Контрастные вещества на основе гадолиния

Контрастные вещества на основе гадолиния (GBCM), контрастные препараты на основе гадолиния (GBCA) или просто гадолинийсодержащие контрастные вещества представляют собой молекулярные комплексы, содержащие редкоземельный металл гадолиний, хелатированный с лигандом-носителем. Они являются разновидностью парамагнитных контрастных веществ, составляющих основной класс контрастных веществ для МРТ. Наиболее распространенным является внутривенный путь введения.

Химия

Ион гадолиния эффективен в качестве контрастного вещества для МРТ, поскольку обладает семью неспаренными электронами, что является максимально возможным числом неспаренных электронных спинов для атома.

Молекулы гадолиния укорачивают время спин-решёточной релаксации (T1) вокселей, в которых они присутствуют. В результате на T1-взвешенных изображениях они имеют более яркий сигнал. Это может применяться в различных целях:

• выявление очагов (например, опухоль, абсцесс, метастаз)

• визуализация сосудов при МР-ангиографии или МР-венографии 

• расчёт параметров МР-перфузии (например, MTT, CBV, k^trans, Tmax)

Следует отметить, что внутривенное контрастное вещество требуется не для всех последовательностей МР-ангиографии, МР-венографии и МР-перфузии. Кроме того, в некоторых контрастных веществах для МРТ используются другие химические элементы, помимо гадолиния, например, железо и марганец.

Гадолинийсодержащие контрастные вещества подразделяются на:

• ионные или неионные: в зависимости от их суммарного заряда в растворе

• линейные или макроциклические: в зависимости от молекулярной структуры органического лиганда (могут быть ионными или неионными)

Механизм накопления контраста

Ткань, демонстрирующая накопление контраста после внутривенного введения гадолинийсодержащего контрастного вещества, делает это за счет сочетания следующих двух механизмов: 

• внутрисосудистое накопление контраста

• интерстициальное накопление контраста

То, какой из них преобладает, зависит от характеристик ткани. 

Влияние на время T2-релаксации

Гадолиний укорачивает время T2-релаксации и фактически приводит к формированию гипоинтенсивного сигнала. При очень высоких концентрациях гадолинийсодержащих контрастных веществ может определяться выпадение сигнала.

Выведение 

Большинство гадолинийсодержащих контрастных веществ выводится через мочевыделительную систему и, следовательно, имеет удлиненный период полувыведения при почечной недостаточности.

Нежелательные реакции

Нежелательные реакции на гадолинийсодержащие контрастные вещества возникают относительно редко — в 0,04–0,3% случаев введений, из которых 0,4–9% носят тяжелый характер. Эти нежелательные реакции могут быть острыми или хроническими.

Вероятность повторного развития гиперчувствительности у пациентов, ранее перенесших эпизод гиперчувствительности к гадолинийсодержащим контрастным веществам, составляет 30%. Риск нежелательных реакций выше у пациентов с бронхиальной астмой, реакциями на йодсодержащие контрастные вещества в анамнезе и другими отягощающими факторами.

Гадолиний откладывается в следовых количествах в различных органах, особенно в головном мозге (например, в зубчатом ядре мозжечка, бледном шаре) после введения контрастных веществ на основе гадолиния. Клиническое значение отложения гадолиния до настоящего времени неизвестно.

Бесконтрастные методы МРТ, такие как артериальное спиновое мечение (ASL), времяпролётная ангиография (TOF), фазово-контрастная томография (PC), диффузионно-взвешенная томография (DWI), магнитно-резонансная спектроскопия (MRS), взвешенная по магнитной восприимчивости томография (SWI) и визуализация переноса протонов амидной группы (APT), могут служить альтернативными методиками для решения конкретных диагностических задач.

Нефрогенный системный фиброз

См. полную статью: нефрогенный системный фиброз (NSF)

Существует взаимосвязь между применением гадолинийсодержащих контрастных веществ у пациентов с почечной недостаточностью и нефрогенным системным фиброзом (NSF). Однако практически все случаи нефрогенного системного фиброза без вмешивающихся факторов были связаны с одним из трех линейных гадолинийсодержащих контрастных веществ группы I. 

Согласно согласованному экспертному мнению (консенсусу), риск развития нефрогенного системного фиброза или нефротоксичности после введения гадолинийсодержащего контрастного вещества группы II крайне низок, а потенциальный вред от задержки диагностики или ошибочного диагноза из-за отсрочки или отказа от введения гадолинийсодержащего контрастного вещества группы II при наличии клинических показаний к МРТ у пациента с острым повреждением почек или рСКФ менее 30 mL/min/1.73 m может превышать риск нефрогенного системного фиброза независимо от статуса диализа. 

ACR разделил контрастные вещества на основе гадолиния на три группы в зависимости от риска развития нефрогенного системного фиброза.

• группа I: наибольшее количество зарегистрированных случаев нефрогенного системного фиброза

  • гадодиамид (Omniscan)

  • гадопентетат димеглюмин (Magnevist)

  • гадоверсетамид (OptiMARK)

• группа II: единичные случаи нефрогенного системного фиброза или их полное отсутствие

  • гадобенат димеглюмин (MultiHance)

  • гадобутрол (Gadovist, Gadavist)

  • гадотерат меглюмин (Dotarem, Clariscan)

  • гадотеридол (ProHance)

  • гадопикленол (Elucirem, Vueway)

  • гадоксетат динатрия (Eovist, Primovist)

• группа III: в настоящее время препаратов в этой категории нет (по состоянию на 2024 год)

Макроциклические препараты обладают меньшей химической нестабильностью, чем линейные, что обусловливает более низкий риск развития нефрогенного системного фиброза и меньшую степень накопления гадолиния в тканях. С другой стороны, циклические препараты ассоциированы с более высоким риском аллергических реакций.

Отдельные препараты

Гадолинийсодержащие контрастные вещества можно классифицировать по структуре лиганда-носителя (линейные или макроциклические) и по наличию заряда (ионные или неионные). Это разделяет их на четыре группы:

• линейные ионные:

  • Gd-DTPA, гадопентетат димеглюмин (Magnevist)

  • Gd-BOPTA, гадобенат димеглюмин (MultiHance)

  • Gd-EOB-DTPA, гадоксетат динатрия (Eovist, Primovist)

  • MS325, гадофосвесет тринатрия (Vasovist, Ablavar)

    • в настоящее время снят с производства

• линейные неионные:

  • Gd-DTPA-BMA, гадодиамид (Omniscan)

  • Gd-DTPA-BMEA, гадоверсетамид (OptiMARK)

• макроциклические ионные:

  • Gd-DOTA, гадотерат меглюмин (Dotarem, Artirem)

• макроциклические неионные:

  • Gd-HP-DO3A, гадотеридол (ProHance)

  • Gd-BT-DO3A, гадобутрол (Gadovist, Gadavist)

  • гадопикленол (Elucirem, Vueway)