做完CT增强后能立即做磁共振么?
背景:影像科属于检查科室,人流量大,一个患者可能在同一天同一个时间段可能有几个检查(比如CT增强和磁共振增强扫描),这其中就涉及到了扫描先后顺序的问题了,是先扫描CT增强还是先扫描磁共振增强?我们可以参考以下指南,见下图图1。从中我们还是建议先做CT增强扫描。
疑问:上面指南建议我们先做CT增强,但是扫描后能立即扫描磁共振么?最近学习的时候,发现有老师得出了这样的结论,见下图2。从这个结论告诉我们在做完CT增强短期内,碘剂会影响肝脏磁共振信号,建议24小时后再行磁共振扫描。对于磁共振对比剂(钆剂)会影响CT检查,我们都能理解(钆剂属于重金属元素,具有较高的质量数,对线有吸收衰减的作用),但是碘剂能影响磁共振的信号?如果有,那么它的影响机制是什么了?本文试着去分析分析。
我们从两个方面去验证:一是理论;二是实验。
第一部分理论:顺磁性;核外电子分布;弛豫作用;碘离子。
①顺磁性:抗磁性物质的内在固有磁矩总体表现出平衡,而顺磁性物质却是与之相反,其有着固有的不为零磁矩,因核磁矩比电子磁矩小很多很多,所以原子的磁矩的主要来源是电子的磁矩,电子的磁矩包括轨道磁矩和自旋磁矩,电子的轨道运动在外加磁场的作用下表现出抗磁性,然而电子的自旋却不同,不会出现楞次定律,自旋磁矩只在外加磁的作用下发生方向的改变,且总磁矩是顺着外加磁场方向的,从而表现出顺磁性。要让物质表现出顺磁性,必须物质中存在着未成对的电子。
②核外电子分布:碘元素位于元素周期表第五周期 Ⅶ族,是原子序数为53,原子量为126.9的非金属化学元素。碘元素属于多电子元素,在多电子中决定电子的分布状态三两条规则:一是泡利不相容原理,二是能量最小原理,再就是洪特规则。根据这些规则,我们可以得出核外电子的数目分布及能量分布(如图4/3),具体解释说明请参考磁共振成像之对比剂一文。根据这些规则我们去尝试解析碘元素的核外电子分布。具体可见下图图5,从图五中我们清楚的看出碘元素的核外电子分布为2-8-18-18-7,按理说有7个不成对电子,但是其中有2个分布在5s轨道上,导致其只有5个不成对电子。至此,我们便知道了碘元素的核外电子分布,且得出具有不成对电子。
③弛豫作用:在前面我们说了粒子在热运动作用下会产生一个频率和相位不断变化的电磁场,这个电磁场的波动性带来的场均匀性程度和频率变化范围会影响组织弛豫的快慢。我们也说了改变弛豫最主要的因素有:温度、磁场、分子大小、对比剂这四方面,针对前三种比较固定且在磁共振成像中不具有应用性,所以当下多以对比剂来改变组织的弛豫,关于弛豫可以参见无处不在的平衡之弛豫。总之弛豫要影响弛豫,合成对比剂的中心原子必要要有不成对的电子。
④碘离子:单质碘具有毒性和腐蚀性,常常以化合物存在。从上面我们可以知道碘原子的外层电子结构式为5s25p5,因此与其它卤素一样,有获得一个电子的倾向,形成I-。也可失去核外电子形成I+1、I+3、I+5、I+7。根据顺磁性的要求,当获得一个电子时,将会出现成对电子,所以I-不满足要求;当失去1、3、5、7,也不会出现不成对电子,所以也不满足顺磁性的要求。目前用于碘对比剂主要是三碘苯环类化合物,其基本结构如下图6,从图6中我们可以看出,其中碘为+1价碘。所以当碘失去一个电子的时候,其核外电子的分布不存在不成对电子,所以碘对比剂不存在顺磁性。
总结一:从上面的理论分析,我们可以得出碘对比剂不会表现出顺磁性,也就是说不会引起弛豫的改变。
第二部分实验:
①实验物品/序列:农夫山泉饮用水300ml、碘海醇注射液50ml、T1MAPPING、T2WI。如下图
②实验步骤:①用T1MAPPING、T2WI扫描饮用水;②注入50毫升碘海醇后重复①。
③实验结果:从实验结果中我们发现在注入碘对比剂后,水的T1值有所缩短,但是不明显(相对于钆剂),见图8;水的T2信号也有所降低,同样也不太明显,见图9。
总结二:从第二部分的实验结果我们知道,碘对比剂对组织的弛豫时间还是有些影响(表现出顺磁性,同时缩短纵向和横向弛豫时间)。但是这样的结果却是和第一部分的伦理存在着差异,根据第一部分的结论我们是可以知道,碘对比剂是不存在顺磁性的。为什么会出现这样的结果了?我们继续往下分析看看。
第三部分分析:对比剂成分、代谢
①对比剂成分:碘海醇对比剂注射液主要成分是碘海醇,其它成分有氨丁三醇、依地酸钙钠、注射用水。我们分析可得其中钙原子有存在3价的可能(图10A),因此根据核外电子的分布我们就可以知道依地酸钙钠中的钙有5个不成对的电子。虽然有5个不成对电子,估计其3价含量不多以及其亲水基团少才导致其对弛豫时间的影响不是很大。
②代谢:
总结:根据本次的讨论,我们了解到了碘对比剂注射液还是会对MRI结果有着影响,但是根据药物的代谢,做完CT增强后差不多4小时后就可以做磁共振扫描。两者碘对比剂本期就到这里结束了,欢迎扫描文末二维码,有不对的地方请指正,欢迎互相讨论学习,我们下期再见。