影像诊断用对比剂课件

第五节第五节 影像诊断用对比剂影像诊断用对比剂安徽医科大学第一附属医院放射科安徽医科大学第一附属医院放射科刘刘 斌斌第五节 影像诊断用对比剂安徽医科大学第一附属医院放射科1X线对比剂线对比剂X线对比剂2什么是X-线对比剂为什么要使用对比剂什么是X-线对比剂3如何获得如何获得X-ray图像图像?胶片或探胶片或探测器器X球管球管病人不同密度的病人不同密度的组织和器官和器官3X线对胶片的黑化程度依胶片的黑化程度依赖组织的不同密度的不同密度3组织吸收射吸收射线越多，胶片受射越多，胶片受射线越少，胶片越白越少，胶片越白3组织吸收射线越少，胶片受射线越多，胶片越黑组织吸收射线越少，胶片受射线越多，胶片越黑如何获得X-ray图像?胶片或探测器X球管病人不同密度的组织4为什么要使用为什么要使用X-线造影剂？线造影剂？n n增加组织之间或组织和病灶之间密度的差别增加组织之间或组织和病灶之间密度的差别n n动态观察脏器或病变内造影剂的分布与排泄动态观察脏器或病变内造影剂的分布与排泄什么是什么是X线对比剂？线对比剂？n n一种能使一种能使X X线发生衰减的物质线发生衰减的物质n n原子序数越高原子序数越高,使使X X线发生衰减的能力也就越高线发生衰减的能力也就越高为什么要使用X-线造影剂？增加组织之间或组织和病灶之间密度的5碘浓度碘浓度n n图像质量 n n选择决定于不同部位的检查n nCardioangiography high(320-370)n nPhlebography moderate(270-300)n n含碘量用 mgI/ml表示碘浓度图像质量 6增加组织和病灶之间密度的差别增强前扫描增强后扫描，明确区分正常血管与转移淋巴结。增加组织和病灶之间密度的差别增强前扫描增强后扫描，明确区分正7X线对比剂的特点线对比剂的特点n n 对比剂是药理学精心设计对比剂是药理学精心设计的无任何治疗作用的化学制剂的无任何治疗作用的化学制剂n n 没有任何其他药物像对比没有任何其他药物像对比剂那样在短时间内大量注入人剂那样在短时间内大量注入人体体n n 2424小时内，小时内，97%97%以上以原形以上以原形经肾脏排出经肾脏排出n n 造影剂的有效性和安全性造影剂的有效性和安全性是研究与开发的主导方向是研究与开发的主导方向X线对比剂的特点 对比剂是药理学精心设计的无任何治疗作用的化8X-线对比剂发展简史X-线对比剂发展简史9X线对比剂简史线对比剂简史 n nWilhelm Conrad Rntgen Wilhelm Conrad Rntgen 发现发现X X线线18951896n n碳酸钙行离体手动脉造影和用次硝酸碳酸钙行离体手动脉造影和用次硝酸铋行动物造影实验铋行动物造影实验1911n n硫酸钡试用于胃肠道造影获得成功硫酸钡试用于胃肠道造影获得成功1918n n气体用于胃肠道造影气体用于胃肠道造影1920sn n碘油用于脊髓造影和支气管造影。碘化钠碘油用于脊髓造影和支气管造影。碘化钠用于尿路造影和血管造影用于尿路造影和血管造影n n奈科明公司第一个奈科明公司第一个X X线对比剂在挪威登记线对比剂在挪威登记注册注册 (UrotrastUrotrast 是注册商品是注册商品)1934X线对比剂简史 Wilhelm Conrad Rn101944n n第一个三碘造影剂第一个三碘造影剂-醋碘苯酸醋碘苯酸acetrizoateacetrizoate1950s sn n泛影酸盐泛影酸盐Diatrizoate Diatrizoate(酰基泛影酸盐酰基泛影酸盐amidotrizoateamidotrizoate)甲基泛影酸盐甲基泛影酸盐metrizoatemetrizoate,碘碘酞葡胺酞葡胺iothalamateiothalamate 等三碘产品问世等三碘产品问世1970s很多低渗的非离子型单体和离子型双体造影剂(碘海醇iohexol,碘帕醇iopamidol,碘普罗胺iopromide,碘克酸ioxaglate等)出现X-线造影剂有效性的发展线造影剂有效性的发展 分子结构从单碘、双碘化合物发展到三碘、六碘化分子结构从单碘、双碘化合物发展到三碘、六碘化分子结构从单碘、双碘化合物发展到三碘、六碘化分子结构从单碘、双碘化合物发展到三碘、六碘化合物合物合物合物n n碘吡酮醋酸钠碘吡酮醋酸钠SelectanSelectan(单碘单碘),),碘吡啦啥碘吡啦啥diodonediodone(双碘双碘)以及其它化合物用于尿路造以及其它化合物用于尿路造影和血管造影影和血管造影1920s1944第一个三碘造影剂-醋碘苯酸acetrizoate111X-线对比剂的发展线对比剂的发展分子结构从无机物向有机物转变，有机碘化合物由离子型向非离子型转分子结构从无机物向有机物转变，有机碘化合物由离子型向非离子型转分子结构从无机物向有机物转变，有机碘化合物由离子型向非离子型转分子结构从无机物向有机物转变，有机碘化合物由离子型向非离子型转变变变变n n由由Torsten AlmnTorsten Almn教授发明的世界上第一个非教授发明的世界上第一个非离子型低渗离子型低渗X X线造影剂阿米派克线造影剂阿米派克AMIPAQUEAMIPAQUE (甲泛葡胺甲泛葡胺metrizamide)metrizamide)上市上市19741982n n欧乃派克欧乃派克OMNIPAQUEOMNIPAQUE(碘海醇碘海醇IohexolIohexol),),非离非离子型单体子型单体X X线造影剂上市线造影剂上市1993n n威视派克威视派克VISIPAQUEVISIPAQUE (碘克沙醇碘克沙醇IodixanolIodixanol),),一一种非离子型双体等渗种非离子型双体等渗X X线造影剂注册线造影剂注册 里程碑里程碑 新革命新革命 金标准金标准X-线对比剂的发展分子结构从无机物向有机物转变，有机碘化合12X-线对比剂基本结构X-线对比剂基本结构13碘对比剂的基本结构碘对比剂的基本结构n n离子型单体I II II IR2R1COO-Cation+OHOHOHOHI II II IR2R1OHOHOHOHOHOHR3OHOHn n非离子型单体一个苯环带三个碘原子定义为一个苯环带三个碘原子定义为“体体”(mer)碘对比剂的基本结构离子型单体IIIR2R1COO-Catio14X线对比剂的基本结构线对比剂的基本结构-1离子型单体离子型单体e.g.Urografin,Hypaque优路芬、泛影纳正负离子与水分子的正负极相互吸引IIIRRCOO-CATION+X线对比剂的基本结构-1离子型单体e.g.Urografi15离子型向非离子型对比剂的转变离子型向非离子型对比剂的转变IIIRRCOO-CATION+离子型单体离子型单体n n去除羧基去除羧基去除羧基去除羧基 降低神经毒性降低神经毒性降低神经毒性降低神经毒性n n去除离子去除离子去除离子去除离子 降低渗透毒性降低渗透毒性降低渗透毒性降低渗透毒性n n增加羟基增加羟基增加羟基增加羟基 降低化学毒性降低化学毒性降低化学毒性降低化学毒性非离子型单体非离子型单体III(OH)n(OH)n(OH)n离子型向非离子型对比剂的转变IIIRRCOO-CATION+16X线对比剂的基本结构线对比剂的基本结构-2非离子型单体非离子型单体IIIRRRe.g.OMNIPAQUE,IMAGOPAQUE,Ultravist羟基的电极与水分子的电极相互吸引X线对比剂的基本结构-2非离子型单体IIIRRRe.g.17X线对比剂的基本结构线对比剂的基本结构-3离子型双体离子型双体e.g.Hexabrix 碘克沙酸IIIRCOO-CATION+IIIRRX线对比剂的基本结构-3离子型双体e.g.Hexab18X线对比剂的基本结构线对比剂的基本结构-4非离子型双体非离子型双体e.g.VISIPAQUEIIIRIIIRRRX线对比剂的基本结构-4非离子型双体e.g.VISIPA19X线对比剂基本结线对比剂基本结构构离子型单体离子型单体IIIRRCOO-CATION+e.g.Urografin,Hypaquee.g.Hexabrix离子型双体离子型双体IIIIIIRRRCOO-CATION+e.g.威视派克威视派克非离子型双体非离子型双体RIIIIIIRRRe.g.欧乃派克欧乃派克,Ultravist非离子型单体非离子型单体RIIIRRX线对比剂基本结构离子型单体IIIRRCOO-CATION+20X-线对比剂理化特性-选择对比剂的依据X-线对比剂理化特性21产品产品 OH 基团数基团数iopromide4iopentol5iopamidol5ioversol6OMNIPAQUETM6iodixanol91.水溶性水溶性n nOMNIPAQUETM 在水中高度可溶n n每100 ml中120g iohexol的溶液非常容易制备(相当于560 mg I/ml)8/3/202422产品 OH 基团数1.水溶性OMNIPAQUE不同类型造影剂的水溶性比较不同类型造影剂的水溶性比较OHOHOHOHI II II IR2R1OHOHR3OHOHOHOHOHOHI II II IR2R1OHOHOHOHR3OHOHOHOHOHOHI II II IR2R1OHOHOHOHOHOHR3OHOH碘普罗胺Iopromide碘帕醇Iopamidol碘海醇Iohexol不同类型造影剂的水溶性比较OHOHIIIR2R1OHR3OH232.急性毒性实验急性毒性实验 -LD50(雄性小鼠雄性小鼠)Shaw DD,Potts DG,Invest Radiol 1985;suppl.No.1:10-13Approx.LD50 (g I/kg)(400 mg I/ml)(370 mg I/ml)(320 mg I/ml)(370 mg I/ml)碘酞葡胺碘酞葡胺泛影葡胺泛影葡胺碘克酸盐碘克酸盐碘必乐碘必乐欧乃派克欧乃派克(370 mg I/ml)7.07.513.422.124.22.急性毒性实验 -LD50(雄性小鼠)Shaw D243.神经毒性神经毒性血脑屏障效应血脑屏障效应(兔子兔子)Shaw DD,Potts DG,Invest Radiol 1985;suppl.No.1:10-13020406080100泛影酸泛影酸盐碘碘酞葡胺葡胺碘克酸碘克酸盐碘必碘必乐欧乃派克欧乃派克(292 mg I/ml)(282 mg I/ml)(320 mg I/ml)(300 mg I/ml)(300 mg I/ml)Blood-brain barrier disruption(%)3.神经毒性血脑屏障效应(兔子)Shaw DD,Pot254.渗透压渗透压n n对比剂渗透压和正常人体体液渗透压差别越大，不良反应的危险也就越大:n n心、肾功能 n n静脉痉挛和疼痛n n异常体液的滞留4.渗透压对比剂渗透压和正常人体体液渗透压差别越大，不良反应26渗透作用的基本原理渗透作用的基本原理n n高渗溶液高渗溶液结果半透膜n n等渗溶液等渗溶液渗透作用的基本原理高渗溶液结果半透膜等渗溶液27渗透作用渗透作用 -水份转移水份转移Hypertonic CMH2O2H2OH2O1H2OH2O3渗透作用 -水份转移Hypertonic CMH28对比剂渗透压意味着什么对比剂渗透压意味着什么?生理盐水 0.9%290 mOsm/kg H2O等渗威视派克290 mOsm/kg H2O碘海醇844 mOsm/kg H2O泛影葡胺 76%1940 mOsm/kg H2OReference:1.Nash G,Stone P,Ventre J,et al.A comparison of the effects of radiographic contrast media on dehydration and filterability of red blood cells from donors homozygous for hemoglobin A or hemoglobin.S.Am J Hematol.2001;68:149-158.对比剂渗透压意味着什么?生理盐水 0.9%等渗威29造影剂的渗透压造影剂的渗透压1001502002503003504002000160012008004000mOsm/kg H2Omg I/ml血液非离子型单体非离子型单体 离子型单体离子型单体非离子型双体非离子型双体造影剂的渗透压1001502002503003504002030X-线对比剂分类X-线对比剂分类31X线对比剂分类线对比剂分类-传统分类方传统分类方法法对比剂分类阳性对比剂阴性对比剂钡剂碘剂脂溶性水溶性以化学性质分类以排泄方式分类离子型非离子型欧乃派克OMNIPAQUE经肾脏排泄经肝胆排泄(碘海醇)(IOHEXOL)气体X线对比剂分类-传统分类方法对比剂分类阳性对比剂阴性对比32挑战传统：1.以造影剂渗透压的不同为基础 2.按对比剂的安全性进行新分类挑战传统：1.以造影剂渗透压的不同为基础 33按渗透压不同分为三类按渗透压不同分为三类n n高渗造影剂高渗造影剂HOCMHOCM泛影葡胺等泛影葡胺等n n低渗造影剂低渗造影剂LOCMLOCM碘海醇、碘帕醇、碘普碘海醇、碘帕醇、碘普罗胺罗胺n n等渗造影剂等渗造影剂IOCMIOCM碘克沙醇碘克沙醇 按渗透压不同分为三类高渗造影剂HOCM泛影葡胺等34三类对比剂渗透压对比三类对比剂渗透压对比mOsm/kg H2O三类对比剂渗透压对比mOsm/kg H2O35血细胞和内皮细胞：血细胞和内皮细胞：不同渗透压对比剂中的表现不同渗透压对比剂中的表现红细胞内皮细胞 等渗对比剂等渗对比剂(290mOsm/kg H2O)生理盐水生理盐水(与血浆等渗)高渗对比剂高渗对比剂(2000mOsm/kg H2O)非离子型低渗对比剂非离子型低渗对比剂(844mOsm/kg H2O)血细胞和内皮细胞：红细胞内皮细胞 等渗对比剂(290mOsm36 欧乃派克OHOHI II II IOHOHOHOHOHOHCONHCH2CHCH2OHOHCONHCH2CHCH2OHOHCH2CHCH2 N CO CH3 n n分子量分子量:n n 821 dalton碘含量碘含量:46.6%欧乃派克OHIIIOHOHOHCONHCH2CHCH2OH37人体药代动力学人体药代动力学n n分布半减期=21.8 min (和剂量无关）n n消除半减期=121.2 min (和剂量无关)n n无代谢的证据n n注射后头24 小时约 99%药物被排除到体外Aakhus T et al,Acta Radiol 1980;Suppl 362:131-1348/3/202438人体药代动力学分布半减期=21.8 min (和末梢动脉造影下肢静脉造影CT 增强心血管造影尿路造影脑血管造影数字减影造影儿科放射学椎管造影体腔造影应用广泛的应用广泛的X线对比剂线对比剂末梢动脉造影下肢静脉造影CT 增强心血管造影尿路造影脑血管造39碘克沙醇的分子结构碘克沙醇的分子结构CONHCH2CHCH2NCH2CHCH2NOCCH2CHCH2NHCOCONHCH2CHCH2 CH2CHCH2NHCOH3CCOCH3OHOHOHOHOHOHOHOHOHI II II II II II I8/3/202440碘克沙醇的分子结构CONHCH2CHCH2NCH2CHCH2威视派克威视派克唯一与血浆等渗的唯一与血浆等渗的血管内应用造影剂血管内应用造影剂重要心脏不良事件重要心脏不良事件(MACE)降低降低 40以以上上CIN 的相对危险度的相对危险度比低渗对比剂低比低渗对比剂低11倍倍更少疼痛和不适出更少疼痛和不适出现的频率现的频率威视派克唯一与血浆等渗的血管内应用造影剂重要心脏不良事件(M41碘对比剂的不良反应及处理碘对比剂的不良反应及处理 临床上使用碘对比剂的主要问题是副反应和肾脏毒性n n特异质反应：过敏n n物理和化学反应：渗透压、电荷、剂量等相关碘对比剂的不良反应及处理 临床上使用碘对42碘对比剂副反应的程度及处理原则碘对比剂副反应的程度及处理原则程度程度主要临床表现主要临床表现处理处理一般一般潮红、头痛、恶心、荨麻疹潮红、头痛、恶心、荨麻疹一般不需要处理，一般不需要处理，可自行恢复可自行恢复轻度轻度喷嚏、流泪、结膜充血、面部喷嚏、流泪、结膜充血、面部水肿水肿休息、吸氧、观察、休息、吸氧、观察、地塞米松地塞米松中度中度重度呕吐、眩晕、轻度喉头水重度呕吐、眩晕、轻度喉头水肿、轻度支气管痉挛、轻度血肿、轻度支气管痉挛、轻度血压下降压下降休息、吸氧、观察、休息、吸氧、观察、地塞米松，及时对地塞米松，及时对症处理症处理重度重度呼吸困难、意识不清、休克、呼吸困难、意识不清、休克、惊厥、心律失常、心跳骤停惊厥、心律失常、心跳骤停有生命危险，立即有生命危险，立即行气管切开，心肺行气管切开，心肺复苏，等急救措施复苏，等急救措施碘对比剂副反应的程度及处理原则程度主要临床表现处理一般潮红、43对比剂副反应的预防对比剂副反应的预防n n尽量选用非离子型对比剂n n使用前了解过敏史，筛选高危人群n n碘过敏试验n n预防性给予肾上腺皮质激素、抗组胺药、镇静剂n n准备好急救药品和设备n n造影中及其后密切观察患者对比剂副反应的预防尽量选用非离子型对比剂44MR对比剂对比剂MR对比剂的增强机制n nMR对比剂本身不显示MR信号，只对邻近质子产生影响和效应。n nMR对比剂与质子相互作用影响T1和T2驰豫时间，因而影响MR信号的强度，一般都使T1和T2时间缩短，但程度不同，以其中一种为主MR对比剂MR对比剂的增强机制45MR对比剂的种类及特点对比剂的种类及特点 根据MR 对比剂在体内分布、磁特性、对组织T1和T2驰豫时间的主要影响和所产生的MR信号强度的差异分类，目前有两类：n n生物分布性n n磁特性MR对比剂的种类及特点 根据MR 对比剂46生物分布性生物分布性分为细胞内对比剂和细胞外对比剂两大类n n细胞外对比剂：钆制剂。n n细胞内对比剂：以体内某一组织或器官的一些细胞作为靶向来分布，如网状内皮系统、肝细胞对比剂等。生物分布性分为细胞内对比剂和细胞外对比剂两大类47磁特性磁特性n n分为顺磁性、超顺磁性、铁磁性三类磁特性分为顺磁性、超顺磁性、铁磁性三类48顺磁性对比剂顺磁性对比剂n n由钆、锰等顺磁性金属元素组成n n低浓度时：主要缩短T1时间，使信号增加n n高浓度时：使T1和T2时间均缩短，T1缩短明显于T1时间，使MR信号降低，n n临床上常使用其T1效应作为T1加权中的阳性对比剂顺磁性对比剂由钆、锰等顺磁性金属元素组成49铁磁性和超顺磁性对比剂铁磁性和超顺磁性对比剂n n由氧化铁组成，两者均可使T2时间缩短n n代表药物有超顺磁性氧化铁（SPIO）铁磁性和超顺磁性对比剂由氧化铁组成，两者均可使T2时间缩短50MR对比剂的临床应用对比剂的临床应用n n钆螯合物：最常见的为钆螯合物：最常见的为Gd-DTPA,Gd-DTPA,常用剂量为常用剂量为0.1mmol/kg,0.1mmol/kg,采用静脉团注，采用静脉团注，T1WIT1WI序列扫描等序列扫描等n n超顺磁性氧化铁：为颗粒物质，主要作为肝脏的超顺磁性氧化铁：为颗粒物质，主要作为肝脏的靶向对比剂。静脉注射后主要被肝脏的库弗细胞靶向对比剂。静脉注射后主要被肝脏的库弗细胞吞噬，在吞噬，在T2WIT2WI上肝实质信号明显降低，而恶性肿上肝实质信号明显降低，而恶性肿瘤缺乏库弗细胞，因而瘤缺乏库弗细胞，因而T2WIT2WI上信号改变不明显，上信号改变不明显，常用剂量常用剂量0.015mmol/kg0.015mmol/kg，延迟，延迟30306060分钟后扫描分钟后扫描MR对比剂的临床应用钆螯合物：最常见的为Gd-DTPA,常用51谢谢 谢谢 ！谢 谢 ！52