造影剂分类及优缺点

介入放射学是二十世纪七十年代后期迅速发展起来的一门边缘性学科。它是在医学影像设备的引导下，以影像诊断学和临床诊断学为基础，结合临床治疗学原理，利用导管、导丝等器材对各种疾病进行诊断及治疗的一系列技术。

显影剂也称为显影剂或对比剂，是影像医学的成像基础，主要用于血管、体腔的显示。影像医学主要包括X线、X-射线计算机断层成像（CT）、磁共振成像（MRI）、超声等，由于检测原理的不同，对显影剂的要求亦不同，遂造成了显影剂种类多样化。

一、显影剂种类 （一）X线、CT显影剂

目前X射线用显影剂多为含碘制剂。含碘制剂大体分为两大类：离子型与非离子型。

1.离子型显影剂

按结构分为单酸单体和单酸二聚体。单酸单体的代表药物有泛影葡胺（可用于各种血管显影及静脉肾孟显影，用于不同器官时，其浓度亦不同）、碘他拉葡胺等，单酸二聚体的代表有碘克沙酸。 离子型显影剂性质稳定对比良好但溶液属高渗性，患者中毒副反应发生率高，肌体的耐受性差。

2.非离子型显影剂

非离子型显影剂有碘海醇（欧乃派克）、碘异肽醇（碘必乐、碘帕醇）、碘普罗胺（优维显）、碘维索(安射力、碘氟醇）等，非离子型显影剂其渗透性降低甚至接近血浆，毒副反应小，生物安全性大，对神经系统毒性低，副反应发生率低，肌体的耐受性好，可用于各种血管显影及经血管的显影检查。

根据国内外大组病例统计分析，非离子型显影剂静脉注射的毒副反应发生率比离子型减少了76.3%，出现的反应以轻、中度为主，重度发生率减少更加明显。离子型显影剂注射死亡率为1：3000，而非离子型显影剂只有1：250000。静脉注射测试小鼠的半致死量（LD50）表明非离子型显影剂约3倍于离子型显影剂。现非离子型显影剂毒副反应发生率低，生物安全性高，因此提倡使用非离子型显影剂。

（二）MRI显影剂

MRI是一项先进医学影像诊断技术, 利用生物体不同组织在外磁场影响下产生不同的共振信号来成像, 磁共振信号的强弱取决于组织内水的含量和水分子中质子的弛豫时间, 可有效检测组织坏死、局部缺血和各种恶性病变如肿瘤, 并能进行早期诊断, 还能对器官移植等进行监测。

根据磁性中心的不同,MRI显影剂可分为顺磁性物质、超顺磁性物质和铁磁性物质三大类。根据磁性物质的分子大小和颗粒形状不同,又分为小分子顺磁性显影剂、大分子顺磁性显影剂、超顺磁性粒子和铁磁性粒子、纳米结构显影剂等几类。

1.小分子顺磁性显影剂

目前常见的小分子顺磁性显影剂是：Gd-DTPA及其线型、环型多胺多羧类螯合物和锰的卟啉螯合物。Gd3+、Dy3+、Mn2+、Fe3+有较大的有效磁矩,与适当的配体形成稳定的螯合物后,毒性大大降低,且增大了分子体积,是MRI显影剂研究的主要对象。

Gd-DTPA及其线型、环型多胺多羧类螯合物的优点是增加了显影剂的亲脂性能并提高了对靶组织如肝脏的选择性。锰的卟啉螯合物能选择性地富集于肿瘤组织，对肝脏和肾脏MRI信号具有良好的增强效果。但目前常用的小分子顺磁性显影剂多为非选择性的胞外试剂,相对分子质量小,半衰期短,体内信号弱。

2.大分子顺磁性显影剂

大分子顺磁性显影剂包括大分子钆螯合物、生物大分子修饰的钆螯合物、叶酸修饰的钆螯合物、树状大分子显影剂、脂质体修饰的显影剂和含钆富勒烯显影剂等。在体内,大分子的降解及排泄比小分子慢,因而在血管内的停留时间较长。同时,由于分子体积大使其旋转变慢,能显著提高水质子的弛豫速率。因此使用大分子显影剂可以减少用药量,并对全身多部位进行增强检查。由于这些突出的优点,大分子螯合物已成为MRI显影剂研究的热点之一。大分子顺磁性显影剂的水质子弛豫速率较小分子显影剂有较大提高,但低成本、生物相溶性的肿瘤靶向性大分子顺磁性显影剂的研究仍然是一个挑战。

3.超顺磁性粒子和铁磁性粒子

这类显影剂可加速生物体中水质子的弛豫，作用原理：它们可造成磁场不均匀,水分子扩散通过时质子的横向磁化相位发生改变,加速了去相位过程,使得有关质子的T2缩短即T2弛豫增强。超顺磁性氧化铁粒子SPIO是目前研究得较多的磁化率型显影剂,其磁矩远比其他顺磁性物质高,对邻近组织中氢核的弛豫速率起明显的加速作用,用作显影剂时所需剂量很小，但因其水溶性极小,只能采用匀浆或胶体的形式给药。

4.纳米结构显影剂

降低显影剂的用量来降低其对生物体的毒性已成为人们研究显影剂的共识,而把显影剂制备成纳米级成为降低其用量和降低其毒性的一个重要手段。但靶向型纳米粒子在体内的稳定性问题一直是人们关注的焦点之一,因为那些结构复杂且通过非键作用力相连的纳米粒子可能在生物环境下降解,不能实现人们预期的功能。

目前临床应用的显影剂存在用药剂量大、肿瘤靶向性低,有一定的毒副作用等问题。随着MR新成像技术(如MR血管显影、灌注MR、扩散加权MRI等)的迅速发展及其在临床诊断中应用的普及,用于肿瘤诊断的显影剂也越来越受到重视。研制低毒性、低成本、高弛豫速率、靶向性强、体内稳定性好的显影剂是未来的发展趋势。

(三)超声显影剂

超声成像具有无创、实时、动态、可重复检查、携带方便、适用范围广及检查费用低等优点，已成为影像学诊断的首选技术。随着超

声显影剂的应用，超声成像在脏器的组织灌注、炎症检测和肿瘤的定性、定位诊断等方面，取得了更进一步的发展。

超声显影剂，按其构成成分的不同可分为包裹氟碳气体的微泡显影剂和液态氟碳纳米乳剂。

1.微泡显影剂

超声显影技术把特制的微气泡显影剂由外周动脉或周围静脉注人，声场中的微泡有较高的背向散射信号，在血循环内反映了血流的灌注，从而使超声显像效果增强。气体微泡的压缩率是液体及固体颗粒的几个数量级，因此少量的显影剂就能达到较强的显影效果。微泡 显影剂有Optison,FS069,Echogen,SonoVue等，这类显影剂有溶解度低、稳定性好、微泡能够产生较好的谐波信号等特点，能实现心肌显影。

微泡显影剂的发展趋势应具备以下特征:散射性强、衰减性低、在体内有良好的稳定性；微泡与红细胞的大小、分布及流速一致；周围静脉注射后可自由通过肺循环；无毒副作用，不影响组织血流动力学特性。

2.液态氟碳纳米乳剂

与超声微泡显影剂相比，液态氟碳纳米乳剂粒径小，约 100-200 nm，具有更高的体内稳定性及组织穿透力，而且它们只有聚集时，才产生较强的超声回声信号，可降低背景噪声，非常有利于超声分子显

像。但是，液态氟碳纳米乳剂产生的回声信号相对于微泡显影剂仍然比较弱，还有待进一步改善。

二、显影剂前景

在医疗影像市场的时代，便携式超声具有强大的吸引力，超声发展的阻碍之一是造影剂问题，造影剂可大大提高图像质量和诊断效果。对于某些诊断而言，它们将是帮助超声有效竞争MRI、CT的关键因素之一。

超声显影在灵敏度和分辨率等方面都不及MRI与 CT，临床上为了明确某一诊断，常常需要结合磁共振、CT等其他影像技术进行综合分析。然而，目前各种影像技术均使用各自的显影剂进行增强显像，例如，磁共振成像显影剂，根据显像效果使用Gd-DTPA和超顺磁性氧化铁SPIO等；CT 增强扫描采用三碘苯环的衍生物作为显影剂，包括离子型与非离子型两类，为此，患者在短期内需要使用多种类型显影剂，这不仅增加了医疗费用，也加重了机体的代谢负担。因而，显影剂未来的发展方向是寻求能够增强多种模式显像的多模态显影剂，希望通过一种显影剂来实现多种模式显像，从而获得更丰富的影像信息。

像。但是，液态氟碳纳米乳剂产生的回声信号相对于微泡显影剂仍然比较弱，还有待进一步改善。

二、显影剂前景

在医疗影像市场的时代，便携式超声具有强大的吸引力，超声发展的阻碍之一是造影剂问题，造影剂可大大提高图像质量和诊断效果。对于某些诊断而言，它们将是帮助超声有效竞争MRI、CT的关键因素之一。

超声显影在灵敏度和分辨率等方面都不及MRI与 CT，临床上为了明确某一诊断，常常需要结合磁共振、CT等其他影像技术进行综合分析。然而，目前各种影像技术均使用各自的显影剂进行增强显像，例如，磁共振成像显影剂，根据显像效果使用Gd-DTPA和超顺磁性氧化铁SPIO等；CT 增强扫描采用三碘苯环的衍生物作为显影剂，包括离子型与非离子型两类，为此，患者在短期内需要使用多种类型显影剂，这不仅增加了医疗费用，也加重了机体的代谢负担。因而，显影剂未来的发展方向是寻求能够增强多种模式显像的多模态显影剂，希望通过一种显影剂来实现多种模式显像，从而获得更丰富的影像信息。

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