外分泌細胞有攝取錳的功能并經胰液排泄。龔靜山等認為Mn-DPDP增強能反映胰腺腺細胞的功能,有望試用于評價胰腺外分泌功能和胰腺腫瘤性病變的診斷。
5.血池對比劑
不容易透過毛細血管基底膜,滯留血池中時間較長,適用于對比增強MRA和灌注加權成像。該類對比劑分為二類:釓與大分子的復合物和極小超順磁氧化鐵顆粒,前者縮短T 1的效應比Gd-DTPA更強,后者基本成分與網狀內皮對比劑相似,但直徑小很多,可以不被網狀內皮系統吞噬,在血池中停留時間明顯延長,最終也仍要被網狀內皮系統清除。血池對比劑能更準確地反映組織器官內的血流灌注水平,有利于發現局部灌注異常,在器質性改變出現之前發現病灶,對診斷組織器官的血流灌注及評價毛細血管壁的完整性很有價值。
6.口服對比劑
根據其改變腸腔信號強度的特點分為陽性對比劑和陰性對比劑??诜栃詫Ρ葎┠c道表現為高信號,陰性對比劑使對比劑聚集處的信號消失(圖2-7-7)。該類造影劑可以使胃腸道管壁顯示清晰。以水作為對比劑時,雖然在T 2WI上可以形成對比,但在T 1WI上對比不足,而且未完全充盈的腸管信號與病變組織的信號相仿,有時與病變組織不易區分。以葡萄糖酸亞鐵糖漿溶液作為對比劑時,由于亞鐵離子的順磁性作用,在外磁場作用下產生較大的自旋磁矩,使局部磁場強度增加,縮短T 1、T 2時間,產生對比效果。但其順磁性作用因其濃度不同而不同,在低濃度時T 1、T 2時間隨著濃度增高而下降,出現陽性造影效果;達到一定濃度后,T 1縮短效應逐漸減弱,T 2縮短效應相對突出,信號強度反而隨著濃度的增高而下降,因而出現陰性造影效果。利用這一特性,在腹部MRI檢查時可以作為胃腸道對比劑來突出胃腸道的信號,對確認胃腸道外病變及其范圍也非常有價值,可較好地劃分與周圍器官的界限,使其鄰近結構和實質臟器顯示更加清晰,如對胰腺疾病的鑒別診斷、腹部淋巴瘤的診斷等。Grubnic等的研究顯示,服用陽性對比劑后,63%病人的小腸能夠獲得良好的顯示,74%可產生良好的界限劃分。兒童和消瘦者因腹膜后脂肪量少,正常胰腺難以與鄰近腸管鑒別。口服陰性對比劑后,胃、十二指腸及空腸被對比劑充盈,T 1WI上呈低信號,能夠清晰地顯示出胰腺的輪廓,而且對周圍的門靜脈及右側腎上腺的顯示也有很大的幫助。Russell等對24例有腹膜轉移或懷疑有腹膜轉移的病人分別行MRI、CT檢查,MRI檢查采用聯合口服2%稀釋硫酸鋇和靜脈注射釓對比劑,CT檢查采用聯合口服2%硫酸鋇和靜脈注射碘對比劑的方法,結果表明MRI對腹膜腫瘤的檢出要比CT敏感,MRI敏感度>80%,CT敏感度僅50%。Rinck等分別對31例男性睪丸癌病人和31例女性盆部及下腹部腫瘤病人的研究表明,口服磁微粒的腹部MRI檢查臨床診斷價值較高,它可用來增加中下腹以及盆腔組織結構對比度,有助于區分腸管和毗鄰正常組織、病變組織,并可以確定復發腫瘤和腹膜淋巴結轉移。
三、對比劑不良反應及處理
(一)碘對比劑不良反應
隨著影像技術和檢查設備的不斷發展,碘對比劑被廣泛應用于臨床,了解對比劑的不良反應及處理是十分必要的。
1.按照發生時間分類
根據全身不良反應出現時間的不同,分為急性不良反應、遲發性不良反應和晚遲發性不良反應三類,分別是注射對比劑后1小時內出現、1小時~1周內出現及1周后出現的不良反應。

圖2-7-7 MRI小腸造影
A、B.口服造影劑顯示充盈小腸各段結構,腸腔及腸壁顯示良好;C、D.增強掃描后顯示中等強化的腸壁及低信號的腸腔
1)急性不良反應:
會發生過敏樣反應,表現為蕁麻疹、氣管痙攣和呼吸困難等,也可因碘對比劑過量產生毒性作用,表現為惡心、嘔吐、發熱、疼痛等。
2)遲發性不良反應:
主要是皮膚反應,表現為皮膚斑丘疹、紅斑等,等滲非離子型碘對比劑的發生率更高。
3)晚遲發性不良反應:
偶見于未經治療的Graves病或結節性甲狀腺腫等,可引起甲狀腺功能亢進。
2.根據嚴重程度分類
根據嚴重程度分為輕度、中度和重度不良反應。
1)輕度:
癥狀較輕,通常不需要治療,具有自限性。
2)中度:
臨床上癥狀與體征更明顯,需要立即處理。
3)重度:
通常會危及生命。
3.根據發病機制不同分類
根據發病機制不同分為特異性反應和非特異性反應:前者與劑量有關,其臨床表現通常與其他過敏原的過敏性反應相同。目前機制尚不清楚,但認為它與抗原-抗體反應、補體系統被激活等有關,最終造成細胞釋放介質,使機體產生一系列超敏反應;后者是對對比劑的一種生理性應答,它的發生率及嚴重程度與所用劑量、理化性質和速率有關,最常累及腎、神經、心血管系統。
4.碘對比劑腎病
隨著醫學影像的快速發展,對比劑腎病已經成為腎功能衰竭的一個重要原因。文獻中對于對比劑腎病的定義并不一致,但大多數研究及相關領域的專家將對比劑腎病定義為對比劑導致的急性腎損傷。在排除其他原因的情況下,血管內注入對比劑后3天內,腎功能較前相比明顯受損,部分患者表現為非少尿型急性腎功能衰竭,多數患者腎功能可于7~10天恢復。臨床上常用的判斷標準為血清肌酐較應用對比劑前至少升高44μmol/L或者超過基礎值25%。
對比劑腎病的發生與碘對比劑的使用及患者自身的基礎疾病等危險因素密切相關。原有腎功能障礙是對比劑腎病最關鍵的獨立預測因子,患對比劑的危險與患者的基線肌酐水平呈正相關,基線肌酐水平越高,患病的風險越大。合并腎功能障礙的糖尿病也是對比劑腎病的獨立危險預測因子,糖尿病患者發生對比劑腎病的比率為5.7%~29.4%,但有研究表明單純糖尿病可能并不是對比劑腎病的獨立預測因子。老年人應用對比劑后發生腎衰竭的危險性增高,年齡>70歲的老年人患病的比例約為11%。其他危險因素包括充血性心力衰竭及血流動力學不穩定、腎毒性藥物、高血壓等可能都是對比劑腎病的危險因素,除自身基礎疾病外對比劑也是主要危險因素,而且在這些危險因素中只有碘對比劑的使用是可以人為靈活控制的,合理、規范使用碘對比劑可有效減少對比劑腎病的發生。對比劑的發病率隨對比劑劑量的增加而增高,通常認為使用對比劑<100m l可以使對比劑腎病的發病率降到最低。在兼顧臨床診療需求的基礎上盡可能減少碘對比劑使用劑量,可有效降低對比劑腎病的發病率。
對比劑按照滲透性分為高滲性、低滲性和等滲性。研究顯示高滲性對比劑與低滲性對比劑相比,在腎功能正常的患者之間發生率的差異無統計學意義,合并腎功能障礙的患者,低滲性對比劑引起腎病的發生率明顯低于高滲性對比劑,其結果也支持等滲對比劑。碘對比劑還可分為離子型和非離子型2種。非離子型碘對比劑的安全性明顯高于離子型,非離子型碘對比劑對那些有腎功能不全和糖尿病等基礎病變的患者可以降低對比劑腎病的發生率。
對比劑對腎臟造成損傷的病理生理學機制尚不明確。目前認為多種因素導致對比劑腎病的形成,可能的機制包括:腎臟血流動力學變化和腎髓質缺氧;造影劑對腎小管上皮細胞的直接毒性;腎小管阻塞;對比劑通過氧化應激反應生成過量的反應性氧自由基從而損傷腎小管。但一般認為對比劑腎病的發病機制可能為患者本身的基礎疾病因素(如糖尿病、高血壓、原有腎功能不全及高齡等)引起的腎灌注減少及對比劑對腎小管的直接毒性作用被認為是導致對比劑腎病的主要因素。在使用碘對比劑的患者中,大部分患者可能患有動脈粥樣硬化、冠心病、糖尿病、高血壓等基礎疾病,這些因素導致正常腎單位一定程度的減少。使用碘對比劑后,首先血管擴張,繼而縮血管物質釋放引起血管收縮,使腎血流量減少,腎小球濾過減低,對比劑進入后,血液更加黏稠,引起腎臟缺血、缺氧性損傷。體外培養試驗證實,碘對比劑對腎小管上皮細胞有直接毒性。
5.碘對比劑外滲
在注射碘對比劑過程中,使用高壓注射器注射或流速過高均可以導致對比劑滲漏,當患者不能有效配合、被穿刺血管壁有損傷、靜脈較細等情況發生時,也會造成對比劑外滲,表現為局部疼痛、燒灼感和水腫等,嚴重時可造成皮膚潰瘍,軟組織壞死等。
(二)碘對比劑不良反應的處理
1.碘對比劑不良反應的預防流程(圖2-7-8)

圖2-7-8 碘對比劑不良反應的預防流程
2.碘對比劑不良反應的分級
1)輕度不良反應:
停止給予對比劑,一般無需處理,可自行緩解,或對癥治療,密切觀察病情。
2)中度不良反應:
積極治療,需要藥物治療的不良反應,要及時呼叫臨床醫師參與救治處理。
3)重度不良反應:
必須緊急搶救,行心肺復蘇,抗休克、抗過敏治療,并立即通知急診科、麻醉科醫師共同搶救。
3.碘對比劑全身不良反應的處理原則及程序(圖2-7-9)

圖2-7-9 碘對比劑不良反應的處理流程
1)一旦確定發生不良反應,應立即停止注射對比劑。
2)解除對比劑連接,判斷病人不良反應嚴重程度。
3)對于中、重度不良反應,放射科醫護人員應立即判斷病人意識、呼吸等狀況,進行基礎的急救處理。
4)急診和麻醉醫師到場后,檢查患者并實施進一步救治。
基礎腎功能評估是預測接受碘對比劑檢查的患者發生CIN危險的最重要的標志。因此,在應用碘對比劑之前評估基礎腎功能非常重要,它可以確保采取恰當的策略以降低CIN危險。需根據血清肌酐計算eGFR值作為評估腎功能的指標,推薦使用簡化MDRD公式(腎臟病飲食調整研究公式)計算成人eGFR。我國腎臟病學者提出適合國人的改良公式:GFR [ml/(min·1.73m 2)]=175×SCr -1.154×年齡 -0.203×(0.79女性/1.00男性)。建議在條件允許情況下所有患者在使用碘對比劑檢查之前均應計算eGFR值。
北京阜外醫院回顧性分析了近5年進行的住院冠脈介入診療手術病例中,術中發生的碘造影劑過敏性休克病例資料,并對搶救措施進行總結。結果發現79 102例冠脈介入診療手術病例均使用非離子型碘造影劑,過敏性休克發生率為0.019%(15/79 102)。首發表現包括血壓迅速下降(9例)、突發意識障礙(2例)、皮膚黏膜表現等(4例)。發生頑固性休克的患者5例,其中3例患者早期使用大劑量甲潑尼龍沖擊治療最終存活,另外2例死亡患者未早期使用或未使用。5例頑固性過敏性休克中有4例再次接觸碘造影劑者,其中2例死亡。因此,冠脈介入診療手術中碘造影劑過敏性休克發生率低,但發生過敏性休克的后果嚴重,尤其是再次接觸碘造影劑者;過敏性休克首發表現多樣;發生過敏性休克后搶救中在使用腎上腺素等常規搶救藥物的基礎上及早應用大劑量甲潑尼龍可能有益。
4.碘對比劑腎病的處理
1)術前風險評估,識別高危患者。
2)停用腎毒性藥物。
3)水化治療:可明確降低對比劑腎病的發生率。
4)減少對比劑使用量,避免反復使用對比劑,減少高滲或高黏度對比劑的使用。
5.碘對比劑血管外滲的處理
1)輕度外滲:
一般無需處理,但要囑咐患者觀察,防止外滲嚴重,對個別疼痛明顯者可局部冷敷。
2)中、重度外滲:
①抬高患者肢體,促進血液回流;②早期使用硫酸鎂保濕冷敷,24小時后改為熱敷;③外滲嚴重者,在外用藥物基礎上口服地塞米松;④必要時請臨床醫師協助處理。
(三)MRI對比劑不良反應
Gd-DTPA是目前MRI檢查中最常用的對比劑,其不良反應發生率低,并且主要是輕度不良反應,多表現為惡心、嘔吐、頭暈頭痛等,可能與劑量少有關。嚴重不良反應發生率極低,但是如果患者出現蕁麻疹、呼吸困難等癥狀,應緊急救治。
Gd-DTPA不良反應的發生機制仍不清楚,與水溶性含碘對比劑的不良反應機制相仿,可能與抗原抗體反應,特異質反應及造影劑過量等有關。有過敏體質的患者,不良反應的發生率會明顯增加,因此對于Gd-DTPA不良反應的預防與處理也與水溶性含碘對比劑相似。
隨著含Gd對比劑越來越多應用,有越來越多的報道證明腎源性系統化纖維化與含Gd對比劑使用密切相關。釓螯合物大大降低了釓的毒性,其可通過腎小球的過濾作用排出體外,腎功能完好的患者,98%的釓在注射24小時后即可清除,但腎功能不全的患者體內的釓需經3次透析后才能清除99%。腎源性系統化纖維化,只見于腎功能受損的患者,通常以廣泛組織纖維化為特征,表現為皮膚對稱性增厚、硬化。1997年由美國南加州腎移植中心首先報道,命名為腎源性纖維化性皮膚病,隨后發現該病除皮膚外,多臟器均可受累,因此改名為腎源性系統化纖維化,皮膚活檢是確診的金標準。該病各年齡段均可發病,目前的報道中未提示存在種族、地域、性別差異。
腎源性系統化纖維化的病程可分為急性期和慢性期兩個階段。急性期類似全身炎癥反應綜合征,慢性期可在注射釓對比劑后4天到數月內出現,表現為皮膚增厚、色素沉著等。除了累及皮膚之外,骨骼肌和胃腸道平滑肌和心肌同樣可能會受累。在組織病理學上,腎源性系統化纖維化表現為硬化性黏液水腫,皮膚成纖維細胞和樹突狀細胞增生,使膠原束增厚,增加彈性纖維和黏蛋白在皮膚上的沉積。其發病機制尚不清楚,但大部分學者認為循環成纖維細胞在其發生發展過程中起到一定的作用,一些伴發因素如代謝性酸中毒、脈管損傷等也可能會誘發腎源性系統化纖維化。以往的報道中未見正常皮膚內有循環成纖維細胞的存在,而一些腎源性系統化纖維化病例中則證實循環成纖維細胞在該病皮膚組織中的存在。沉積在組織內的釓誘發循環纖維細胞的異常聚集,并產生大量的膠原纖維和彈性纖維,導致組織纖維化。然而,一些腎源性系統化纖維化患者發病前使用的釓對比劑的劑量非常大,所以也有學者認為是大劑量的原因而不是釓對比劑本身導致的腎源性系統化纖維化。
美國食品和藥物管理局建議:① 在使用含Gd對比劑之前,評估患者腎功能不全的情況;②使用劑量不能超過說明書的推薦劑量,重復給藥要保證一定的間隔時間;③正在進行血液透析患者,使用含Gd對比劑后要立即血透。
四、超聲對比劑
超聲醫學是一種反映人體器官內部結構的斷層影像技術,如今超聲醫學技術已成為臨床不可缺少的常規檢查。通過對比劑的診斷制劑,可以提高超聲成像的靈敏度和分辨率,從而獲得更加準確的診斷信息。
(一)傳統超聲對比劑
理想超聲對比劑的材料應具備以下特點:①造影成分含量高,散射性能強;②制備方法簡單,產量高;③體內、外有良好的穩定性;④具有良好的水溶性;⑤黏稠度低;⑥無生物活性,與生物組織不發生反應,無毒副作用;⑦ 衰減性低,延長在體循環的持續時間。超聲對比劑的研究重點是成膜材料的改進,超聲對比劑的包膜材料分為很多種類,主要分為白蛋白、大分子脂質體、多聚體和各種表面活性劑等。
1.白蛋白微泡對比劑
白蛋白微泡對比劑是用人體血白蛋白作為包膜的微泡對比劑。最初由分子量小的氧氣和氮氣等組成,可以通過肺循環進入左心室顯像,易溶解于血液,但由于空氣擴散快,球壁塌陷后迅速失去聲反射性,持續時間短。第二代超聲對比劑由氟碳類惰性氣體包裹,分子量較空氣大,在微球中很難穿過包膜壁,在血管內停留時間長,可以用于反映血流灌注情況的血球示蹤劑,不影響組織器官的血流動力學。
白蛋白微泡對比劑的包膜材料具有無毒、易制備等特點,但穩定性較差,有可能會產生異體蛋白免疫排斥反應,而且產量較少,價格比較昂貴。
2.脂質微泡對比劑
大分子脂質體是常用的成膜材料,為含氣體的脂質微顆粒,可以分散在微泡的表面,形成一層界面膜,其強度和排列密度較高,可阻止微泡內氣體的外溢,降低表面張力,起到乳化劑的作用。
脂類微泡對比劑具有目標靶向性,穩定性好,且使用安全,在低機械指數條件下可以提高造影效果,但顯像時間較短。
3.多聚體微泡對比劑
多聚體超聲對比劑是具有可調性聲學特性的新型對比劑,使用可生物降解的高分子聚合物及其共聚體材料,通過調整高分子共聚體外殼的材料,改變微泡的聲學特性,使其持續時間延長。
多聚體超聲對比劑具有粒徑分布集中、散射強度理想和生物可降解性良好等特點,在體內酶的作用下可降解為二氧化碳和水,對人體無不良反應,穩定性和耐受性好。
4.表面活性劑微泡對比劑
表面活性劑微泡對比劑中使用的是陽離子、陰離子、非離子、兩性表面活性劑的單一或混合物質,具有非牛頓黏性的表面活性劑材料的液膜有很高強度,常用的表面活性劑有酯類表面活性劑、聚合物類表面活性劑、蛋白質和氨基酸類等,還包括脂肪氧化物、長鏈脂肪酸、磷脂、氟化表面活性劑等。
近年來,超聲對比劑不僅應用于顯像診斷,隨著基因和藥物攜帶研究的迅速發展,超聲造影在腫瘤治療方面有很大突破。但靶向治療尚處于實驗研究階段,還有許多問題有待解決。如大分子脂質靶向治療系統脂類微泡對比劑分布不理想,微泡包膜材料的穩定性缺陷,治療頻率、聲壓、聲強、持續時間,微泡種類和濃度選擇,靶向磁共振成像臨床研究,以及安全性和高效性方面都是需要進一步研究解決的問題。如何將治療藥物安全、高效、準確地導入體內特定病灶區域,是靶向治療目前和今后研究的重點和熱點領域。
(二)多功能超聲對比劑
傳統超聲對比劑通過顯示病變內部微循環灌注,顯著提高了疾病診斷與鑒別診斷水平。但近年來,單一功能的對比劑已不能滿足醫學多樣化需求。多功能超聲對比劑改變了傳統超聲對比劑單一增強超聲成像的模式,它以超聲分子成像為核心,綜合其他成像技術優勢,對病變細胞發生、發展與凋亡進行多種模式在體顯示,并利用圖像可視化細胞功能及追蹤分子過程,在細胞或分子水平直觀地反映體內生理和病理變化過程,并且能在分子成像監控下進行靶向治療,實現了診斷與治療同步進行。主要包括包裹液態氟碳的高分子超聲對比劑、多模態超聲對比劑、金納米殼微膠囊(GNS-MCs)、功能化多層碳納米管(MWCNTs)、超順磁性氧化鐵納米顆粒(SPIO)、量子點(QDs)等。
超聲造影技術是超聲診斷治療的一項新技術,多功能超聲對比劑可同時參與診斷和治療過程。超聲對比劑的使用將會促進超聲分子顯像的發展,對疾病的早期定性、診斷以及靶向治療具有重要價值,尤其在腫瘤靶向治療方面將具有廣闊的應用前景。但由于各類新型對比劑尚不成熟,多功能超聲對比劑的發展及應用還面臨很多機遇和挑戰。
(遲曉曉 張剛 高波)
參考文獻
1.Bellin MF,Stacul F,Webb JA,et al.ContrastMedia Safety Committee of European Society of Urogenital Radiology(ESUR).Late adverse reactions to intravascular iodine based contrastmedia:an update.Eur Radiol,2011,21(11):2305-2310.
2.Fleischmann D.Use of high concentration contrastmedia:principles and rationale-vascular district.Eur JRadiol,2003,45 Suppl 1:S88-93.
3.Golfieri R,RenzulliM,Lucidi V,et al.Contribution of the hepatobiliary phase of Gd-EOB-DTPA-enhanced MRI to Dynamic MRI in the detection of hypovascular small(≤2cm)HCC in cirrhosis.Eur Radiol,2011,21(6): 1233-1242.
4.Hammerstingl R,Huppertz A,Breuer J,et al.European EOB-study group.Diagnostic efficacy of gadoxetic acid(Primovist)-enhanced MRI and spiral CT for a therapeutic strategy:comparison with intraoperative and histopathologic findings in focal liver lesions.Eur Radiol,2008 Mar,(3):457-67.
5.Hsueh KC,Lin YJ,Chang JS,et al.Influence of interleukin 18 promoter polymorphisms in susceptibility to Kawasaki disease in Taiwan.JRheumatol,2008,35(7):1408-1413.
6.Kondo H,Kanematsu M,Goshima S,et al.Body size indexes for optimizing iodine dose for aortic and hepatic enhancement atmultidetector CT:comparison of total body weight,lean body weight,and blood volume.Radiology,2010,254(1):163-169.
7.Leber AW,Becker A,Knez A,et al.Accuracy of 64-slice computed tomography to classify and quantify plaque volumes in the proximal coronary system:a comparative study using intravascular ultrasound.JAm Coll Cardiol,2006,7;47(3):672-677.
8.Lell MM,Jost G,Korporaal JG,et al.Optimizing contrastmedia injection protocols in state-of-the art computed tomographic angiography.Invest Radiol,2015,50(3):161-167.
9.Mihl C,Wildberger JE,Jurencak T,et al.Intravascular enhancementwith identical iodine delivery rate using different iodine contrastmedia in a circulation phantom.Invest Radiol,2013,48(11):813-818.
10.Nakaura T,Kidoh M,Sakaino N,et al.Low contrast-and low radiation dose protocol for cardiac CT of thin adults at256-row CT:usefulness of low tube voltage scans and the hybrid iterative reconstruction algorithm.Int JCardiovasc Imaging,2013,29(4):913-923.
11.Richenberg J.How to reduce nephropathy following contrast-enhanced CT:a lesson in policy implementation. Clin Radiol,2012,67(12):1136-1145.
12.Sohn SY,Choi JH,Kim NK,et al.The impactof iodinated contrastagentadministered during preoperative computed tomography scan on body iodine pool in patientswith differentiated thyroid cancer preparing for radioactive iodine treatment.Thyroid,2014,24(5):872-877.
13.Stacul F,van der Molen AJ,Reimer P,et al.Contrast induced nephropathy:updated ESUR ContrastMedia Safety Committee guidelines.Eur Radiol,2011,21(12):2527-2541.
14.Takao H,Akai H,Tajima T,et al.MR imaging of the biliary tract with Gd-EOB-DTPA:effect of liver function on signal intensity.Eur JRadiol,2011,77(2):325-329.
15.Thapa BB,Zhang J,Molloy JA.Prospective image planning in radiation therapy for optimization of image quality and reduction of patient dose.Phys Med,2015,31(1):60-65.
16.Thomsen HS.European Society of Urogenital Radiology(ESUR)guidelines on the safe use of iodinated contrast media.Eur JRadiol,2006,60(3):307-313.
17.Tramèr MR,von Elm E,Loubeyre P,et al.Pharmacological prevention of serious anaphylactic reactions due to iodinated contrastmedia:systematic review.BMJ,2006,333(7570):675.
18.Webb JA,Stacul F,Thomsen HS,et al.Late adverse reactions to intravascular iodinated contrastmedia.Eur Radiol,2003,13(1):181-184.
19.Widmark JM.Imaging-related medications:a class overview.Proc(Bayl Univ Med Cent),2007,20(4):408-417.
20.De León-Rodríguez LM,Martins AF,Pinho MC,et al.Basic MR relaxation mechanisms and contrast agent design.JMagn Reson Imaging,2015,42(3):545-565.
21.Lorusso A,Quaia E,Poillucci G,et al.Activity-based cost analysis of contrast-enhanced ultrasonography(CEUS)related to the diagnostic impact in focal liver lesion characterisation.Insights Imaging,2015,6(4): 499-508.
22.陳安良,劉愛連,田士峰,等.低濃度對比劑腹部動脈能譜CT成像中最佳單能量的選擇.中華醫學雜志,2014,94(43):3382-3386.
23.陳潔,徐輝雄.多功能超聲對比劑的應用研究.中華臨床醫師雜志(電子版),2013,7(6):2670-2672.
24.陳婧,周正榮.胰腺癌特異性靶向對比劑的研制及其分子影像學研究.中華放射學雜志,2012,46(2): 185-187.
25.龔靜山,周康榮,曾蒙蘇,等.錳對比劑在胰腺MR增強掃描中的價值.中華放射學雜志,2002,36(5):68-70.
26.胡茂清,梁長虹.規范碘對比劑在CT增強掃描中的應用.中華放射學雜志,2014,48(10):793-794.
27.李鑒峰,曲虹,鄭長宏,等.超聲對比劑的材料學特點及臨床應用.中國組織工程研究,2012,16(47): 8885-8892.
28.梁宗輝,馮曉源,李克,等.口服胃腸道對比劑在MRI中的應用.中國醫學計算機成像雜志,2002,8(3): 183-186.
29.呂濱.科學應用碘對比劑,促進醫學影像學發展.中華放射學雜志,2014,48(10):795-796.
30.孫軼群.MR納米粒子對比劑探測直腸癌轉移性淋巴結的研究進展.中華放射學雜志,2014,48(1):75-77.
31.張龍江,盧光明.CT血管成像靜脈注射碘對比劑的原則和策略.中華放射學雜志,2011,45(6):597-600.
32.張龍江,祁吉.對比劑腎病:一個值得關注的問題.中華放射學雜志,2007,41(8):882-884.
33.中華醫學會放射學分會,中國醫師協會放射醫師分會.對比劑使用指南(第1版),中華放射學雜志,2008,42(3):320-325.
34.中華醫學會放射學分會對比劑安全使用工作組.碘對比劑使用指南(第2版),中華醫學雜志.2014,94(43):3363-3369.
35.朱飛鵬,張龍江,盧光明.腎源性系統性纖維化與磁共振含釓對比劑.放射學實踐,2010,25(2):219-221.
36.莊偉,吳永健,劉玉清,等.冠狀動脈介入診療手術中碘造影劑過敏性休克發生特點及搶救經驗.中國循環雜志,2013,28(4):262-265.