一種短T2效應(yīng)直腸-陰道MRI對(duì)比劑的體外研制

陳小芬, 唐雪, 江長(zhǎng)思, 于江波, 朱進(jìn), 龔靜山

近年來(lái)，磁共振成像已常規(guī)用于腹部和盆腔的檢查，目前高分辨率磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)是陰道及直腸腫瘤術(shù)前分期的主要檢查方法，HR-MRI除了具有較高的軟組織分辨率，還可以多角度、多方向及多參數(shù)成像，可以更準(zhǔn)確地幫助臨床醫(yī)師對(duì)腫瘤進(jìn)行術(shù)前分期[1-3]。由于直腸及陰道為含氣的空腔器官，直腸內(nèi)容物(如糞便和氣體)可影響對(duì)病灶的顯示，還易產(chǎn)生偽影。同時(shí)空虛的直腸和陰道不利于解剖結(jié)構(gòu)和病變的顯示。腸道準(zhǔn)備和腔內(nèi)良好充盈對(duì)于觀察病變十分重要，同時(shí)采用合適的對(duì)比劑充盈腸腔或陰道，可減少偽影、提高圖像質(zhì)量[4]。

目前臨床對(duì)直腸和陰道的磁共振成像檢查和診斷過(guò)程中常用的填充劑是超聲耦合劑。超聲耦合劑可排除腔內(nèi)或腸內(nèi)容物的影響，適量使用超聲耦合劑能夠明顯提高患者檢查的舒適滿意度，且能提高M(jìn)RI圖像質(zhì)量[5]。使用直腸耦合劑充盈法對(duì)早期直腸癌的診斷有重要價(jià)值[6-7]。采用直腸和/或陰道填充耦合劑進(jìn)行盆腔MRI，能更清晰地顯示解剖結(jié)構(gòu)和病灶，有利于病變的檢出和腫瘤術(shù)前分期，有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值[8-9]。但超聲耦合劑為一種水性高分子凝膠，在磁共振T2WI上呈高信號(hào)，直接影響對(duì)病灶的顯示；在DWI上會(huì)導(dǎo)致T2穿透效應(yīng)，使得超聲耦合劑與擴(kuò)散受限的人體病變組織的信號(hào)相混淆，可能嚴(yán)重影響對(duì)直腸或陰道病變的顯示。有研究者采用右旋糖酐鐵和水配成一定比例的溶液來(lái)縮短T2值，作為一種短T2效應(yīng)的對(duì)比劑[10-11]。由于水溶液不適于充盈直腸和陰道，本研究擬將右旋糖酐鐵和超聲耦合劑按不同比例配制成一種新型的短T2效應(yīng)對(duì)比劑，通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)找出合適的配制比例來(lái)消除超聲耦合劑的長(zhǎng)T2效應(yīng)作為直腸/陰道充盈對(duì)比劑對(duì)病變顯示的影響。

材料與方法

1.短T2效應(yīng)對(duì)比劑的制作

將右旋糖酐鐵口服液(康臣藥業(yè))與超聲耦合劑按不同比例混合，制備鐵濃度分別為0.125、0.375、0.625、1.250、1.875、2.500、3.125、3.750 mg/g的8組短T2效應(yīng)對(duì)比劑。利用振動(dòng)儀將均質(zhì)的右旋糖酐鐵溶液與均質(zhì)的超聲耦合劑凝膠充分混合均勻，制成不同鐵濃度的短T2效應(yīng)對(duì)比劑，此對(duì)比劑亦為鐵質(zhì)均勻分布的凝膠狀態(tài)。

2.短T2效應(yīng)對(duì)比劑的體外MRI

將鐵濃度由低到高的8種短T2效應(yīng)對(duì)比劑依次放入8支塑料試管內(nèi)作為實(shí)驗(yàn)組(編號(hào)依次為B1～B8)，另外有8支試管分別裝入純超聲耦合劑(A1～A8)、8支試管分別裝入純右旋糖酐鐵口服液(C1～C8)作為對(duì)照組。將A、B、C三組共24支試管放置于同一塑料試管架上(圖1a)，將試管架置于水膜上，進(jìn)行MRI掃描。使用Siemens Magnetom Skyra 3.0T磁共振掃描儀，掃描序列和參數(shù)見(jiàn)表1。T2-mapping序列重復(fù)掃描50次。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

在T2-mapping圖像上上測(cè)量實(shí)驗(yàn)組和兩個(gè)對(duì)照組各試管內(nèi)的T2值。采用單因素方差分析比較實(shí)驗(yàn)組不同鐵濃度對(duì)比劑間T2值的差異。

表1 3.0T MRI掃描序列及參數(shù)

結(jié) 果

1.短T2效應(yīng)對(duì)比劑在T1WI和T2WI上的信號(hào)特點(diǎn)

T1WI顯示不同濃度短T2效應(yīng)對(duì)比劑表現(xiàn)為低濃度時(shí)[自B1(0.125 mg/g)至B3(0.625 mg/g)]隨鐵濃度的增加對(duì)比劑的信號(hào)強(qiáng)度逐漸增高，隨后則隨著濃度的增加對(duì)比劑的信號(hào)強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，至B8(3.125 mg/g)時(shí)信號(hào)強(qiáng)度與純超聲耦合劑相當(dāng)(圖1b)。T2WI顯示隨著對(duì)比劑內(nèi)鐵濃度的增高其信號(hào)強(qiáng)度逐漸下降，在鐵濃度為3.125 mg/g以下時(shí)，對(duì)比劑的信號(hào)強(qiáng)度與無(wú)信號(hào)的背景基本一致(圖1c)。

2.短T2效應(yīng)對(duì)比劑在T2-mapping上的信號(hào)特點(diǎn)

在50次掃描的T2-mapping圖像上，純超聲耦合劑和純右旋糖酐鐵溶液的T2測(cè)量值的平均值分別為(773.90±5.04)和(83.00± 3.40)ms；實(shí)驗(yàn)組鐵濃度由低到高的8種對(duì)比劑的T2值的均值分別為(931.04±19.44)、(867.4±18.89)、(832.98±19.40)、(622.88±7.74)、(88.68±4.15)、(62.8±9.23)、(26.82±4.30)和(18.24±3.68)ms，隨著鐵濃度的升高，對(duì)比劑的T2值逐漸下降(圖1d、2)，不同鐵濃度對(duì)比劑間T2值的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=53644.11，P<0.001)。

討 論

本研究所配制的對(duì)比劑是臨床常使用的右旋糖酐鐵口服液與醫(yī)用超聲耦合劑混合所制。右旋糖酐鐵口服液是右旋糖酐和鐵的絡(luò)合物，為可溶性鐵，用于糾正缺鐵性貧血，為臨床常用藥，在臨床使用中常見(jiàn)不良反應(yīng)為胃腸道相關(guān)癥狀，主要為惡心、嘔吐，另外它可一定程度上減少腸蠕動(dòng)。有研究顯示缺鐵性貧血患兒服用此藥后不良反應(yīng)出現(xiàn)率7.69%和12.82%[12-13]。右旋糖酐鐵口服液僅對(duì)牛乳過(guò)敏者禁用，其他人群使用均十分安全。醫(yī)用超聲耦合劑為臨床超聲科常用藥，其用途是在超聲診斷和治療操作中充填或涂敷于皮膚-黏膜與探頭(或治療頭)輻射面之間，用于透射聲波的中介媒質(zhì)，耦合劑接觸完整皮膚不會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生刺激作用，而且即使比較長(zhǎng)時(shí)間接觸皮膚也不會(huì)引起過(guò)敏反應(yīng)[14]，耦合劑對(duì)人體安全、無(wú)毒[15]，臨床使用過(guò)程中偶有患者出現(xiàn)局部皮膚發(fā)紅、發(fā)癢，停用后即消失。

本研究通過(guò)右旋糖酐鐵溶液與超聲耦合劑混合，配制不同鐵含量的短T2效應(yīng)對(duì)比劑。右旋糖酐鐵是有機(jī)三價(jià)鐵復(fù)合物，具有極強(qiáng)超順磁性，可縮短氫質(zhì)子的弛豫時(shí)間，使T2WI上正常組織的信號(hào)強(qiáng)度明顯下降[16]。有研究結(jié)果表明，不同鐵濃度的超順磁性氧化鐵溶液注射入健康大鼠體內(nèi)后，可使大鼠肝臟的信號(hào)下降，隨著鐵濃度的增加，肝臟在T1WI和T2WI上的信號(hào)強(qiáng)度均單向下降[17]。本研究結(jié)果表明，當(dāng)對(duì)比劑的鐵濃度為3.125 mg/g時(shí)，能夠使超聲耦合劑在T2WI上的高信號(hào)降至接近于呈低或無(wú)信號(hào)改變的背景組織。定量MRI(T2-mapping)結(jié)果顯示，純超聲耦合劑的T2值為(773.90±5.04)ms，而配制的短T2效應(yīng)對(duì)比劑隨著鐵含量由0.125 mg/g增至3.750 mg/g，其T2值由(931.04±19.44)ms下降到(18.24±3.68)ms。說(shuō)明本研究配制的短T2效應(yīng)對(duì)比劑能較好達(dá)到抑制對(duì)比劑T2高信號(hào)，有望在不影響病灶顯示前提下，通過(guò)充盈直腸或陰道，消除偽影，提高圖像質(zhì)量以及解剖結(jié)構(gòu)的顯示。

在直腸癌的HR-MRI檢查中，使用超聲耦合劑能夠提高患者在檢查過(guò)程中的的舒適滿意度，并且能提高M(jìn)RI圖像質(zhì)量[18]。常規(guī)采用超聲耦合劑充盈直腸或陰道，雖然能消除腸道內(nèi)容物產(chǎn)生的偽影和使空腔臟器直腸和陰道擴(kuò)張利于解剖結(jié)構(gòu)和病變的顯示等優(yōu)點(diǎn)，但其在T2WI上呈顯著高信號(hào)會(huì)影響對(duì)病變的顯示。為了克服這一缺點(diǎn)，本研究利用右旋糖酐鐵溶液的三價(jià)鐵離子的短T2效應(yīng)來(lái)中和超聲耦合劑的長(zhǎng)T2效應(yīng)，這樣既利用凝膠具有一定形態(tài)和能夠注射直接引入陰道和直腸內(nèi)的特點(diǎn)，又沒(méi)有長(zhǎng)T2效應(yīng)影響病灶的清晰顯示。右旋糖酐鐵溶液在MR成像中，T1WI上可呈高信號(hào)，這是由于鐵濃度較低時(shí)使得T1WI呈高信號(hào)，可能會(huì)影響釓對(duì)比劑的增強(qiáng)對(duì)病灶顯示和血供信息的評(píng)價(jià)，但是隨著鐵濃度升高到一定程度，鐵順磁性作用使其信號(hào)強(qiáng)度開(kāi)始降低[10]，而且為液體具有較大流動(dòng)性，存在和生理鹽水一樣作為直腸和陰道內(nèi)對(duì)比劑的缺陷。超聲耦合劑為凝膠狀，相比生理鹽水和溶液具有一定的形態(tài)，通過(guò)將右旋糖酐鐵溶液與超聲耦合劑混合，制成不同鐵濃度的對(duì)比劑，本研究結(jié)果顯示對(duì)比劑的T1信號(hào)在鐵濃度由0.125 mg/g增加至0.625 mg/g時(shí)有輕度上升，而后呈逐漸下降的趨勢(shì)，至3.125 mg/g時(shí)其信號(hào)降至與純超聲耦合劑相當(dāng)?shù)某潭?。本研究結(jié)果顯示，含鐵量為3.125 mg/g的短T2效應(yīng)對(duì)比劑較為理想，既能抑制超聲耦合劑長(zhǎng)T2效應(yīng)，又不產(chǎn)生T1WI高信號(hào)。本研究配制的短T2效應(yīng)的對(duì)比劑另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，不必需要腸道準(zhǔn)備，注入適當(dāng)量的呈半固態(tài)的凝膠會(huì)直接將腸內(nèi)容物(包括氣體和糞便)推離掃描的靶器官區(qū)。所利用的右旋糖酐鐵溶液與超聲耦合劑均為臨床較容易獲得、價(jià)廉、而且允許在體腔內(nèi)使用的試劑，有望成為直腸/陰道的良好填充劑。

本研究存在以下不足之處：①?zèng)]有進(jìn)行在體試驗(yàn)，對(duì)比劑在體內(nèi)的成像效果需要進(jìn)一步深入研究；②三價(jià)鐵離子的順磁效應(yīng)有可能在一些磁敏感序列上產(chǎn)生順磁性偽影。