潘冬梅，范國華，王月訓(xùn)

（1.山東省濟(jì)寧市第一人民醫(yī)院放射科，山東 濟(jì)寧 272000；2.蘇州大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，江蘇 蘇州 215004）

肝細(xì)胞癌是常見的惡性腫瘤，早期發(fā)現(xiàn)并及時治療是提高預(yù)后及生存率的關(guān)鍵。影像檢查尤其是MRI 增強(qiáng)掃描是目前診斷肝癌極其重要的手段。Gd-DTPA 是臨床廣泛應(yīng)用的MRI 對比劑，但其代謝快，須用快速序列完成增強(qiáng)掃描，因其在體內(nèi)分布無特異性，無組織或器官選擇性，近年來與基于Gd 的對比劑相關(guān)的腎源性系統(tǒng)纖維化引起了嚴(yán)重的安全問題，特別是對于腎功能異常的患者［1-3］。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，磁性納米顆粒顯示出巨大的生物成像潛力，如錳納米粒子［4-5］。順磁性元素錳為人體必需微量元素，第三軌道含有5 個不成對電子，能夠縮短T1弛豫時間，提高T1WI 信號強(qiáng)度，已被開發(fā)為理想的替代對比劑。本研究分析使用鐵氰化錳納米顆粒時大鼠肝臟的MRI T1WI 增強(qiáng)掃描特征，以探討其作為MRI 對比劑的可行性。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 健康雄性SD 大鼠，體質(zhì)量260～310 g，7 周齡，由常州卡文斯實驗動物中心提供。

1.2 實驗試劑及分析方法 鐵氰化錳納米對比劑由常州柯艾醫(yī)藥科技有限公司研制。透射電子顯微鏡下觀察鐵氰化錳納米顆粒的表征，X 射線衍射儀測定其分子結(jié)構(gòu)。

1.3 儀器與方法 采用Philips 1.5 T 超導(dǎo)MRI 儀。向大鼠腹腔注射3.6%的水合氯醛（劑量1 mL/100 g 體質(zhì)量）將其麻醉；待深度麻醉后（角膜反射減弱、肌張力減弱），腹部加壓包扎以抑制呼吸運動幅度，使其俯臥位固定于自制掃描架上，肝臟部位置于Microscopy 4.7 cm 顯微線圈中央，調(diào)整大鼠位置確保大鼠肝臟位于磁體中心位置；給藥前行TSE-T1WI 序列MRI 掃描，掃描參數(shù)：TR 100 ms，TE 7.6 ms，層厚2 mm，層距0.2 mm，F(xiàn)OV 64 mm×64 mm，矩陣256×256。后經(jīng)尾靜脈注入鐵氰化錳納米對比劑，劑量50 μmmol/kg體質(zhì)量，分別在5 min、20 min、40 min、1 h、2 h、4 h、6 h、10 h、16 h、24 h、7 d 對大鼠肝臟行TSE-T1WI 序列掃描，觀察肝臟強(qiáng)化情況。一次麻醉持續(xù)2～4 h，根據(jù)實驗需要及大鼠狀態(tài)補(bǔ)麻藥。

1.4 圖像分析 在圖像后處理工作站上，分別測量注射對比劑前后各時間點的肝臟信號強(qiáng)度（SI），圖像噪聲為同層水平背景噪聲信號強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（SDn）。測量時，ROI 選擇信號強(qiáng)度均勻、遠(yuǎn)離大血管和偽影的圓形區(qū)域，面積35 mm2，應(yīng)盡可能在增強(qiáng)掃描前后相同層面的同一部位進(jìn)行，每個層面選3 處測量并取其平均值，作為每只大鼠整個肝臟的平均SI。測量背景噪聲時，ROI 放在與肝臟同一相位編碼方向腹前壁之外的鄰近背景處，面積15 mm2。

計算肝臟的SNR，SNR=SI/SDn。繪制平掃及增強(qiáng)掃描后各時間點的肝臟SNR-時間曲線。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析 使用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件，計量資料以表示。采用單因素方差分析比較注射對比劑后各時間點肝臟SI、SNR 與平掃差異。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 鐵氰化錳納米顆粒的特性 透射電子顯微鏡下，鐵氰化錳納米顆粒呈正方體，粒徑1～5 nm，分散均勻。X 射線粉末衍射分析結(jié)果顯示，其主要成分為Mn3［Fe（CN）6］2·13H2O。

2.2 體內(nèi)實驗 增強(qiáng)掃描前后各時間點大鼠肝臟的SNR 見表1。增強(qiáng)掃描后5 min，肝臟組織明顯強(qiáng)化，20 min 達(dá)高峰，40 min 強(qiáng)化程度仍很高，5 min～1 h為肝臟強(qiáng)化平臺期，1～2 h 肝臟信號強(qiáng)度輕度下降，4 h 開始明顯下降。注射對比劑后5 min～6 h 各時間點肝臟SNR 與平掃時相比，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05），10 h～7 d 各時間點肝臟SNR 與平掃比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。增強(qiáng)掃描前后各時間點大鼠肝臟圖像見圖1，肝臟SNR-時間曲線見圖2。

表1 增強(qiáng)掃描前后不同時間點肝臟SNR 比較（，n=6）

表1 增強(qiáng)掃描前后不同時間點肝臟SNR 比較（，n=6）

注：t 值為增強(qiáng)掃描后各個時間點肝臟SNR 與平掃時的比較結(jié)果。

3 討論

錳是人體必需的微量元素，與人體多種生理功能有關(guān)。金屬錳離子第三軌道上有5 個不成對電子，故具有很強(qiáng)的順磁性和很好的弛豫效能。而本研究所用的鐵氰化錳納米顆粒，電鏡下僅1～5 nm，具有較好的分散性，進(jìn)入血液后，被肝臟中的庫普弗細(xì)胞吞噬［6］。由于Mn2+能明顯縮短組織的T1弛豫時間，正常肝臟中含有大量的吞噬細(xì)胞（庫普弗細(xì)胞），故注射后正常肝臟組織明顯強(qiáng)化，T1WI 呈明顯高信號，這與其他學(xué)者［7-8］關(guān)于錳納米材料對肝臟的增強(qiáng)掃描的研究結(jié)果一致。納米顆粒能夠延長對比劑在肝臟中的停留時間［9-10］，因而具有較好的體內(nèi)分布和代謝特性。本研究中，大鼠肝臟信號從注入對比劑后5 min 即明顯增高，20 min 時達(dá)高峰，為54.80±3.05，40 min 肝臟強(qiáng)化仍很明顯，肝臟持續(xù)高強(qiáng)化至1 h 左右，5 min～1 h 為平臺期，但強(qiáng)化峰值出現(xiàn)在注射對比劑20 min 左右，1 h 之后信號強(qiáng)度輕度下降，4 h 明顯下降。本研究中錳對比劑肝臟增強(qiáng)掃描的平臺期約1 h，平臺期出現(xiàn)的意義：①增強(qiáng)掃描后5 min～1 h 肝臟持續(xù)強(qiáng)化，峰值持續(xù)時間長，說明鐵氰化錳增強(qiáng)掃描時間窗很寬；②如發(fā)生鐵氰化錳注射后掃描失?。ㄑh(huán)時間變異、動脈期掃描太早或太晚、動脈期屏氣配合欠佳等），可在增強(qiáng)掃描后1 h內(nèi)重復(fù)檢查，還可根據(jù)需要行多序列掃描，而不影響增強(qiáng)掃描效果。錳的清除機(jī)制主要是肝臟通過膽道排泄，16 h 后肝臟的信號強(qiáng)度與平掃相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，24 h 肝臟信號強(qiáng)度恢復(fù)至增強(qiáng)掃描前水平，肉眼觀察圖像與平掃類似，在注射對比劑后7 d 肝臟信號已恢復(fù)至平掃水平，錳在肝臟中已代謝完畢。

目前，被FDA 批準(zhǔn)商業(yè)化的錳對比劑錳福地吡（Mn-DPDP）具有較強(qiáng)的肝臟強(qiáng)化作用［11］，但Mn-DPDP 是一種絡(luò)合物，Mn2+易解離，具有縮血管作用［12］，患者在注射后面色潮紅，全身發(fā)熱，心跳加快，極少數(shù)有血壓升高等不良反應(yīng)；而且超劑量的Mn2+會在大腦基底節(jié)、黑質(zhì)等腦區(qū)沉積，可能引起生物毒性，其中一些表現(xiàn)與帕金森病相似［13-14］。本研究所用的鐵氰化錳納米對比劑為合成的納米材料，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在含錳量相同的情況下，其Mn2+造成的不良反應(yīng)小于Mn-DPDP。與Mn-DPDP 相比，鐵氰化錳納米對比劑弛豫率高，獲得的圖像SNR 高，在肝臟中的強(qiáng)化效果更明顯。

圖1a～1l 分別為注射鐵氰化錳納米對比劑前及注射后5 min、20 min、40 min、1 h、2 h、4 h、6 h、10 h、16 h、24 h、7 d 大鼠肝臟T1WI 圖像 圖1a 為平掃圖像 圖1b～1e 增強(qiáng)掃描后5 min～1 h 肝臟明顯強(qiáng)化 圖1f～1j 增強(qiáng)掃描2 h 及以后肝臟信號減低 圖1k～1l 肝臟信號基本恢復(fù)至平掃水平

圖2 肝臟SNR-時間曲線，橫坐標(biāo)軸代表平掃及增強(qiáng)掃描后各時間點（5 min、20 min、40 min、1 h、2 h、4 h、6 h、10 h、16 h、24 h、7 d）?？v坐標(biāo)軸代表肝臟SNR

本研究不足：僅對大鼠肝臟行MRI 成像初步研究，未對鐵氰化錳納米顆粒在動物體內(nèi)各臟器的組織分布及清除規(guī)律進(jìn)行分析，還需在今后的研究中進(jìn)一步完善。

綜上所述，目前，鐵氰化錳納米對比劑僅限于動物實驗研究，其對大鼠肝臟有明顯的強(qiáng)化效果，具有作為MRI 對比劑的潛能。