CT血管内对比剂应用的研究
2017-04-17 赵兴汉，王涛，山东大学附属山东省医学影像学研究所 医学影像学杂志
CT对比剂基础知识的普及，对于如何应用最少的对比剂获得最佳强化效果至关重要。但是由于缺乏恰当的专业培训，许多年轻放射科医师对于CT对比剂理化指标的变化规律，以及不同对比剂应用参数对增强效果的影响规律未能深入了解，限制了对比剂应用研究的深度和广度。因此理顺CT对比剂的基础知识，对于纠正某些误区，掌握对比剂研究方向成为当前必须要做的事情。
CT对比剂基础知识的普及，对于如何应用最少的对比剂获得最佳强化效果至关重要。但是由于缺乏恰当的专业培训，许多年轻放射科医师对于CT对比剂理化指标的变化规律，以及不同对比剂应用参数对增强效果的影响规律未能深入了解，限制了对比剂应用研究的深度和广度。因此理顺CT对比剂的基础知识，对于纠正某些误区，掌握对比剂研究方向成为当前必须要做的事情。
1.关于CT血管内用对比剂的分类
根据渗透压的分类（以人体的血浆渗透压为基准：280～310mmol/L）：
1）高渗对比剂：主要是指离子型单体对比剂，例如甲基泛影葡胺。早期的对比剂浓度基本上都在300mgI/ml，此时渗透压在1500mmol/L左右；
2）低渗对比剂：这一类主要是非离子型单体对比剂和离子型二聚体对比剂。当浓度为300mgI/ml时，其渗透压在500～700mmol/L左右，低于早期的离子型单体对比剂，被命名为低渗对比剂。
实际上，其渗透压并没有低于人体渗透压。为此中华医学会放射学会颁布的《碘对比剂使用指南（第二版）》建议把低渗对比剂的命名修正为次高渗对比剂。但是《碘对比剂血管造影应用相关不良反应中国专家共识》中仍然沿用低渗对比剂的命名。在我国，离子型二聚体对比剂迄今为止没有大规模应用于临床。由于非离子型单体对比剂溶液中已无离子存在，因此离子失衡产生的副反应可以避免，同时其渗透压也较离子型单体对比剂降低了一半左右，从而大大减少了高渗透压带来的不良反应，已成为目前应用最广泛的CT对比剂；
3）等渗对比剂：主要是非离子型二聚体对比剂，渗透压在300mmol/L左右，与正常人身体的渗透压基本相同。因此，等渗对比剂的渗透压实际上要比低渗对比剂的渗透压还要低。等渗对比剂可以降低渗透压毒性的作用已被公认。近来有文献指出，一些证据表明与非离子型单体对比剂相比，等渗二聚体对比剂引起的迟发型皮肤不良反应发生率较高。
对比剂的分类不是仅按照渗透压一种，还有多种分类方法：
1）根据对比剂溶剂中有无离子存在分为离子型对比剂（ionicagent）和非离子型对比剂（non-ionicagent）；2）根据分子结构分为单体（monomer）和二聚体（dimer），也称为双体或者双聚体；3）以上两种综合分为：①离子型单体（ionicmono-mer）：常用的主要是甲基泛影葡胺，例如上海信谊药厂的复方泛影葡胺，德国先灵公司的安其格纳芬；②离子型二聚体（ionicdimer）：代表性的是碘克沙酸盐（法国加铂公司生产的碘克酸）；③非离子型单体（non-ionicmonomer）：当前最常用的一类对比剂。主要有，碘苯六醇（碘海醇、欧乃派克）、碘普罗胺（优维显）、碘佛醇（安射力）、碘帕醇（碘必乐）、碘美普尔（典迈伦）等；④非离子型二聚体（non-ionicdimer）：主要有碘克沙醇（威视派克）、碘曲仑（伊索显）。
2.对比剂的渗透压与其影响因素
2.1渗透压与对比剂浓度的关系
相同分子结构的对比剂，其渗透压随着浓度的增加而增高。例如：非离子型单体的碘海醇，当浓度从300mgI/ml升到350mgI/ml时，渗透压就从672mmol/L上升到844mmol/L。
2.2渗透压与分子结构的关系
相同浓度的对比剂，由于分子结构的差异，其渗透压也会有差异。例如，浓度都是350mgI/ml的两种对比剂，由于分子结构不同，其渗透压分别为844mmol/L和618mmol/L。
2.3渗透压与离子型、非离子型对比剂的关系
离子型对比剂的渗透压与非离子型对比剂相比，渗透压大约是后者的两倍，例如：离子型单体对比剂安其格纳芬（306mgI/ml）的渗透压是1514mmol/L，而统一公司生产的非离子型单体对比剂碘普罗（300mgI/ml）的渗透压只有590mmol/L。
2.4渗透压与单体、二聚体对比剂的关系
二聚体对比剂与单体对比剂相比，渗透压降低50%左右。例如，非离子型单体对比剂碘海醇（300mgI/ml）的渗透压是672mmol/L，非离子型二聚体对比剂碘克沙醇（320mgI/ml）的渗透压只有290mmol/L。
3.对比剂的粘滞度与其影响因素
早期文献都强调对比剂渗透压对人体的损害，其实对比剂的粘滞度也对肾脏造成不良影响，应用高粘滞度的对比剂会增加肾小管液的粘滞性从而增加肾小管的阻力。动物实验表明高粘滞度还会减少肾血流。因此，对比剂粘滞度的高低，也要引起足够的重视。
3.1粘滞度与对比剂浓度的关系
相同结构的对比剂，随着浓度的增加，其粘滞度也会增加。以碘海醇为例，当浓度为300mgI/ml，在37℃时其绝对粘滞度是6.3CP（centipoises），当浓度为350mgI/ml时，在37℃时其绝对粘滞度升到10.4CP。
3.2粘滞度与对比剂结构的关系
二聚体对比剂的粘滞度是单体对比剂粘滞度的近两倍。例如：非离子单体对比剂碘海醇（300mmol/L），在37℃时其绝对粘滞度是6.3CP；而非离子二聚体对比剂碘克沙醇（270mmol/L），在37℃时其绝对粘滞度提高到11.8CP。
3.3粘滞度与温度的关系
粘滞度受温度的影响较大，当温度从20℃提高到37℃时，粘滞度几乎降低一半。例如：非离子单体对比剂碘海醇（300mgI/ml），在20℃时其绝对粘滞度是11.8CP，当温度升到37℃时其绝对粘滞度降到6.3CP。目前，在增强扫描时要求把对比剂加温到37℃后再注射，其目的就是降低对比剂的粘滞度，尽量减少粘滞度的副作用。
4.关于低渗与等渗对比剂的肾安全性
低渗对比剂的渗透压大约是等渗对比剂的两倍，但等渗对比剂的粘滞度确大约是低渗对比剂的两倍，两种对比剂对肾脏的影响各有优势与不足。过去文献多强调渗透压的重要性，近来的文献已经纠正了这种偏差。《碘对比剂使用指南（第2版）》指出，碘对比剂肾毒性包括化学毒性（离子性、含碘物质）、渗透毒性及粘滞度相关毒性。《碘对比剂血管造影应用相关不良反应中国专家共识》中也指出，动物实验表明粘滞度是碘对比剂引起的急性肾损伤（contrastinducedacutekidneyinjury，CIAKI）发病的一个主要因素。在选择低渗或等渗对比剂的意见中，最新的多篇文献及指南（包括《美国放射学会（ACR）的对比剂手册（2013版）》）均认为低渗和等渗对比剂的肾安全性相当。《碘对比剂血管造影应用相关不良反应中国专家共识》和《碘对比剂使用指南（第2版）》也指出低渗和等渗对比剂的肾安全性相当，二者均推荐使用。
5.降低对比剂总碘含量是减少肾毒性的根本措施
碘对比剂肾毒性包括化学毒性（离子性、含碘物质），渗透毒性及粘滞度相关毒性。离子型对比剂已经不再应用，非离子型的低渗和等渗对比剂由于渗透压和粘滞度各有优势与不足，在肾安全性方面二者相当。另一个重要因素即碘的肾毒性的研究浮上水面。碘是引起化学毒性的主要因素，而且急性肾损伤（CIAKI）属于剂量依赖性的非特异性不良反应。常见的不良反应主要是对肝、肾功能的损害，其中对比剂肾病（contrast media induced nephropathy，CIN）是严重的不良反应之一，仅次于肾灌注不足和肾毒性药物，是引起的医院获得性肾衰竭的第三大主要原因。其发病机制为对比剂以原型通过肾脏排除体外，大剂量对比剂对肾组织有一定毒性，可导致肾功能突然减退，代谢产物在血液蓄积，诱发急性肾损害。
对比剂肾病（CIN）的发生与对比剂的剂量、浓度有直接的相关性，合理选择和应用对比剂对于降低CIN发生率十分关键。减少碘对比剂的用量可以在一定程度上避免此类不良反应的发生。随着MSCT的普及，扫描时间的缩短为减少对比剂总碘含量（对比剂剂量）创造了有力的条件，我们对CT碘对比剂的研究已经走出“等渗与低渗孰优孰劣”的圈子，现在应当把重点放在在符合诊断要求的前提下如何降低对比剂剂量（即总碘含量）方面，因为降低对比剂总碘含量才是减少肾毒性的根本措施。
6.正确认识高浓度对比剂
一直以来我们没有真正认识到高浓度对比剂的优势，相对过分关注了高渗透压和高粘滞度的不足，从负面影响了我们的正确思维，因此没有真正利用它的优势进行增强扫描。在快速扫描的多层螺旋CT时代，对比剂的应用理论有一个转变，就是扫描时间的缩短，使得我们有机会在时间密度曲线（TDC）的更高峰值范围完成扫描。TDC类似于一条抛物线，同样的TDC，如果扫描时间是十几秒，那么起始扫描和结束扫描时的CT值较低。如果只有几秒钟，我们就有机会从更高的CT值起始，在更高的CT值结束，使得强化效果明显提高。由于持续时间短，我们需要的峰值持续时间也可以缩短，对比剂总的用量就可以减少，就可以在不增加甚至减少对比剂总含碘量的前提下应用高浓度对比剂。
我们采用不同浓度的对比剂在MSCT上做了以下实验：根据对比剂用量及种类分为两组，常规浓度组用300mgI/ml对比剂100ml，生理盐水30ml，总碘含量为30g；高浓度组用400mgI/ml对比剂60ml，生理盐水30ml，总含碘量只有25g。注射速率均为4ml/sec。采用阈值激发扫描。结果显示腹主动脉分支（包括腹腔干、肝总动脉、脾动脉、肠系膜上动脉及双侧肾动脉）的CT值测量，高浓度组均高于常规浓度组80HU以上。
多篇文献的研究结果与我们相同，认为低剂量（和/或低流率）高浓度对比剂的增强效果优于大剂量（和/或高流率）低浓度对比剂。由此可见，在扫描时间短的前提下，应用高浓度对比剂，可以在减少总碘含量的前提下，明显提高增强效果。其理论基础就是与常规浓度对比剂相比，高浓度对比剂可以明显提高TDC的峰值。因此，我们有理由在扫描时间明显缩短的MSCT时代，大力推荐高浓度对比剂的应用。因为其不仅能提高增强效果，还可以降低总碘含量的摄入。
7.门静脉增强的特殊性
门静脉的增强在肝病的诊断中具有极其重要的价值，了解门静脉增强的特殊性，有利于在评价肝病的增强扫描中更恰当的应用对比剂。动脉增强的要点是提高TDC的峰值，因为对比剂从左心室射出直达各动脉分支，对比剂浓度、总含碘量（对比剂总量）、注射速率等因素对其的影响已有大量文献。门静脉的增强与动脉系统的增强机制完全不同，因为门静脉内的对比剂是来自其属支（肠系膜上下静脉、脾静脉等）回流的蓄积。所以，对比剂浓度、总含碘量（对比剂总量）、注射速率对门静脉增强的影响必须单独研究。
A.Marchiano等和TozakiM等分别用300/400mgI/ml、300/370mgI/ml两组病例做实验，发现在注射速率一样的前提下，高浓度与相对低浓度对比剂组门静脉的增强幅度无明显差异，得出了对比剂的总碘含量决定了门静脉强化程度的结论。我们进行了一组门静脉成像的实验，结果表明在碘含量相同的前提下，不同对比剂浓度、不同注射速率对门静脉强化程度无影响。而不同碘含量的对照有显着差异，结论与以上两篇文献相同。由此可见，在当今推崇低对比剂用量的同时，要注意门静脉强化规律的特殊性，在强调门静脉强化的扫描中，不要轻易降低对比剂的总碘含量，否则可能无法得到满意的结果。
原始出处：
赵兴汉，王涛.CT血管内对比剂应用的研究.医学影像学杂志.2016.
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