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发布时间:2020-08-19 01:45:52

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作者:李坤成

出版社:人民卫生出版社

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磁共振成像对比剂的临床应用

磁共振成像对比剂的临床应用试读:

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图书在版编目(CIP)数据

磁共振成像对比剂的临床应用/李坤成主编.—北京:人民卫生出版社,2016

ISBN 978-7-117-23081-0

Ⅰ.①磁… Ⅱ.①李… Ⅲ.①核磁共振成象-诊断-药物 Ⅳ.①R445.2②R981

中国版本图书馆CIP数据核字(2016)第192398号人卫智网 www.ipmph.com 医学教育、学术、考试、健康,购书智慧智能综合服务平台人卫官网 www.pmph.com 人卫官方资讯发布平台

版权所有,侵权必究!磁共振成像对比剂的临床应用

主  编:李坤成

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地  址:北京市朝阳区潘家园南里19号

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排  版:人民卫生电子音像出版社有限公司

制作时间:2017年6月

版 本 号:V1.0

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标准书号:ISBN 978-7-117-23081-0

策划编辑:吴超

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编辑委员会名单

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孙学进 昆明医科大学第一附属医院

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张敏鸣 浙江大学医学院第二附属医院

赵香田 郑州大学第一附属医院

赵英杰 福建中医药大学附属厦门市中医院

朱 铭 上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心

朱明旺 首都医科大学三博脑科医院

主编简介

李坤成 医学博士、主任医师、二级教授,首都医科大学医学影像学系主任,宣武医院医学影像部和放射科主任。专长神经影像学和心血管影像学,主要在比较影像学、医学影像数字化(主要是PACS和CAD等)和质量控制等3个方向开展研究工作。

任中华医学会放射学分会副主任委员,《中国医学影像技术》杂志主编;《中华放射学杂志》《中国CT和MR杂志》《临床放射学杂志》《中国临床影像学杂志》和《磁共振成像》杂志副主编;《中国医疗设备》等4种杂志的常务编委;《首都医科大学学报》等20种杂志的编委;美国《Clinical Imaging》杂志名誉主编(Honorary Editor)。

任美国宾夕法尼亚州立大学医学中心客座教授(Visiting Professor)。享受政府特殊津贴,被评为“卫生部突出贡献专家”、“北京市领军人才”。任北京市医学影像质量控制和改进中心主任、北京市磁共振成像脑信息学重点实验室主任。前 言

1988年第一种磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)对比剂:钆喷酸葡胺(Magnevist)、商品名马根维显投入临床使用。从此对比增强磁共振成像(contrast-enhanced-MRI, CE-MRI)成为疾病诊疗的重要影像学检查手段。伴随MRI技术发展,MRI对比剂也从仅有细胞外间隙非特异性对比剂(以钆对比剂为代表),扩展至组织或器官特异性对比剂,乃至MRI分子成像对比剂。目前MRI对比剂临床应用几乎涉及人体各系统(包括中枢神经系统、心血管系统、乳腺、肺、胃肠道、泌尿生殖系统、骨肌系统和淋巴系统,甚至皮肤)检查,CEMRI已经在全国大中型医院普及应用,但是应用过程中还存在各种问题,广大同道急需一本专著以指导临床工作。中华医学会继续教育部策划《磁共振成像对比剂的临床应用》一书的编写,由本人组织一批学有专长的专家,针对临床问题、对相关知识和经验进行整理、总结,完成编著任务,旨在为影像学医师提供一本指导临床的实用工具书,并推动本专业继续教育工作,最终使更多患者受益。

参加本书撰写的各位编者在目前医疗、教学和科研工作压力越来越大的情况下,尽心尽力地完成各自的编写内容,本人对他们的贡献表示敬意和感谢!参与本书编写的还有:郑州大学第一附属医院磁共振科赵香田、王斐斐医师(第三章第一节);第二军医大学附属长海医院放射科刘崎医师(第三章第二节);浙江大学医学院第二附属医院放射科张佩佩医师(第三章第三节——脑灌注部分);首都医科大学附属北京安贞医院放射科濮欣医师(第三章第三节——肺灌注部分);中山大学附属肿瘤医院影像与微创介入中心耿志君医师(第三章第三节——肝脏灌注部分);中山大学附属第二医院放射科成丽娜医师(第三章第三节——肾脏灌注部分);苏州大学附属第一医院放射科马新星医师(第五章第二节);同济大学附属上海市肺科医院影像科邢彦粉、杨洋医师(第五章第三节);昆明医科大学第一附属医院放射科李宗芳、莫茵医师(第五章第七节)。首都医科大学宣武医院放射科曹丽珍医师对本书的组织联络、校对等工作付出大量心血。中华医学会继续医学教育教材编辑部左力主任、李爱妮老师在本书编写组织联络工作中作出重要贡献,在此对他们一并致谢!

由于笔者水平有限,错误及不当之处在所难免,敬请读者批评指正。中华医学会放射学分会副主任委员首都医科大学宣武医院李坤成2016年7月第一章 磁共振成像对比剂的历史发展及展望第一节 磁共振成像对比剂发展简史

磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)含钆对比剂(gadolinium-based contrast agent,GBCA)钆喷酸葡胺(gadopentetate dimeglumine,商品名称马根维显问世于1988年。此后,陆续有另外8种钆螯合物被开发及临床应用,范围包括中枢神经系统、腹部、乳腺、心脏和骨盆等全身各部位,目前MRI钆对比剂的安全性及其对比增强(contrast-enhanced MRI, CE-MRI)用于诊断性成像的价值已经被广泛接受和承认。伴随CE-MRI技术的持续进步, MRI检查的敏感性、特异性和准确性均得到不断提高。迄今为止,全球钆对比剂应用次数超过3亿次,近年来,每年应用近3千万人次,而且此数量伴随MRI设备的普及还在不断增加。此外,钆对比剂还能用于疾病疗效的监测,并不断有新型对比剂问世。一、早期对比剂的发展简史

20世纪40年代,菲力科斯·布洛赫(Felix Bloch)、尼古拉斯·布隆伯格(Nicolas Bloembergen)和爱德华·珀塞尔(Edward Purcell)发现磁共振(nuclearmagnetic resonance,NMR)现象。直到1973年,保罗·劳德伯(Paul Lauterbur)和彼得·曼斯菲尔德(Peter Mansfield)才首次报道使用梯度磁场产生磁共振图像,并因此获得2003年度诺贝尔物理或医学奖。1974年,雷蒙德·达迈丁(Raymond Damadian)被授予应用磁共振成像技术检测组织中癌症的专利,后来他制作了首台全身MRI扫描机,并获得人类活体MRI图像。

随后,人们发现顺磁性离子可以改变局部质子的弛豫时间(使器官或身体某部位的可视性增加),在20世纪70年代后期,科学家开展应用顺2+磁性离子络合物作为磁共振对比剂的研究,起初应用二价锰(Mn)化3+合物和三氯化铁(Fe)进行动物实验。而以朗格(Val Runge)为首的研2+3+究小组还研究了多种顺磁性离子,包括二价铜(Cu)、三价铁(Fe)、3+2+3+三价铬(Cr)、二价锰(Mn)和三价钆(Gd)。朗格在1982年北美放射学会(Radiological Society of North America,RSNA)年会上报道了他们的研究结果,提出了一些性能相对稳定的复合物,这些复合物可作为MRI口服或静脉注射对比剂在临床上使用。同期,德国的汉斯-约阿希姆·魏曼(Hans-Joachim Weinmann)领导一个研究组已经明确三价钆是改变T弛豫时间最有效的顺磁性离子(具有增强效果),并开始将之开发1为稳定的钆喷酸葡胺化合物,继而推出二乙基三胺五醋酸(DTPA)螯合物商品。魏曼研究组与其他中心进一步开展临床研究合作,其中包括朗格和和罗伯特·布莱奇(Robert Brasch)。1984年,郎格由于发现钆喷酸葡胺增强用于MRI脑成像检查,被提名戴克奖。魏曼随后在美国放射学杂志(American Journal of Radiology,AJR)发表了开创性论文,论述了钆喷酸葡胺的特性和初步临床应用结果,这是自2008年起,AJR杂志发表被引用频次最高的文章。

1983年11月10日,一位人类志愿者参加临床Ⅰ期药物试验,在柏林首次应用钆喷酸葡胺使膀胱壁均匀增强。在报道人类钆喷酸葡胺药代动力学和第一组病例后不久,研究组于1985年进一步开展临床试验,1988年钆喷酸葡胺被批准在美国、德国和日本临床使用,这是世界上第一个被批准临床应用的MRI钆对比剂。二、钆对比剂的作用模式和药理学

钆属于稀土金属,具有稳定的不成对电子,形成强磁矩,通过缩短周围水质子的T(纵向)和T(横向)弛豫时间,间接产生信号增强作用。对12比剂缩短弛豫时间的效率被称为弛豫率,后者依赖于周围三价钆离子的配位体,并受温度、磁场强度和组织环境(水、血浆或血液)的影响。各个国家批准钆临床应用的剂量有所不同,但是其剂量范围在0.1~0.3mmol/ kg之间。小剂量钆剂以缩短T弛豫时间为主,在T加权像上11*的增强表现为高信号,而较大剂量则以缩短T弛豫时间为主,在T或T222加权像上呈低信号。经静脉注射后,钆对比剂可快速经血液循环到达全身血管,然后快速从血管进入血管外间隙。通常钆对比剂在体内几乎不被代谢,以原型从肾脏迅速排出体外。只有少数几种钆剂例外,包括钆塞酸(gadoxetic acid)、钆贝酸盐(gadobenate)和钆磷维塞(gadofosveset),这些对比剂部分经肝胆系统排出体外。不同钆剂的理化性质见表1-1-1。

由于三价钆具有毒性,它们必须与有机配体螯合才能形成含钆造影剂,后者根据分子形态分为线状和大环状两种结构。具有线性结构的钆对比剂有:钆喷酸葡胺,钆塞酸(Primovist/Eovist),钆磷维塞(Vasovist/Ablavar),钆贝葡胺(即莫迪司,MultiHance),钆双胺(即欧乃影,Omniscan),钆弗塞胺(即欧浦迪,Optimark),这类钆对比剂的钆离子被聚氨基羧酸骨干环绕但未被完全封闭。而大环类螯合物对比剂如钆布醇(即加乐显, Gadovist),多它灵(Dotarem)和钆特醇(即普海司,ProHance)等,这些对比剂的钆离子被周围预先组织好的“刚性”笼子所包绕。钆对比剂的结构决定其稳定性以及活体内稳定性的维持。一项体外研究显示,线性结构的钆对比剂(以钆喷酸葡胺为代表)培养15天后,释放出大量游离钆,而大环结构钆对比剂(包括钆布醇、钆特酸和钆特醇)检出的游离钆均未超过0.1%。注入人体的钆对比剂大部分在几天内排出体外(即使肾功能受损患者亦是如此),例如:正常人钆布醇的半衰期为90分钟,而肾脏疾病患者的半衰期为7~26小时。三、磁共振成像对比剂的特性3+

除三价钆(Gd)外,其他可用于MRI对比剂的顺磁性离子还有二价2+锰(Mn)和氧化铁化合物。目前,临床上大约25%的MRI检查使用对比剂,主要用于颅脑、脊柱、磁共振血管成像(magnetic resonance angiography,MRA)、腹部、胸部和心脏MRI检查。

临床应用最广泛的5种钆对比剂是:钆特酸(Gadotericacid,1989),钆特醇(Gadoteridol, 1992),钆双胺(Omniscan,1993),钆布醇(Gadavist或 gadobutrol,1998)和钆弗塞胺(Optimark,1999),主要经肾脏排除;而钆贝酸盐(Multihance或Gd-BOPTA,1998年)和钆塞酸(Primovist,2005)是两种与之药代动力学特性不同的钆对比剂,它们可以不同程度地被肝细胞摄取,并部分经胆汁排泄,而使肝实质强化,并显示胆道。第三种对比剂主要包括钆磷维塞(Gadofosveset)和超微超顺磁性氧化铁(ultra-small superparamagnetic iron oxide,USPIO)颗粒经静脉注射在血管内存在时间较长,可作为MRA对比剂。表1-1-1 含钆对比剂推荐剂量及其特性

由于不同钆对比剂的弛豫效能和局部组织浓度不同,其缩短弛豫时间的作用差异较大。钆布醇具有高浓度和高弛豫率的特点,其增强能力更强,迄今为止,它是唯一浓度达到1.0M的钆对比剂,为其他对比剂的2倍,其缩短T弛豫时间作用最强(表1-1-1)。1四、磁共振成像对比剂的安全性

与临床常用药物(止疼药或抗生素)相比,钆对比剂发生不良反应的几率很低。2006年,托马斯·格勒布纳(Thomas Grobner)首先报道了钆对比剂与肾源性系统性纤维化(nephrogenic systemic fibrosis,NSF)的关系,认为这是钆对比剂引起晚期肾病患者罕见的致命性不良反应。拜耳公司迅速开展针对性研究(包括基础性体外试验、毒理学和药理学动物实验等),公开发表了一批论文和会议摘要。美国食品和药品管理局(Food and Drug Administration,FDA)于2009年12月召开“心血管和肾脏药物及药物安全和风险管理咨询委员会的联合会议”,并引用该研究数据。欧洲药品管理局(European Medicines Agency,EMA)和欧洲泌尿放射学会(European Society of Urinary Radiology,ESUR)随后出版了关于钆对比剂安全性指南,把大环钆对比剂归类为诱发NSF风险较小药物,并提出以下降低NSF发生率的措施:对有风险患者避免应用钆对比剂、减少对比剂用量和使用大环类钆对比剂。应该指出,有一项正在进行的钆布醇在肾功能受损患者应用安全性研究,发现纳入该研究的928例患者均无证据表明发生了NSF。第二节 对比增强磁共振成像临床应用的重要进展一、中枢神经系统

很多钆对比剂早期研究表明,肿瘤、炎症或感染病灶的局部血-脑屏障破坏是导致病灶强化的原因。钆对比剂(gadolinium-based contrast agents,GBCAs)增强扫描能区分强化肿瘤与不强化的瘤周水肿。与其他影像检查方法(包括CT)相比,CE-MRI显示病灶更加清晰,图像质量更佳,已经成为检出中枢神经系统肿瘤的主要影像方法(图1-2-1),为病变定位、分类、良恶性分级、确定活检部位、制订诊疗计划,以及监测疗效提供了更有价值的信息。应用高弛豫率对比剂、高场强设备(3T甚至更高)进行动态扫描,使MRI的时间分辨力、空间分辨力和图像质量进一步提高,有助于显示小转移瘤病灶。在中枢神经系统,CE-MRI还用于脑血管病(卒中和脑血管畸形)、炎症、神经变性和感染性疾病的诊断和鉴别诊断。图1-2-1 肺癌脑多发转移瘤

CE-MRI是多发性硬化(multiple sclerosis,MS)患者影像检查的金标准。由于MRI显示脑和脊髓的效果明显优于CT,早在20世纪80年代,MRI增强扫描即开始用于MS。CE-MRI强化病灶提示有炎症活动和血-脑屏障破坏,而常规平扫T加权像(T weighted imaging, TWI)则无222法区分。因此,CE-MRI对监测MS病变活动性和评价治疗效果非常有价值。目前,CE-MRI已经成为MS诊疗指南(McDonald标准)的必要检查方法,该指南问世于2001年,先后于2005年和2010年进行了修订。

1988年,有文献首次报道中枢神经系统灌注加权成像(perfusion weighted imaging,PWI)检查结果。10年后,PWI开始常规用于显示卒中TWI无法识别的低灌注脑区。参照单光子发射体层显像(single 2photon emission computed tomography,SPECT)原理,MRI的PWI检查可获得相对脑血流量(rCBF)、相对脑血容量(rCBV)、平均通过时间(mean transmit time, MTT)和达峰时间(time to peak,TTP)等脑灌注参数,其临床意义已经被确定和验证。目前, PWI检查在临床广泛应用,用于定量评价脑缺血程度和低灌注区,指导再灌注治疗,并评价疗效。

对富血管脑肿瘤也可以进行PWI检查,根据rCBV阈值不仅能区分高分化与低分化肿瘤,还能预测肿瘤的进展和预后。

MTT和TTP的生物学意义尚不十分清楚,但也可用于评估脑肿瘤。若进行动态增强(dynamic contrast enhancement,DCE)和动态磁敏感对比(dynamic susceptibility contrast,DSC)增强扫描则可分别评估血管通透性和新生肿瘤血管。此外,DCE和DSC用于急性脑卒中可区分可逆性与不可逆性脑损伤。PWI技术突飞猛进,具有较高时间和空间分辨力的动态成像能力,评价MS病灶的rCBF和rCBV也展示出光明发展前景。二、心血管系统

CE-MRA问世于20世纪90年代,与数字减影血管造影(digital subtraction angiography, DSA)和CT血管成像(CT angiography,CTA)比较,CE-MRA具有无创伤、无射线辐射危害,能快速评估血管解剖和流速等显著优点。CE-MRA检查需要团注钆对比剂,其团注峰值与数据采集k空间中心同步,即可得到动脉期血液最强信号,无静脉或背景组织干扰,显示血管狭窄和闭塞病变的敏感性和特异性均很高。通常MRA成像速度加快会降低MRI图像信噪比(signal noise ratio,SNR),1995年问世的快速屏气腹部检查技术,使MRA的信噪比提高25%~50%,而对比噪声比提高得更多(60%~120%),该技术与自由呼吸技术比较,运动伪影显著降低。1996年推出的动态成像脉冲序列,利用k空间中心的过采样技术进行数据共享,可提供血流实时动态信息,与屏气技术同用,可使血管轮廓显示得更为清晰。1997年人们进一步发现团注时相适宜可使主动脉与门静脉的信噪比增加一倍。之后涌现出多种半自动团注对比剂检测工具,使CE-MRA图像质量更佳。1998年推出的移床技术推动了MRA的进一步发展,使团注钆对比剂在4或5个扫描野内连续进行,一次扫描即可完成“从头至脚”的全身血管成像。

目前,CE-MRA已经广泛用于外周动脉闭塞或动脉瘤。随成像技术和新型对比剂的不断发展,CE-MRA已经成为除DSA和CTA外,也能完成实时血管成像的影像学检查方法。其主要优点有:无射线辐射伤害、发生对比剂不良反应较轻,不需要进行动脉穿刺插管,损伤极小,特别适用于需要不断复查的患者。近年来发明的k空间中心放射状或螺旋形过采样、压缩感知和贝叶斯(Bayesian)迭代重建技术,可快速完成MRA数据采集,使其临床应用更为简单快速。

1996年,有学者应用兔模型研究钆剂流入和流出的动力学特征,以鉴别梗死与正常心肌组织。在注入对比剂10~20分钟后实施MRI扫描,梗死心肌表现为显著强化,被称为“延迟钆剂增强”或“晚期钆剂增强”。对左心室功能不全患者,延迟强化是评价心肌活性的快速、准确方法。Kim和Gerber等首次发现,再灌注后心肌收缩功能改善的可能性与心肌梗死面积呈负相关,而后者由治疗前CE-MRI晚期增强的透壁程度所决定。晚期钆剂增强也是检测心肌瘢痕、心肌纤维化及心肌炎的准确手段。

针对拟诊冠心病人群,可进行MRI心肌灌注成像检查。对比观察静息与负荷心肌动态灌注增强曲线的斜率,可准确检出冠心病。经受试者工作特征曲线分析,发现其诊断重度冠心病的敏感度和特异度分别高达88%和90%。对心脏SPECT、PET、MRI的PWI临床试验结果进行荟萃分析表明,除无电离辐射危害的优势外,MRI诊断冠心病的准确性更高。最近,经大型、前瞻性、多中心临床研究证实,与SPECT相比,联合应用晚期延迟强化与心肌灌注成像,检出冠状动脉疾病具有显著优越性。本研究团队与美国李德彪教授的团队合作,应用3.0 T设备进行增强磁共振全心冠状动脉的临床前期研究,取得了鼓舞人心的结果。如果这项技术取得成功,作为冠状动脉疾病“一站式”MRI心脏检查的重要部分,我们可以一次检查即获得心脏大血管解剖、室壁运动、心脏功能、瓣膜情况、心肌灌注和活性,以及心肌代谢等多种重要信息,实现心脏的“一站式”检查。

如今,心脏磁共振成像因其上述优势,已成为一个标准成像手段。三、腹部

1984年,钆喷酸葡胺增强MRI开始用于腹部检查。结果表明。动态增强MRI对鉴别肝脏、胰腺、肾脏等脏器的良恶性病变具有十分重要的价值。腹部增强MRI检查的主要技术进步是快速屏气和呼吸触发扫描,两者的应用不仅提高了显示病灶的敏感度,而且还减少了呼吸运动伪影。

腹部增强扫描的另一个重大进步是肝细胞特异性对比剂的问世。1991年首次报道肝细胞特异性增强MRI结果,发现二磷酸锰双吡哆醛(即泰乐显,Mn-DPDP)使肝脏间叶组织强化,并经胆道排泄而使胆囊显影。3%~5%的钆贝葡胺(即莫迪司,Gd-BOPTA)经肝脏排泄,经静脉注射莫迪司1~2小时后行延迟扫描,可以显示肝脏增强。

钆塞酸二钠(即普美显,Eovist)属于高特异性肝脏增强对比剂,该对比剂进入人体内,经肝脏和肾脏排泄的比例几乎相等,能更早期(15~20分钟)显示肝脏的特异性增强。早在1991年,魏曼就发表开创性论文,公布钆塞酸二钠的临床前期研究结果,强调其具有与血浆蛋白结合、低毒性和被大鼠肝细胞摄取等特性,并预测其可以作为肝胆成像对比剂,在未来MRI临床应用中发挥重要作用。继之的临床试验进一步肯定其在肝脏MRI检查中的价值,特别对检出肝硬化或局灶性病变具有高特异性。日本肝病协会2010年版指南推荐:在慢性肝脏疾病基础发生的肝细胞癌诊断使用此检查,肯定其临床应用价值。最近,该对比剂在临床应用范围得到扩展,进一步用于胰胆管和胆道成像。此外,普美显还可用于肝病治疗(手术或局部治疗)前后的对比评价和肝功能测定等。

CE-MRI和多排螺旋CT均被证实对肾脏占位具有较高的诊断敏感性和准确性。而MRI增强扫描联合应用灌注和扩散成像检查,对肾脏病变和肾功能评价(MRI肾实质造影)具有独特价值。

用于小肠成像的对比剂增强MRI肠动描记法可达到与CT相似的空间分辨力,并具有更高的软组织对比分辨力,可用于胃肠道肿瘤和炎性疾病的诊断,在鉴别肠道疾病的活动性、监测治疗效果等方面具有光明发展前景。CE-MRI无电离辐射危害,这对需要多次复查的年轻患者尤为重要。

CE-MRI已经成为盆腔恶性疾病的标准影像学检查方法。进行对比增强扫描可以分析肿瘤血供情况,鉴别前列腺和卵巢肿瘤的良恶性。多模态MRI联合动态增强成像(DCE)和其他功能成像(特别是DWI),可大大增强判定肿瘤类型、浸润程度和评价疗效的信心。四、乳腺

1986年首次文献报道CE-MRI用于乳腺病变,指出CE-MRI较传统X线乳腺钼靶摄影和MRI平扫的诊断准确度更高。快速扫描和抑脂脉冲序列的应用,进一步提高了CE-MRI的可靠性。与X线乳腺钼靶摄影比较,CE-MRI对导管原位癌(特别高级别病变)的检出率更高,诊断大多数潜在恶性肿瘤较乳腺钼靶更有优势。分析两者的差异,有学者认为乳腺钼靶检测的微钙化产生于生长缓慢的癌细胞凋亡,而CE-MRI显示的局部微脉管变化可反映侵袭性生长的癌细胞。此外,CE-MRI对明确单侧乳腺癌患者对侧乳腺是否存在癌灶的敏感度很高。对乳腺癌高危人群进行筛选检查时,CE-MRI的乳腺癌检出率高于X线钼靶摄影和超声。

MRI乳腺DCE检查获得的时间-信号强度曲线,在鉴别乳腺肿瘤良恶性方面有重要价值。流出型(Ⅲ型)或平台型(Ⅱ型)曲线是侵袭性乳腺肿瘤的特征性表现,而良性乳腺肿瘤则更倾向表现为信号强度持续增高的Ⅰ型曲线。

目前,CE-MRI作为确定乳腺肿瘤形态及功能特征的标准影像检查方法,被国际社会推荐用于乳腺癌筛查(女性一生中患病风险>20%)、肿瘤分期、指导活检及评估疗效等诸多方面。五、骨骼肌肉系统

由于MRI具有良好的软组织对比度、空间分辨力及多平面成像能力,显示肌肉、骨髓以及病灶十分清楚,因此在问世早期即被用于骨骼肌肉系统的检查。MRI骨骼肌肉检查的适应证主要有肿瘤、感染性疾病及关节损伤三类。CE-MRI为复杂的骨骼和软组织感染提供更多信息(尤其在判断坏死和病变范围方面),并可用于评估关节损伤和术后关节状态。在关节评估方面,除传统MRI检查外,还可进行关节造影成像,后者可分为经静脉注射钆对比剂的间接关节成像和关节内注射的直接关节成像两种方式。伴随MRI场强增高,应用特定线圈和脉冲序列,以及后处理技术进步,MRI图像信噪比(SNR)和软组织分辨力不断提高。近年来,应用MRI进行关节运动动态成像、软骨成像等扩展了MRI在骨骼肌肉系统的应用范围。第三节 对比增强磁共振成像技术的发展趋势及临床挑战

CE-MRI作为无创伤、高效、安全的影像诊断方法,已在全球影像学科普遍应用,并建立标准化体系以便规范化影像判读。人们还在不断进行对比剂临床应用的扩展研究,一次检查可以完成多部位对比增强成像。

MRI技术还在不断发展,除常规MRI扫描外,目前还可获得DWI、DCE、组织弹性成像、磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)等多种模态图像,以更加精确地评估正常和病变组织特征,提高诊断准确性,改善患者预后。多模态MRI检查的诊断效能在许多疾病中都有不凡的表现,特别适用于那些形态学成像时诊断效能不佳的疾病,比如乳腺癌和前列腺癌。此外,MRI与其他影像技术一体化成像(特别是MRI/PET)为未来重点发展方向。在过去10年,PET/CT已经被确立为癌症的影像诊断重要工具,而MRI/PET提供更广泛的形态与功能联合信息,有极大发展潜力。MRI/PET尚需实施更多研究来确定其临床适应证,以确定其诊断能力、技术可行性、实用性,并且致力于不断降低检查费用。

MRI技术的飞速发展和创新对临床医生是一个很大的挑战,而CE-MRI技术亦不断变化,故影像科医师在掌握最新发展的同时,还要确保对护士、技术人员等进行相应培训。针对MRI临床应用需要制订优化扫描方案、确定成像参数、发布图像判读和出具诊断报告等指南。

CE-MRI在疾病筛查中的作用已经成为研究热点。CE-MRI检测肝癌的敏感度和特异度高,并成为筛选乳腺癌高危人群的检查方法。其缺点主要有检查时间过长、费用较昂贵。应用MRI进行疾病筛查时,如何尽量减少脉冲序列,降低检查费用是我们面临的热点问题。第四节 磁共振成像对比剂的发展展望

CE-MRI研究领域不断深入,主要包括以下四个方面。一、磁共振成像新技术

伴随压缩感知、贝叶斯(Bayesian)迭代重建算法等新技术问世,k空间数据采样加速在不降低空间分辨力的前提下,利用较少数据即可获得完整的三维图像。初步研究已证实了上述技术的可行性,例如在3全脑CE-MRA(加速因子>100,分辨力1mm,三维数据集约1帧/秒)图像上,清晰显示脑动脉及其分支,一次屏气或在自由呼吸下完成全心MRI,获取4帧/秒的高分辨力动态肝脏成像。这些技术的应用会使MRI扫描检查时间更短、创伤性更小。二、对比剂

对比剂在未来的MRI检查中必将发挥不可或缺的作用,对比剂的种类及用量也会随知识及技术的发展而不断变化。线圈视野的扩大及MRI主磁场场强的不断增高,在保证图像质量的前提下,使提高MRI成像敏感度和降低对比剂剂量成为可能。由于对比剂注射后分布于全身各处,因此应用一体化线圈可以快速完成更多解剖部位的扫描,注射一次对比剂即可获得更多有价值信息(与单一部位扫描相比)。随着MRI临床应用的不断普及,进一步优化MRI扫描流程,减少重复检查和提高检查效率也是我们关注的热点。三、高弛豫率对比剂

尽管近年来CE-MRI的诊断优势逐渐显现,但对某些病理改变仍然不能全面评估和作出确切诊断,而提高对比剂的弛豫率有助于提高CE-MRI的诊断效能。含钆对比剂增强效果,即T弛豫率取决于钆离子复合1体上的水分子数目(q)、滞留时间(τ)和二次水合球内水分子数目及滞m留时间。

在目前临床应用的磁场强度(0.4~3.0T)范围内,通过调整参数:q=1和τ为10~30ns,使钆螯合物的旋转运动减慢,可提高含钆对比剂m的T弛豫效能。若将q值上调至2,则可进一步提高其弛豫效能,但是钆1螯合物的稳定性会降低。若改变顺磁性原子组与大分子(纳米级)螯合,也可减慢分子旋转运动(提高弛豫效能),但是这些大分子限制了其在人体内的分布(>5~10nm的分子无法在血流中自由移动)。已有学者将钆与白蛋白、葡萄聚糖、树状大分子共价结合,形成大分子配合物,其T弛豫率达到临床常用对比剂的3~5倍。在3T和3T以上磁场中,通过1调整τ(≤1ns)及τ(<2ns)可以使弛豫率达到最大值,但同时水分子滞留Rm时间也会趋近于目前所知的最小值(1ns)。因此,高场强MRI扫描仪提高对比剂弛豫效能的最佳模式可能是与血浆蛋白可逆性稳定结合形成的钆螯合物,周围有二次水球体分子包绕,同时提高q值。需要注意的是,q值的提高应与复合体稳定性相互制约,需要通盘权衡考虑,目前已有在q=2和q=3条件下的相关研究报道。四、高弛豫率对比剂的临床应用(一)靶向成像

显著提高对比剂弛豫率能使对比剂用量大为减少,而组织特异性对比剂(靶向对比剂)则使诊断准确度大为提高,并且此类对比剂已经开始在临床应用,例如能被肝细胞特异性摄取的钆塞酸(gadoxetic acid),被肝脏单核-吞噬细胞系统库普弗细胞吞噬的超顺磁性氧化铁颗粒(super paramagnetic iron oxide particles,SPIO)等。还有一些靶向对比剂尚处于实验研究阶段,例如USPIO可用于动脉硬化斑块成像、显示淋巴结内巨噬细胞活性等。此外,还可以通过顺磁性复合物或超顺磁纳米粒子的单克隆抗体与肿瘤相结合来标记肿瘤。但是,这些组织特异性对比剂的敏感性尚不能满足临床需求,故还需要开发新型高弛豫率组织/疾病特异性对比剂。在此类对比剂中,正在试验的是EP-2104R,其一个分子含4个具有纤维蛋白特异性的钆螯合物,其在1.4T场强下的弛豫率几乎是常规钆对比剂的25倍之多。EP-2104R对纤维蛋白具有高结合力、高选择性和高弛豫特性,使大鼠栓塞性脑卒中模型中颅内血栓处的三价钆离子浓度达到血池浓度的18倍,从而清晰显示血栓。此外,该对比剂用于猪肺栓塞模型,可清晰显示动静脉和心腔内的血栓。(二)监测治疗效果

早期判断疾病进程和治疗效果有助于患者管理,并及时合理调整治疗方案。在应用昂贵治疗方案时,若早期判断治疗无效,及时停止治疗,则可大幅度节约治疗成本。目前,定量DCE和灌注参数被用于评价疗效和监测病情演变的有效指标,尤其在肿瘤和心脏疾病方面发挥较重要作用。例如,PWI图像与肾肿瘤患者酪氨酸激酶抑制剂治疗反应的相关性很高;而根据DCE检查强化病灶的定量动力学参数,可预测三阴乳腺癌患者是否对新辅助化疗有反应。动物实验研究表明,根据肿瘤的定量血流动力学和灌注参数,可预测前列腺癌用索拉非尼治疗1周后的效果。此外,应用新型对比剂进行动态对比增强(dynamic contrast enhanced,DCE)检查能在24小时内早期显示贝伐单抗治疗黑色素瘤内皮细胞通透性的改变。五、总结

自1988年第一种磁共振对比剂钆喷酸葡胺投入临床应用以来,对比增强MRI的发展已经远远超出当时人们的预期,并将持续向前发展。当前,CE-MRI已成为一种非常有价值的检查方法。在应对各种临床挑战中,CE-MRI的新进展必将带来MRI检查的变革,不断造福于广大患者。(李坤成 曹丽珍)参考文献

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