一种短T2效应直肠-阴道MRI对比剂的体外研制

陈小芬, 唐雪, 江长思, 于江波, 朱进, 龚静山

近年来，磁共振成像已常规用于腹部和盆腔的检查，目前高分辨率磁共振成像(high resolution magnetic resonance imaging，HR-MRI)是阴道及直肠肿瘤术前分期的主要检查方法，HR-MRI除了具有较高的软组织分辨率，还可以多角度、多方向及多参数成像，可以更准确地帮助临床医师对肿瘤进行术前分期[1-3]。由于直肠及阴道为含气的空腔器官，直肠内容物(如粪便和气体)可影响对病灶的显示，还易产生伪影。同时空虚的直肠和阴道不利于解剖结构和病变的显示。肠道准备和腔内良好充盈对于观察病变十分重要，同时采用合适的对比剂充盈肠腔或阴道，可减少伪影、提高图像质量[4]。

目前临床对直肠和阴道的磁共振成像检查和诊断过程中常用的填充剂是超声耦合剂。超声耦合剂可排除腔内或肠内容物的影响，适量使用超声耦合剂能够明显提高患者检查的舒适满意度，且能提高MRI图像质量[5]。使用直肠耦合剂充盈法对早期直肠癌的诊断有重要价值[6-7]。采用直肠和/或阴道填充耦合剂进行盆腔MRI，能更清晰地显示解剖结构和病灶，有利于病变的检出和肿瘤术前分期，有较高的临床应用价值[8-9]。但超声耦合剂为一种水性高分子凝胶，在磁共振T2WI上呈高信号，直接影响对病灶的显示；在DWI上会导致T2穿透效应，使得超声耦合剂与扩散受限的人体病变组织的信号相混淆，可能严重影响对直肠或阴道病变的显示。有研究者采用右旋糖酐铁和水配成一定比例的溶液来缩短T2值，作为一种短T2效应的对比剂[10-11]。由于水溶液不适于充盈直肠和阴道，本研究拟将右旋糖酐铁和超声耦合剂按不同比例配制成一种新型的短T2效应对比剂，通过体外实验找出合适的配制比例来消除超声耦合剂的长T2效应作为直肠/阴道充盈对比剂对病变显示的影响。

材料与方法

1.短T2效应对比剂的制作

将右旋糖酐铁口服液(康臣药业)与超声耦合剂按不同比例混合，制备铁浓度分别为0.125、0.375、0.625、1.250、1.875、2.500、3.125、3.750 mg/g的8组短T2效应对比剂。利用振动仪将均质的右旋糖酐铁溶液与均质的超声耦合剂凝胶充分混合均匀，制成不同铁浓度的短T2效应对比剂，此对比剂亦为铁质均匀分布的凝胶状态。

2.短T2效应对比剂的体外MRI

将铁浓度由低到高的8种短T2效应对比剂依次放入8支塑料试管内作为实验组(编号依次为B1～B8)，另外有8支试管分别装入纯超声耦合剂(A1～A8)、8支试管分别装入纯右旋糖酐铁口服液(C1～C8)作为对照组。将A、B、C三组共24支试管放置于同一塑料试管架上(图1a)，将试管架置于水膜上，进行MRI扫描。使用Siemens Magnetom Skyra 3.0T磁共振扫描仪，扫描序列和参数见表1。T2-mapping序列重复扫描50次。

3.统计学分析

在T2-mapping图像上上测量实验组和两个对照组各试管内的T2值。采用单因素方差分析比较实验组不同铁浓度对比剂间T2值的差异。

表1 3.0T MRI扫描序列及参数

结 果

1.短T2效应对比剂在T1WI和T2WI上的信号特点

T1WI显示不同浓度短T2效应对比剂表现为低浓度时[自B1(0.125 mg/g)至B3(0.625 mg/g)]随铁浓度的增加对比剂的信号强度逐渐增高，随后则随着浓度的增加对比剂的信号强度呈下降趋势，至B8(3.125 mg/g)时信号强度与纯超声耦合剂相当(图1b)。T2WI显示随着对比剂内铁浓度的增高其信号强度逐渐下降，在铁浓度为3.125 mg/g以下时，对比剂的信号强度与无信号的背景基本一致(图1c)。

2.短T2效应对比剂在T2-mapping上的信号特点

在50次扫描的T2-mapping图像上，纯超声耦合剂和纯右旋糖酐铁溶液的T2测量值的平均值分别为(773.90±5.04)和(83.00± 3.40)ms；实验组铁浓度由低到高的8种对比剂的T2值的均值分别为(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，随着铁浓度的升高，对比剂的T2值逐渐下降(图1d、2)，不同铁浓度对比剂间T2值的差异有统计学意义(F=53644.11，P<0.001)。

讨 论

本研究所配制的对比剂是临床常使用的右旋糖酐铁口服液与医用超声耦合剂混合所制。右旋糖酐铁口服液是右旋糖酐和铁的络合物，为可溶性铁，用于纠正缺铁性贫血，为临床常用药，在临床使用中常见不良反应为胃肠道相关症状，主要为恶心、呕吐，另外它可一定程度上减少肠蠕动。有研究显示缺铁性贫血患儿服用此药后不良反应出现率7.69%和12.82%[12-13]。右旋糖酐铁口服液仅对牛乳过敏者禁用，其他人群使用均十分安全。医用超声耦合剂为临床超声科常用药，其用途是在超声诊断和治疗操作中充填或涂敷于皮肤-黏膜与探头(或治疗头)辐射面之间，用于透射声波的中介媒质，耦合剂接触完整皮肤不会对皮肤产生刺激作用，而且即使比较长时间接触皮肤也不会引起过敏反应[14]，耦合剂对人体安全、无毒[15]，临床使用过程中偶有患者出现局部皮肤发红、发痒，停用后即消失。

本研究通过右旋糖酐铁溶液与超声耦合剂混合，配制不同铁含量的短T2效应对比剂。右旋糖酐铁是有机三价铁复合物，具有极强超顺磁性，可缩短氢质子的弛豫时间，使T2WI上正常组织的信号强度明显下降[16]。有研究结果表明，不同铁浓度的超顺磁性氧化铁溶液注射入健康大鼠体内后，可使大鼠肝脏的信号下降，随着铁浓度的增加，肝脏在T1WI和T2WI上的信号强度均单向下降[17]。本研究结果表明，当对比剂的铁浓度为3.125 mg/g时，能够使超声耦合剂在T2WI上的高信号降至接近于呈低或无信号改变的背景组织。定量MRI(T2-mapping)结果显示，纯超声耦合剂的T2值为(773.90±5.04)ms，而配制的短T2效应对比剂随着铁含量由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。说明本研究配制的短T2效应对比剂能较好达到抑制对比剂T2高信号，有望在不影响病灶显示前提下，通过充盈直肠或阴道，消除伪影，提高图像质量以及解剖结构的显示。

在直肠癌的HR-MRI检查中，使用超声耦合剂能够提高患者在检查过程中的的舒适满意度，并且能提高MRI图像质量[18]。常规采用超声耦合剂充盈直肠或阴道，虽然能消除肠道内容物产生的伪影和使空腔脏器直肠和阴道扩张利于解剖结构和病变的显示等优点，但其在T2WI上呈显著高信号会影响对病变的显示。为了克服这一缺点，本研究利用右旋糖酐铁溶液的三价铁离子的短T2效应来中和超声耦合剂的长T2效应，这样既利用凝胶具有一定形态和能够注射直接引入阴道和直肠内的特点，又没有长T2效应影响病灶的清晰显示。右旋糖酐铁溶液在MR成像中，T1WI上可呈高信号，这是由于铁浓度较低时使得T1WI呈高信号，可能会影响钆对比剂的增强对病灶显示和血供信息的评价，但是随着铁浓度升高到一定程度，铁顺磁性作用使其信号强度开始降低[10]，而且为液体具有较大流动性，存在和生理盐水一样作为直肠和阴道内对比剂的缺陷。超声耦合剂为凝胶状，相比生理盐水和溶液具有一定的形态，通过将右旋糖酐铁溶液与超声耦合剂混合，制成不同铁浓度的对比剂，本研究结果显示对比剂的T1信号在铁浓度由0.125 mg/g增加至0.625 mg/g时有轻度上升，而后呈逐渐下降的趋势，至3.125 mg/g时其信号降至与纯超声耦合剂相当的程度。本研究结果显示，含铁量为3.125 mg/g的短T2效应对比剂较为理想，既能抑制超声耦合剂长T2效应，又不产生T1WI高信号。本研究配制的短T2效应的对比剂另外一个优点，不必需要肠道准备，注入适当量的呈半固态的凝胶会直接将肠内容物(包括气体和粪便)推离扫描的靶器官区。所利用的右旋糖酐铁溶液与超声耦合剂均为临床较容易获得、价廉、而且允许在体腔内使用的试剂，有望成为直肠/阴道的良好填充剂。

本研究存在以下不足之处：①没有进行在体试验，对比剂在体内的成像效果需要进一步深入研究；②三价铁离子的顺磁效应有可能在一些磁敏感序列上产生顺磁性伪影。