*********************************************************************************
ในบทความก่อนหน้านี้ เป็นการกล่าวถึงการเกิดคอนทราสของภาพเอ็มอาร์ไอโดยอาศัยเทคนิคการปรับ TR ,TE และ Flip angle ที่ต่างๆกัน ซึ่งจะทำให้เราได้คอนทราสทั้งในแบบ T1W, T2W และ PD ในบทความนี้จะกล่าวถึงการเกิดคอนทราสของภาพเอ็มอาร์ไออีกวิธีหนึ่งโดยอาศัยสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อมาช่วยให้เกิดคอนทราสของภาพเอ็มอาร์ไอ แต่จะขอกล่าวเฉพาะสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อชนิด Gadolinium-based agent เท่านั้น
ธาตุแกโดลิเนียม (Gadolinium) มีเลขอะตอมเท่ากับ 64 เป็นธาตุที่ 7 ของหมู่ธาตุแลนทานอยด์ซึ่งเป็นหมู่ย่อยของหมู่ธาตุ III B ในตารางธาตุ จัดเป็นโลหะ ซึ่งโดยธรรมชาติแกโดลิเนี่ยมจะมีคุณสมบัติทางแม่เหล็กแบบ paramagnetic (มี magnetic susceptibility เกิดขึ้นและสามารถทำตัวเป็นแม่เหล็กเองได้ ) เมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก เนื่องจากมี unpaired inner electron เมื่อเราฉีดแกโดลิเนียมเข้าไปในร่างกายผู้ป่วยซึ่งอยู่ในสนามแม่เหล็ก (B0) ก็จะส่งผลให้เนื้อเยื่อหรือ เส้นเลือดที่มีแกโดลิเนียมเกิดภาวะของสนามแม่เหล็กไม่สม่ำเสมอขึ้น คุณสมบัติของการเกิดภาวะนี้เองจึงทำให้เราสามารถสร้างภาพคอนทราสของเนื้อเยื่อได้ในเอ็มอาร์ไอ
สารที่เป็น paramagnetic ต่างๆ ยกตัวอย่างเช่น แกโดลิเนียมจะส่งผลต่อ T1 และ T2 relaxation ของเนื้อเยื่อและเลือดทำให้ค่าเวล relaxation สั้นลงอย่างมาก การประเมินประสิทธิภาพของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อเราจะดูจากค่า relaxivity ของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อนั้นๆ ถ้าหากสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อมีค่า relaxivity สูง นั่นหมายความว่ามันจะทำให้ค่า relaxation time ของโปรตอนลดลงได้มากยิ่งขึ้น กรณีที่สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อมีความเข้มข้นในระดับต่ำมันจะส่งผลต่อ T1 relaxation ของเนื้อเยื่อและเกิดการเร่งของภาวะทำลายเฟสในแนวตามขวางในเนื้อเยื่อผลที่ได้ก็คือ จะทำให้เราได้สัญญาณของ T1W มากขึ้นในภาพเอ็มอาร์ไอ ในทางตรงกันข้ามหากความเข้มข้นของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อมีมากขึ้นมันเท่าใดจะส่งผลทำให้ T2 relaxation ลดลงอย่างมากเท่านั้น ทำให้สัญญาณภาพต่ำในภาพเอ็มอาร์ไอ
แกโดลิเนียมทำให้ relaxivity ของเนื้อเยื่อเพิ่มมากขึ้นโดยผ่านสองกลไกด้วยกันนั่นก็คือ การเกิด inner-sphere relaxation (เกิดจากโมเลกุลของน้ำจับพันธะกับแกโดลิเนียม) อีกกลไกหนึ่งเรียกว่า outer-sphere relaxation (เกิดอันตรกิริยากันเองระหว่างโปรตอนข้างเคียง) ซึ่งทั้งสองกลไกมีผลให้เร่งการเกิด relaxation ของเนื้อเยื่อ
สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อ
สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อในเอ็มอาร์ไอนั้นสามารแบ่งเป็นหมวดหมู่ได้หลากหลาย ในบทความนี้จะขอแบ่งสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อของเอ็มอาร์ไอตาม pharmaco-kinetic ของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อซึ่งสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่มด้วยกัน ได้แก่
- Extracellular Agent
(ที่มา: A. Jackson · D. L. Buckley · G. J. M. Parker(2003) Dynamic Contrast-Enhanced Magnetic Resonance Imaging in Oncology.ISBN 3-540-42322-2 Springer Berlin Heidelberg New York )
- Combined Agent
Multihance ถือเป็นสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อที่มีความแตกต่างจากสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อชนิด extracellular หลายประเด็นด้วยกัน ประเด็นแรก multihance จะอยู่ในเส้นเลือดนานกว่าเนื่องจากมันไม่ค่อยจับพันธะกับ plasma protein มากเหมือนกับสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อกลุ่มแรก ทำให้เราสามาถลดปริมาณสารเปรียบต่างลงได้เมือเปรียบเทียบกับสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อกลุ่มแรกที่สแกนด้วย T1W sequence เดียวกัน ด้วยข้อดีนี้บางแห่งจึงนิยมใช้ Multihace ในการทำ MRA (อย่างไรก็ตามก็ยังไม่ใช่ข้อบ่งชีของการใช้สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อยี่ห้อนี้) หรือ บางกรณี ก็สามารถใช้ในการตรวจ MRI liver ที่ต้องการแยก Hemangioma (ความผิดปกติของเส้นเลือดในตับ) ด้วย ประเด็นที่สอง multihance จะถูก uptake โดย hepatocytes ประมาณ 2-5% ผ่านกลไกที่เรียกว่า organic anionic transport mechanism เหมือนกับ เกลือน้ำดี organic anions อื่นๆ และ bilirubin ประเด็นสุดท้าย คือ heaptocyte จะขับ multihance ไปยัง biliary canaliculi ผ่านกลไกที่เรียกว่า canalicular multispecific organic anionic transport mechanism ซึ่งเราจะทำการสแกนด้วย T1W sequence ในช่วงนี้ซึ่งเรียกว่า Hepatobiliary phase ซึ่งโดยปกติจะใช้เวลา 40-120 นาทีหลังจากฉีด เนื่องจากเปอร์เซ็นต์ที่ถูกขับออกทางระบบน้ำดีค่อนข้างน้อยทำให้ต้องใช้เวลาค่อนข้างนาน
ส่วน Primovist เป็นสารเปรียบต่างเนื้อเยื่ออีกยี่ห้อหนึ่งที่ถูกขับออกทั้งทางไตและระบบน้ำดี แต่จะต่างจาก multihance ที่จะถูกขับออกทางระบบน้ำดี 50% และทางระบบขับถ่ายปัสาสวะอีก 50% ส่วนที่เหมือน multihance คือ การจับพันธะกับพลาสมาโปรตีนค่อนข้างน้อย ด้วยข้อดีของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อยี่ห้อนี้ที่ถูกขับออกทางระบบน้ำดีค่อนข้างมากทำให้ใช้ระยะเวลาหลังฉีดจนถึง hepatobiliary phase ค่อนข้างสั้น ไม่เกิน 20 นาที ทำให้ work flow ในการแสกนผู้ป่วยทำได้สะดวกมากกว่า multihance เนื่องจากผู้ป่วยไม่ต้องกลับมาแสกน delayed phase อีกรอบ แต่ข้อเสียคือราคาแพงกว่า multihance มาก
รูปที่ 2 แสดงการขับออกของแกโดลิเนียมทางระบบน้ำดี ใน ช่วง Hepatobiliary phase
- Blood Pool Agent
ส่วนใหญ่สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อกลุ่ม Extracellular มักจะมี short plasma half-lives หรือระยะเวลาที่ค้างอยู่ในเส้นเลือดค่อนข้างสั้น ประมาณ 80-100 นาที สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อกลุ่มนี้มีอัตรการจับกับโปรตีน albumin ค่อนข้างสูงทำให้มันสามารถอยู่ในเส้นเลือดได้นาน โดยมี plasma half-life ประมาณ 15.5 ชั่วโมง ระยะเวลา plasma half-lives ขึ้นอยู่กับขนาดของโมเลกุลด้วยซึ่งปกติจะมีโมเลกุลขนากใหญ่มากกว่า 50,000 Daltons (Vexler et al. 1994) นอกจากจะขึ้นอยู่กับขนาดของดมเลกุลแล้ว รูปร่างและประจุของโมเลกุลยังส่งผลต่อ plasma half-lives อีกด้วย เมื่อเปรียบเทียบกับ Magnevist® (gadopentetate dimeglumine, extracelluar contrast agent ) ซึ่งโมเลกุลค่อนข้างเล็กมีน้ำหนักเพียง 547 Daltons มี plasma half-life อยู่ที่ 20 นาทีเท่านั้น(Weinmann et al. 1984) relaxivity ของสารเปรียบต่างกลุ่มนี้อย่างเช่น Ablavar จะสูงกว่าสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อกลุ่มแรกถึงสี่เท่าใน 1.5T ทำให้ไม่จำเป็นต้องฉีดในปริมาณที่มาก
รูปที่ 3 เป็นการเปรียบเทียบขนาดและรูปร่างของโมเลกุลสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อที่มีผลต่อระยะเวลาในการค้างอยู่ในเลือดของผู้ป่วย หรือ plasma half-life
ปัจจุบันสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อประเภทนี้ไม่ค่อยนิยมใช้เนื่องจากยังมีความกังวลในเรื่องของ potentially severe adverse effects การที่มันมี plasma half-life ที่ยาวนานทำให้เกิดความกังวลในเรื่องของ toxicity ของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อกลุ่มนี้ นอกจากนี้ยังพบว่าสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อในกลุ่มนี้มี potentially lethal immunologic reactions เกิดขึ้นด้วย ( A. Jackson et al.)
การประยุกต์ใช้งานทางคลินิกของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อ
จากคุณสมบัติของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อดังที่ได้กล่าวมาแล้ว ทำให้ช่วยในการวินิจฉัยโรคในผู้ป่วยได้แม่นยำมากขึ้นเมื่อใช้ร่วมกับการสแกนด้วย T1W หรือ T2*W pulse sequence เช่น การใช้เพื่อประเมินก้อนมะเร็ง การติดเชื้อ ต่างๆในภาพเอ็มอาร์ไอ การดูความผิดปกติของเส้นเลือด หรือเนื้อเยื่อ เช่นเซลล์สมองขาดเลือด เป็นต้น
รูปที่ 4 แสดงตัวอย่างการใช้สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อร่วมกับ T1W pulse sequence เพื่อทำให้เกิดคอนทราสระหว่างเนื้อตับและก้อนมะเร็ง ในการตรวจ MRI liver เมื่อเปรียบเทียบภาพก่อนฉีดสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อและหลังฉีดจะเห็นว่าเนื้อเยื่อหรือเส้นเลือดที่มีโมเลกุลของสารเปรียบต่างเนื้อเยื่ออยู่จะทำให้มีค่า T1 relaxation time ลดลงอย่างมาก เมื่อทำการแสกนด้วย T1W pulse sequence (short TR,TE) ทำให้ได้สัญญาณเพิ่มมากขึ้น (bright signal) ในภาพเอ็มอาร์ไอ
รูปที่ 5 แสดงตัวอย่างการใช้สารเปรียบต่างเนื้อเยื่อในการตรวจ MRI brain เมื่อเปรียบเทียบภาพก่อนและหลังฉีดสารเปรียบต่างเนื้อเยื่อในภาพ T1W จะพบว่าในเส้นเลือด ( intravascular space ) ที่มีโมเลกุลของแกโดลิเนียมอยู่จะให้สัญญาณมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตามโมเลกุลของแกโดลิเนียมก็ยังไม่สามารถแพร่ผ่าน Blood Brain Barier (BBB) ได้ทำให้เนื้อเยื่อสมองยังดูมีสัญญาณปกติเหมือนกับภาพก่อนฉีด ยกเว้นว่า BBB มีการฉีกขาดจะทำให้โมเลกุลของแกโดลิเนียมสามารถแพร่ไปยังช่องว่างระหว่างเซลล์ได้ เช่นกรณีที่มีก้อนมะเร็งในเนื้อสมอง จะทำให้เราสามารถมองเห็นก้อนมะเร็งเด่นชัดมากขึ้น (hyper signal intensity)
