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编号:10267657
肝脏特异性对比剂的研制开发及临床应用现状
http://www.100md.com 《中华放射医学与防护杂志》 1999年第11期
     作者:谢启约 张金山 于淼 巩悦勤

    单位:100853 北京,解放军总医院放射科

    关键词:

    中华放射学杂志991117 在肝脏占位性病变的各种影像学检查中,CT动脉性门脉造影(CTAP)双期扫描是目前公认的最佳检查方法。应用CTAP检查,对直径大于或等于1.0 cm病变的敏感性约为60%~80%,而病变直径小于1.0 cm时其敏感性则明显减低。由此可见,应用CTAP对肝脏占位性病变检查,至少有两点不足:(1)难于发现肝内直径小于1.0 cm的占位性病变。(2)由于受团注对比剂(contrast media,CM)量及患者具体血液循环时间的影响,难于准确把握CTAP的具体扫描时间,给诊断带来许多困难。应用肝脏特异性对比剂(liver-specific contrast media,LSCM),可明显提高CT、MRI对肝内微小占位病变的检出率及正确定性[1-3]
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    一、LSCM的对比机制

    目前的水溶性碘制剂都作用于细胞外间隙(extracellular space),它们迅速无选择性地充填正常肝组织及病变组织细胞外间隙(即血管和细胞外液),依据两种组织在血流上的差异进行诊断;为增加正常组织及病变组织间的密度/信号对比需要首次大剂量团注C M及快速动态成像,即使应用最新的诊断技术,如改进注射技术及应用最新的螺旋CT容积扫描,据统计仍有30%~40%的微小病变漏检。为弥补上述对比剂的不足,有人应用血池对比剂,其特点是对比剂的分子量较大,能选择性地较长时间(>5分钟)停留在血管内,增加血管与非血管之间的对比。临床上可用于肿瘤血流量的测定,但不能明确提高肝脏微小占位病变的检出[1-3]

    与细胞外对比剂不同,LSCM为细胞内对比剂。经血管注入该对比剂后30~120秒迅速在肝内形成第1次高峰(peak 1,P1)。经过10~45分钟后,60%~80%的LSCM被肝细胞(hepatic cell,称HC)或(和)肝内Kupffer细胞(Kupffer cell,KC)选择性摄取,在肝内形成第2次高峰(peak 2,P2)。与肝脏非特异性对比剂的最大不同之处是,P2 峰值像“高原”(plateau)一样比P1峰值高及持续时间长,达60~180分钟。由于肝脏恶性肿瘤细胞不具备HC及KC的活性,LSCM能选择性地增加正常组织与病变组织之间的对比,十分有利于CT或(和)MRI检出肝内的微小占位[1,2,4]
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    二、常见LSCM的种类及特征

    LSCM种类繁多,许多尚在研制开发中,目前尚无统一的分类标准。常见的分类方法有,按其常温下物理性状的不同分为液体型、气体型;按其被摄取的途径不同分为受体型、非受体型;按其被摄取细胞的不同分为HC型、KC型及HC-KC混合型;按其对比方式的不同分为阳性、阴性对比剂等。以下按其构成的不同将LSCM分为碘类、铁类、金属螯合物类等3大类,概述各类中常见LSCM的构成、摄取、代谢、主要毒副作用等特征。

    (一)碘类LSCM

    此类 CM大多以脂类为载体,携带非离子型CM,外覆薄膜(起屏蔽作用),为直径 1~4 μm(平均1.7 μm)的胶囊微粒。血管内注射后,HC和(或)KC迅速特异性地摄取LSCM而形成P2。构成此类CM中的脂类物质可与体内脂类物质一样参与体内正常代谢,非离子型CM在起到对比作用后经肝肾等脏器排出体外。
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    1.EOE(ethiodized oil emulsion)-13: 为碘化酯的胶体乳液,颗粒大小为1~4 μm,平均1.7 μm ,这是最早研制并应用的LSCM。静脉团注后,于P1时肝静脉、门静脉均清晰可见;注药后15分钟,肝内细胞(以KC为主,HC为辅)已摄取80%的总碘而形成P2并持续180分钟以上。Miller等[4]应用GE 8800 CT扫描机,按0.25 ml/kg剂量给药,肝脏的平均CT值即可增加32.5 HU。EOE-13的临床效果肯定,随着制作材料及工艺的不断改进,其不良反应已明显减低[2,5,6]

    2.脂质体型含碘LSCM:此类CM以脂质体(liposomes)为载体,携带非离子型CM,外覆薄膜以形成囊(vesicle)。团注给药后,循环的LSCM到达肝脏时自行破碎(outbursting)并释放出CM,即被肝内细胞(以KC为主,以HC为辅)特异性地摄取以形成P2。早期由于制作工艺等问题的存在,即在未循环到肝脏之前经常出现囊早破及碘/脂比例难于大于1,不能达到预期目的而影响诊断[7]。最近应用并行融合(inter -digitation fusion,IF)技术来克服以上问题,Seltzer等[8]应用IF脂质体携带 Iotrolan进行实验,注入等渗液(碘含量300 mg/ml)CM(颗粒大小1~3 μm)并按250 mg/kg的碘给药,注药后60分钟 60%~95%的碘位于肝,肝脏的平均CT值将增加69~116 HU; 24小时时为66%; 尽管在8周末时仍有不足3%的CM位于体内(KC为主),但无明确不良反应。脂质体在体内无任何毒性,可参与体内正常代谢;Iotrolan 发挥其作用后迅速经肾脏排出体外。实验表明此药物安全有效。
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    3.碘化甘油三酯(iodinated triglyceride,IT):1995年由Weichert等[9]首先提出,以甘油三酯为核心,周围以共价键与碘牢固结合,外覆包膜以制成直径小于200 nm的颗粒;团注给药后,碘以IT颗粒的形式到达肝脏,这些人工合成的脂类与内生性乳糜颗粒一样不被KC摄取,通过受体途径被HC特异性地摄取。给动物注射125 mg/kg的碘,P2于25分钟后出现并持续125分钟[10]。需要特别指出的是, HC摄取IT的量与肝内脂肪酶活性的高低成正比,与KC活性无关。此类药物几乎无任何不良反应为其主要优点,对比效果直接受肝内脂肪酶活性的高低影响为其不足之处[11]

    (二)铁类LSCM

    将不同大小的氧化铁颗粒以亲水薄膜(防止铁颗粒聚集)制成微粒,静脉团注后迅速被肝内KC摄取并形成P2; P2一般于注药后30分钟出现并持续3小时以上,P2出现的时间及其峰值的高低主要与注药剂量及铁颗粒的大小等有关。由于正常肝脏组织内(具体是KC内)大量铁颗粒的存在而干扰局部磁场,MR扫描时使无KC的肝脏恶性肿瘤组织信号相对增高。实验及临床已证明,铁在体内发挥作用后可参与红细胞的正常代谢,无明确毒副作用。临床上常按铁颗粒的大小不同分为: (1)超顺磁性氧化铁(superparamagnetic iron oxide, SPIO):此类铁颗粒较大,具有较高R2/R1(纵向弛豫/横向弛豫)比值和较短的血中半衰期 (平均为8分钟)为其特点。SPIO主要用于肝内微小占位的检测。早在1987年, Saini等[12,13]就肯定了SPIO在MRI对肝癌诊断中的巨大作用,近年Kopp等[14]给3组(共36名)患者分别注射4、8及16 μmol/kg的铁类LSCM(SHU 555A,颗粒大小约60 nm,德国先灵公司出品),结果发现注药后30秒正常肝实质信号即明显减低, 1分钟出现P2。与注药前相比,注药后10分钟和40分钟时病变显示清晰;同时还发现按8 μmol/kg铁的剂量给药,足以满足MRI诊断所需,加大剂量会使本底噪声增大而影响诊断。(2)超微型超顺磁性氧化铁(ultrasmall superparamagnetic iron oxide,USPIO):此类铁颗粒较小,具有较低的R2/R1比值和较长的以小时计的血中半衰期为特点。可较好地显示肿瘤组织的细微特征和肿瘤血管的变化[15,16]
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    (三)金属螯合物类LSCM

    钆(Gd)、镱(Yb)等许多高原子序数的磁性物质,其离子形式在体内具有较大的毒性,当与一定的配体结合后,其毒性将明显减低,如目前广泛应用的Gd-DTPA,其钆的毒性为钆离子的1/10。利用这一特性,将钆等离子与乙氧基苯甲基二乙烯五胺乙酸(ethoxybenzyl diethylenetriaminepenta-acetic acid, EOB-DTPA)或苯甲基甲羟基四丙基乙酸(benzyloxypropionictetra-acetate,BOPTA)等配体结合后形成Gd-EOB-DTPA或Gd-BOPTA,经静脉注入体内,HC特异性地摄取此类CM并经胆道系统排泄,用于肝胆系统疾病的诊断。Hamm等[17]给16名受试者分别注射10~100 μmol/kg不同剂量的Gd-EOB-DTPA, P2于注药后20分钟出现并持续120分钟以上,同时胆总管于注药后10分钟呈高信号。由于Gd(原子序数n=64)、Yb(n=70)等金属的原子序数比碘(n=53)高,理论上讲此类CM尚可用于CT。Schmitz等[18-20]给动物分别注射0.3、0.5及0.7 mmol/kg的Gd-EOB-DTPA后90分钟肝脏平均CT值分别净增25、33 及43 HU,同时胆囊胆总管均清晰可见。Schmitz等[21]在另一组实验中,给动物(狗)团注等剂量(0.5 mmol/kg)不同类型的CM(Gd-EOB-DTPA及Yb-EOB-DTPA)后90分钟行CT扫描,结果发现肝脏CT值净增32.6 HU(Gd组)及33.4 HU(Yb组)。Caudana等[22]应用增强CT(125 kV, 230 mA, 3.0秒; 欧乃派克350,浓度350 mg/ml碘,注射速度2 ml/s,CM总量为150 ml,注射中扫描)和增强MRI (SE T1WI:TR 350~550毫秒、TE 15毫秒, T2WI: TR 1 800~2 000毫秒、TE 90毫秒; 梯度回波(GRE)T1WI:TR 95毫秒、TE 4毫秒,倾斜角80度,Gd-BOPTA按0.05 mmol/kg或0.10 mmol/kg剂量团注,注射后40分钟及90分钟扫描)对直径小于或等于1.0 cm的原发性(病灶数n=21)和继发性(n=13)肝脏恶性肿瘤进行检查,结果发现其敏感性于注药后最高分别为68%及52%(CT)、52%及62% (MRI SE)和72% 及89%(GRE T1WI),且信躁比在注药前后无明显变化。其他尚有许多此类LSCM ,如Mn(锰)-DPDP [N′, N-dipyridoxylethylene-diamine-N , N′-diacetate 5, 5′-bis(phosphate),N′, N-二吡啶二甲苯二氨N, N′-乙酰乙酸5,5′-二磷酸],它们的临床应用效果不如Gd或Yb-EOB-DTPA好,且不良反应多,在此不再叙述[23,24]
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    三、LSCM的临床评估及应用

    LSCM从研制到临床应用已经过10余年的历史,大量的实验研究及临床应用已经证明,应用EOE-13、AMI-25(SPIO)或Gd-EOB-DTPA等安全有效的LSCM进行CT或MRI动态扫描,于注药前、注药后于出现P1和P2时,可准确地显示病变的细微特征,可检出3 mm(MRI)或5 mm(CT)大小的肝内微小占位性病变[2-4]。LSCM虽具有细胞外CM无可比拟的优点,但在临床应用中应注意:(1)部分LSCM的颗粒较大(如EOE-13),有慢性肺病的患者应慎用,以防静脉团注后出现肺部血管阻塞。(2)许多慢性肝病患者的HC或(和)KC摄取功能下降,应选择合适的LSCM才能达到最佳对比[15,22]。(3)由LSCM的对比机制可知,LSCM用量过小时因肝内细胞摄取LSCM的量过少而达不到最佳对比;用量过大超过肝内细胞的摄取上限时,因大量LSCM位于细胞外,使本底灰雾或噪声增加,同样也达不到最佳对比[18]。(4)部分肝脏恶性肿瘤(如高分化型肝细胞癌等)组织或多或少地具有一定的HC或(和)KC摄取功能,应用LSCM时应注意与肝内良性病变,如局灶性肝细胞增生、血管瘤、肝腺瘤等鉴别[2,19]
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    总之, LSCM是一大类专一地作用于肝脏的CT或(和)MRI对比剂,它能选择性地被肝内细胞摄取形成峰值较高且持续时间较长的P2,有利于肝内微小占位的检出及定性。与其他细胞外对比剂相比,对肝内微小占位性病变具有很高的CT或(和)MRI敏感性及特异性,其中主要经肝脏排泄的LSCM尚可用于胆道系统疾病的检查。相信在不远的将来,国内将普遍应用肝脏特异性的CT和MRI对比剂——LSCM。LSCM的普遍应用将是对比剂发展史上的一次飞跃,尤其在我国这样一个肝脏肿瘤高发地区,提高对直径小于1.0 cm的肝脏占位性病变的检出及定性,具有重要的现实意义和深远的历史意义。

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    收稿:1999-03-17

    修回:1999-06-24, http://www.100md.com