四、钆塞酸二钠

(一)原理
钆塞酸二钠(gadoxetic acid,Gd-EOB-DTPA)是一种钆(gadolinium,Gd)与EOB-DTPA(ethoxybenzyl diethy lenetriam inepentaacetic acid)螯合物的二钠盐,是一种肝胆特异性磁共振对比剂。
Gd-EOB-DTPA是一种新型肝细胞特异性MRI对比剂,商品名为普美显,英文商品名Primovist。于1992年起投入临床试验研究以来,已经历了临床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期试验,于2004年在瑞典首先获得批准后应用于临床,并于2011年7月在中国正式上市。Gd-EOB-DTPA同时具有非特异性细胞外对比剂和肝胆特异性MRI对比剂的特性,并可在一个相对较短的时间窗内完成检查。
Gd-EOB-DTPA是在钆喷酸葡胺(Gd-DTPA)分子结构上添加了脂溶性的乙氧基苯甲基(ethoxybenzyl,EOB)而形成(图1-1-4)。由于具有亲脂性的基团乙氧基苯甲基(EOB),Gd-EOB-DTPA不同于传统的细胞外对比剂,可被肝细胞摄取,并经胆管排泄。静脉注射后,Gd-EOB-DTPA通过肝细胞膜上的有机阴离子转运多肽1(organic anion transporting polypeptide 1,OATP1),从细胞外间隙转运至肝细胞内,然后经胆小管多特异性有机阴离转运体(canalicular multispecific organic anion transporter,cMOAT)或多药抵抗相关蛋白2(multidrug resistance-associated protein 2,MRP2)排泄至胆小管内。由于胆红素也经OATP1受体排泄,因此Gd-EOB-DTPA的胆管排泄取决于整体肝功能。对于肝肾功能正常者,约Gd-EOB-DTPA注射剂量的50%通过肝胆系统排泄。肝细胞对Gd-EOB-DTPA分子的特异性摄取和排泄入胆汁都与转运蛋白谷胱甘肽-S-转移酶存在相关性,是一种非能量依赖的协助扩散转运途径,该配体特异性较低,Gd-EOBDTPA和胆红素都对其有较高的亲和力。谷胱甘肽-S-转移酶具有较强的转运能力,Gd-EOB-DTPA的肝胆系统转运速率与给药剂量线性相关,临床研究中给予最大剂量(100μmmol/kg)时,Gd-EOB-DTPA的肝胆系统转运速率仍未达到饱和的最大速率,且未发现Gd-EOB-DTPA的应用对患者胆红素水平等肝功能数据造成影响。
图1-1-4 Gd-EOB-DTPA分子结构式与Gd-DTPA分子结构式的对比
Gd-EOB-DTPA比Gd-DTPA增加了EOB基团
Gd-EOB-DTPA在不同物种的肝胆系统排泄率有较大的差异,大鼠为63%~ 80%,猴为32%~34%,而人的肝细胞吸收率为40%~50%,胆道排泄率为41.6%~51.2%,肾脏排泄率为43.1%~53.2%,肝、肾的排泄比例近似相同,且肝、肾对于Gd-EOB-DTPA的代谢存在竞争机制,其中一种途径存在排泄障碍时可通过另一种途径得到代偿。

第二节 钆塞酸二钠在肝脏结节定性诊断的原理及理论依据

随着肝胆特异性MRI对比剂广泛应用于临床,肝脏结节的病灶检出率及定性诊断的正确性得到大大提高。不同种类的肝胆特异性MRI对比剂用于肝脏病变诊断的原理不尽相同,在此,笔者主要就钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)的诊断原理进行阐述。
Gd-EOB-DTPA特有的EOB基团赋予对比剂亲水和亲脂双重性能,使它同时具有非特异性细胞外液对比剂和特异性肝细胞对比剂的特性。血流灌注相与Gd-DTPA等钆类细胞外液对比剂相似:注入后数分钟以内,Gd-EOB-DTPA即迅速由血管内扩散到血管外间隙,产生与其他细胞外液对比剂相似的增强效果。在静脉期之后(注射后约10分钟),大约50%的Gd-EOB-DTPA经肾脏逐渐排泄,其余的50%总量基本被肝细胞摄取吸收。Gd-EOB-DTPA注射20分钟后,肝脏强化达到峰值即肝胆特异性期(图1-2-1)。胆管系统的最佳观察时期为给药后40分钟左右,肝胆系统的高信号持续1小时后逐渐消退,2小时后则相当于平扫水平。Gd-EOB-DTPA除了具有显著的肝细胞特异性MRI对比剂作用外,还具有高胆管排泄率,在了解肝细胞功能状况的同时,对显示肝内外胆道系统的解剖结构与通畅情况等可提供更多信息,在胆管疾病的应用中亦具有明显优势。
Gd-EOB-DTPA既有Gd-DTPA的全部功能,又有肝细胞特异性MRI对比剂的功能。在这个过程中,血流灌注相有利于病灶的血供研究,而肝胆特异性期成像有利于对病灶的细胞水平研究。肝实质和各种病变由于是否摄取Gd-EOB-DTPA及摄取量的不同而呈现不同的变化特点,可以提供丰富的肝细胞功能诊断信息。因此,Gd-EOB-DTPA在肝脏病变的评估中具有更为安全、快速以及高效的优势。
图1-2-1 Gd-EOB-DTPA注射后在血液循环的分布
注入后数分钟以内,Gd-EOB-DTPA即迅速由血管内扩散到血管外间隙。注射后约10分钟,EOB逐渐被肝细胞摄取吸收,注射后20分钟,肝细胞摄取EOB达峰值
一般而言,非肝细胞起源的肝脏病变不摄取Gd-EOB-DTPA。因此,注射对比剂后,病灶-肝脏对比度显著提高,所以Gd-EOB-DTPA增强MRI能比非增强MRI发现更多的病灶。国外的三期临床试验表明,Gd-EOB-DTPA增强MRI的病灶检出率明显高于CT增强扫描,医师对病灶的诊断信心也得到提高,且能提供更多病灶特征的信息(图1-2-2)。由于Gd-EOB-DTPA增强MRI较CT能发现更多的小转移灶,将更有利于患者的治疗方案的制订。
图1-2-2 与超声造影、CT增强扫描、常规MRI增强扫描等方法相比不同病变结节的检出率
Gd-EOB-DTPA增强MRI对于高度非典型增生结节、早期肝细胞癌及高中分化肝细胞癌有更高的检出率,有更高的诊断效能
各种肝脏病变在增强扫描动脉期及门静脉期的信号改变与常规的Gd-DTPA相同,在肝胆特异性期,局灶性结节增生与高分化的肝细胞癌的信号可等于或稍高于周围肝实质,而低分化肝细胞癌、血管瘤、转移瘤等病变,其信号则低于周围肝实质。
按照肝脏结节的强化特点,通过Gd-EOB-DTPA增强MRI可区分肝细胞性和非肝细胞性病变(图1-2-3)。局灶性结节增生(focal nodular hyperplasia,FNH)是非肝硬化患者最常见的肝细胞性病变,注射Gd-EOBDTPA后FNH主要表现为均匀强化。约90%的FNH与周围肝实质相比表现为等信号或稍高信号。FNH的中央瘢痕T 2WI呈高信号,增强扫描不强化。
图1-2-3 肝脏几种常见病变的Gd-EOB-DTPA增强MRI信号变化曲线
肝细胞腺瘤是一种良性肝脏肿瘤,由肝细胞构成,但是有恶变的潜能。与FNH不同,肝细胞腺瘤常含有脂肪或伴有出血。注射Gd-EOB-DTPA后,肝细胞腺瘤的强化方式多种多样。有些病灶表现为均匀强化,强化程度与邻近肝实质相近或者高于邻近肝实质。有些病灶只摄取少量的Gd-EOB-DTPA,此时与肝细胞癌较难区分。
不同分化程度的肝细胞癌内可能含有数量不等的有功能的肝细胞。因此,肝细胞癌对于Gd-EOBDTPA的吸收情况也是多种多样。分化好的肝细胞癌可能在肝胆特异性期摄取较多的Gd-EOB-DTPA,有时候信号强度甚至高于周围的肝实质。分化差的肝细胞癌因为缺乏有功能的肝细胞,在肝胆特异性期一般不摄取Gd-EOB-DTPA呈低信号。
大部分的肝转移瘤不摄取Gd-EOB-DTPA,在肝胆特异性期高信号的肝脏背景下,转移瘤呈明显低信号,大大提高了增强扫描后病灶与肝脏背景之间的对比度,更容易发现微小的转移瘤。少数转移瘤周围的肝实质在动态增强扫描和肝胆特异性期可表现为环形强化。这可能是肿块对周围肝实质的压迫或功能性胆管梗阻造成局部对比剂滞留所致。其他类型的非肝细胞性病变,如血管瘤和囊肿,也不摄取Gd-EOB-DTPA。此时,则要结合其他序列的影像学表现,如T 2WI和动态增强扫描。
总而言之,肝脏结节内是否含有功能正常的肝细胞是病灶在肝胆特异性期能否摄取Gd-EOB-DTPA的关键。肝胆特异性MRI对比剂这一有别于传统钆类对比剂的特性,将会提供给医师更多关于病灶组织学、细胞学等方面的信息,有助于医师对各类肝脏结节进行定性诊断。