钆特酸葡胺与钆喷酸葡胺在肝脏血管增强效能中的对比研究

2017-12-11王琳琳程敬亮王斐斐

中国医学计算机成像杂志 2017年5期

王琳琳程敬亮* 王斐斐艾涛

王琳琳1程敬亮1*王斐斐1艾涛2

目的：通过对比钆特酸葡胺（Gd-DOTA）与钆喷酸葡胺（Gd-DTPA）在肝脏血管中的应用，观察两种对比剂的MRI增强效能。方法：收集我院2016年11月-2017年2月期间参与肝脏血管增强受试者146例，其中Gd-DOTA组81例，男性67例，女性14例，年龄26～74岁，平均年龄52．53 ±10．73 岁；Gd-DTPA组 65例，男性41例，女性24例，年龄27～86岁，平均年龄52．16±10．89岁。所有受试者均在同台机器进行、应用相同序列，采用Siemens Skyra 3．0T智多星DOT技术行肝脏MRI平扫及动态增强扫描，分别测量肝脏动态增强过程中蒙片、动脉期、门脉期、延迟期各期图像的噪声及肝动脉、门静脉、腹主动脉的信号强度，计算得到信噪比、对比噪声比。并对整体图像质量与增强效果进行评分。结果：Gd-DOTA组腹主动脉在肝脏动态增强动脉期、门脉期、延迟期的SNR、CNR均高于Gd-DTPA组（P值分别为0．544、0．508；0．940、0．962；0．496、0．553），两者差异无统计学意义；Gd-DOTA组门静脉在肝脏动态增强动脉期、门脉期、延迟期的SNR、CNR值分别高于Gd-DTPA组（P值分别为0．494、0．383；0．766、0．766；0．535、0．654），两者差异无统计学意义。Gd-DOTA组肝动脉在肝脏动态增强动脉期、门脉期、延迟期的SNR、CNR 值分别高于 Gd-DTPA 组（P值分别为 0．790、0．920；0．443、0．236；0．338、0．248），但两者差异无统计学意义。两组在图像质量与增强效果评分上无明显统计学差异，P值均＞0．05。结论：Gd-DOTA在肝脏血管动态增强各期的信噪比、对比噪声比均非劣于Gd-DTPA。

钆特酸葡胺；钆喷酸葡胺；肝脏；血管；磁共振成像

MRI对比剂作为医学影像诊断的重要成像辅助手段已经被广泛的应用于临床，常应用于血管造影、MRI增强检查。目前，临床上常用的MRI对比剂为含钆的螯合物，分为离子型和非离子型、大环类和线性［1］。Gd-DTPA是最早应用于临床、且应用较广的钆离子对比剂。而Gd-DOTA是一种新型的离子型大环类结构的钆对比剂，本文旨在通过对比研究Gd-DOTA与Gd-DTPA两种对比剂在肝脏血管中的增强效能，以评价Gd-DOTA在肝脏MRI血管增强中非劣于Gd-DTPA。

方法

1．一般资料

收集2016年11月-2017年2月间参与肝脏血管增强受试者146例，所有受试者采用随机、开放、非干预性研究方法，性别不限，年龄≥2岁的儿童及成年人，其中Gd-DOTA组81例组，男性67例，女性14例，年龄26～74岁，平均年龄52．53±10．73岁；Gd-DTPA组 65例，男性41例，女性24例，年龄27～86岁，平均年龄52．16±10．89 岁。所有受试者排除有严重肾功能障碍、对钆剂有药物过敏反应者；排除患有幽闭恐惧症、安装心脏起搏器等MR检查禁忌证患者；检查前3～5d内未使用过其他MRI对比剂或48h内未接受过其他对比剂检查。本研究获得本院伦理委员会批准，所有受试者检查前已被告知并签署知情同意书。

2．检查方法

所有受试者均在同一台机型西门子Siemens Skyra 3．0T磁共振进行扫描，应用相同序列，并采用西门子智多星DOT技术进行肝脏MRI平扫及动态增强扫描。平扫包括冠状位T2WI、轴位T2WI-fsdixon、轴位T1WI正反相位、DWI及T1WI vibe轴位增强检查。扫描参数平扫T1WI正反相位序列（TR 4．6，TE 2．5，FOV296×380，层厚 3mm）；T2WI-fs-dixon（TR 5976．3，TE 83，FOV380×380，层厚 5mm）；DWI序列（TR 6000，TE 56，FOV324×399，层厚5mm）；T1WI增强vibe序列（TR 3．6，TE 1．4，FOV300×370，层厚 3mm）。增强检查采用高压注射器经右侧肘静脉注射钆对比剂，对比剂用量按0．2ml/kg体重计算，对比剂注射完后连续注射20ml生理盐水，对比剂及生理盐水的注射速率均为 2．5ml/s。

3．图像后处理

所得图像均在西门子syngo．via后处理工作站进行数据后处理，每位受试者图像分别于肝脏MRI蒙片、增强后动脉期、门脉期、延迟期选取肝动脉、门静脉、腹主动脉的最大层面作为兴趣区，测量信号强度及同层面背景噪声，每个兴趣区测量三次，取其平均值。计算得到信噪比、对比噪声比。信噪比（SNR）：SNR=SIregion/SIbackground；对比噪声比 (CNR)：CNR=（SIpost-SIpre）/SDnoise。

4．图像质量评价

由2名有经验的放射科医生在扫描序列与对比剂未知的前提下对所有受试者的图像质量与增强效果进行盲法评分。参考相关文献［2］采用0～4分的等级评价标准并加以改进：0分=伪影严重影响肝实质结构，增强效果无，图像无法诊断；1分=伪影部分影响肝实质结构，增强效果低，能提供部分诊断信息；2=伪影轻度影响肝实质结构，增强效果较好，无诊断信号丢失；3=肝实质结构清晰显示，增强效果显著，无伪影，诊断信息清晰明确。评分为1、2、3分的图像可进行数据处理分析，评分为0分的受试者从研究中剔除。

5．统计学方法

利用SPSS17．0统计学分析软件进行数据分析。计量资料以（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验，P＜0．05差异有统计学意义。

结果

1．Gd-DOTA组与Gd-DTPA组图像质量与增强效果评分

Gd-DOTA组与Gd-DTPA组在图像质量与增强效果评分上两组之间无明显统计学差异，P值均＞0．05（表 1）。

2．Gd-DOTA组与Gd-DTPA组腹主动脉、门静脉、肝动脉在肝脏动态增强动脉期、门脉期、延迟期的SNR、CNR 对比分析

Gd-DOTA组腹主动脉、门静脉、肝动脉在肝脏动态增强动脉期、门脉期、延迟期的SNR、CNR均高于Gd-DTPA组，但两者差异无统计学意义（见表2～4），Gd-DOTA组SNR、CNR非劣于Gd-DTPA组。

讨论

磁共振成像是一种能够对临床多学科疾病进行有效诊断与鉴别诊断的影像学检查方法， MR对比剂是指在人体器官和结构缺乏自然对比的情况下，以医学成像为目的将某种特定物质通过某种途径引入人体器官内部或其周围，以改变机体局部组织的影像对比度，能使某器官或组织的图像与其周围结构或组织的图像产生差别的物质，它在疾病的诊断和治疗方面发挥着重要的作用，有利于病变的检出及定性。磁共振成像技术是 20 世纪 80 年代发展起来的一项先进的医学诊断技术，已广泛应用于临床诊断，其中 30%以上的诊断都需要用到磁共振成像对比剂［3］。

表1 Gd-DOTA组与Gd-DTPA组图像质量与增强效果评分

表2 Gd-DOTA组与Gd-DTPA组腹主动脉SNR与CNR

表3 Gd-DOTA组与Gd-DTPA组门静脉SNR与CNR

表4 Gd-DOTA组与Gd-DTPA组肝动脉SNR与CNR

磁共振对比剂是通过改变体内局部组织内水分子的弛豫时间来间接改变MRI组织信号，以此实现对比增强效果，其本身不会产生信号[4]。按对比剂作用机制，通常将MRI 对比剂分为顺磁性、铁磁性和超顺磁性[4]。目前，主要用于临床的MR对比剂为顺磁性和超顺磁性。顺磁性或超顺磁性对比剂，能同质子发生磁性的相互作用，进入人体后会引起纵向弛豫速率（1/T1）的改变，亦称为阳性对比剂。当前临床上最常用的T1WI增强对比剂是钆螯合物。钆螯合物作为阳性对比剂，主要通过缩短病变组织T1弛豫时间而达到T1 增强的效果［5］。自20世纪80年代末，顺磁性MR对比剂钆喷酸葡胺第一次应用于脑部影像学检查，并显著提高了MRI诊断脑部疾病的敏感性和特异性，顺磁性对比剂作为MR对比剂已广泛应用于临床。

本研究是一项前瞻性、随机、开放性的非干预性临床观察研究，采用随机对照的研究方法，定量地分析比较钆特酸葡胺与钆喷酸葡胺对肝脏血管的增强效果。本研究选择国内临床最常用且非常安全的顺磁性对比剂Gd-DTPA［6］作为对照组，其是线形分子结构的离子型磁共振对比剂，临床已经证实其有效性。从我们的研究结果可以看出，两组对比剂在图像质量与增强效果评分上无明显统计学差异，但在定量分析上，Gd-DOTA组在相同对比剂浓度下(0．1 mmol/kg)，腹主动脉、门静脉及肝动脉分别在肝脏动态增强的动脉期、门脉期、延迟期各期血管的增强效果均优于钆喷酸葡胺，两者的肝脏血管增强效果在统计学上无明显差异，说明应用同样浓度的钆特酸葡胺亦可以达到同样的增强效果，甚至其增强效果优于Gd-DTPA。MRI对比剂的有效性体现为弛豫率，弛豫效能越大，一定浓度对比剂对信号强度的增强作用也越明显。钆特酸葡胺作为一种顺磁性对比剂，在磁场中可形成磁矩。相对较大的磁矩可增强附近的水中质子的弛豫率，以此增强组织信号强度。本研究结果显示，相同浓度下的钆特酸葡胺的弛豫率在一定程度上大于Gd-DTPA，因此可获得更佳的血管增强效果。

钆特酸葡胺作为一种顺磁性对比剂是我国国产的第一个大环状结构、不与蛋白质结合的钆类复合物，具有很高的动力学和热力学稳定性，是目前为止稳定性最高的稀土配合物，因而当需要对比剂在体内滞留较长时间时，它更具吸引力，受到了很大的关注，在国内已经上市，上市前均已进行药物有效性与安全性研究。2006 年底美国 FDA发出警告，含钆对比剂会提高严重肾功能不全患者肾源性系统纤维化的风险[7-8]，临床研究表明大环状分子结构比线形分子结构更稳定地结合钆原子，避免钆原子游离沉积在人体组织内，故其发生的肾源性系统纤维化的风险更低，因此，更适合作为MRI对比剂应用于临床。本研究的局限性在于缺乏自身对照研究，对患者血液进行药物安全性评估方面，将进一步进行统计、研究。

总之，本研究结果显示，国产 Gd-DOTA在肝脏血管动态增强扫描中对各观察血管的增强效果理想，其大环状分子结构更加稳定，可在临床中推广应用。

[ 1 ]艾飞, Runge VM, Morelli JN,等. 钆特醇及钆喷替酸葡甲胺在1.5、3.0T MR下鼠脑胶质瘤模型增强扫描中的应用比较研究.中华放射学杂志，2010，44：1197-1203

[ 2 ]Colosimo C, Demaerel P, Tortori-Donati P, et al. Comparison of gadobenate dimeglumine (Gd-BOPTA) with gadopentetate dimeglumine (Gd-DTPA) for enhanced MR imaging of brain and spine tumours in children. Pediatr Radiol, 2005, 35: 501-510

[ 3 ]Caravan P1, Ellison JJ, McMurry TJ, et al. Gadolinium(III) chelates as MRI contrast agents: structure, dynamics, and applications. Chem Rev, 1999, 99: 2293-2352

[ 4 ]肖研,吴亦洁,章文军,等.磁共振成像对比剂的研究进展.分析化学，2011, 39: 757-764

[ 5 ]Gerretsen SC1, le Maire TF, Miller S, et al. Multicenter, doubleblind,randomized, intraindividual crossover comparison of gadobenate dimeglumine and gadopentetate dimeglumine for MR angiography of peripheral arteries. Radiology, 2010, 255:988-1000

[ 6 ]周诚，杨正汉，叶晓华. C T、M R功能成像在肝脏病变的应用进展. 中国医学计算机成像杂志，2004，10：329-337

[ 7 ]Grobner T1. Gadolinium—a specific trigger for the development of nephrogenic fibrosing dermopathy and nephrogenic systemic fibrosis?. Nephrol Dial Transplant,2006, 21: 1104-1108

[ 8 ]High WA1, Ayers RA, Chandler J, et al. Gadolinium is detectable within the tissue of patients with nephrogenic systemic fibrosis. J Am Acad Dermatol, 2007, 56: 21-26

Comparative Study of Enhancement efficiency of Gd-DOTA and Gd-DTPA in the of Hepatic Vascular System

WANG Lin-lin1, CHENG Jing-liang1, WANG Fei-fei1, AI Tao2

Purpose:To observe the MRI enhancement efficiency of Gd-DOTA and Gd-DTPA in the blood vessels of the liver.Methods:One hundred and forty-six cases underwent liver enhanced MRI exams were collected in our hospital between November 2016 to February 2017. There were 81 cases in Gd-DOTA group, 67 were males and 14 were females, their age ranged 26-74 years (average age 52.53±10.73years); There were 65 cases in Gd-DTPA group,41 were males and 24 were females, their age ranged 27-86 years (average age 52.16±10.89 years); All the patients were performed liver MRI and dynamic enhancement scan using Siemens Skyra 3.0T multi-star DOT technique.The noise of the images of mask, arterial phase, portal period, delayed period of the liver and the signal intensity of hepatic artery, portal vein, abdominal aorta was measured, the signal-to-noise ratio (SNR) and the contrast noise ratio(CNR) were calculated. And the overall image quality and enhancement effect were scored.Results:The SNR and CNR of abdominal aorta in Gd-DOTA group were significantly higher than those in Gd-DTPA group in the arterial phase, portal phase, delayed period (P values were 0.544, 0.508; 0.940, 0.962; 0.496, 0.553), there was no significant difference between these two groups. The SNR and CNR of portal vein in Gd-DOTA group were significantly higher than those in Gd-DTPA group in arterial phase, portal phase, delayed period (P values were 0.494, 0.383,0.766,0.766,0.535, 0.654), there was no significant difference between the two groups. The SNR and CNR of hepatic artery in group Gd-DOTA were significantly higher than those in Gd-DTPA group in the arterial phase, portal phase,delayed period (P values were 0.790, 0.920,0.443, 0.236,0.338, 0.248), there was no significant difference between the two groups. There were no statistical significant differences in image quality and enhancement scores between the two groups, P values were all above 0.05.Conclusion:The SNR and CNR of the images of liver dynamic MRI enhancement with Gd-DOTA are not inferior to those with Gd-DTPA.

Gd-DOTA ; Gd-DTPA ; Liver; Blood vessels; MRI

R814.42

1006-5741（2017）-05-0418-04

中国医学计算机成像杂志，2017，23：418-421

1 郑州大学第一附属医院磁共振科

2 华中科技大学同济医学院附属同济医院

通信地址：河南省郑州市建设东路1号，郑州市450052

程敬亮（电子邮箱： cjr.chjl@vip.163.com）

Chin Comput Med Imag，2017，23：418-421

1 MRI Department of the First Affiliated Hospital, Zhengzhou University

2 Department of Radiology, Tongji Hospital, Medical College, Huazhong University of Science and Technology

Address: 1 Jianshe East Rd, Zhengzhou 450052,P.R.C.