CN1045528A - 造影介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及含有非离子型造影剂(例如非离子型碘化X—射线造影剂)的改进的造影介质，所述的改进是通过加钠以使钠浓度达20～60毫摩尔/升而实现的。
Description
本发明涉及造影介质，特别是非离子型X-射线造影介质。
造影介质可在医学成象（例如X-射线、核磁共振和超声成象）过程中施用，以增加受验者（一般为人体或不是人类的动物体）影象的对比度。对比度增加使人们能更清晰地观察或鉴定不同的器官、细胞组织类型或躯体腔隙。在X-射线成象中，造影介质是通过改变其所分布的躯体部位的X-射线吸收特性而起作用的，在核磁共振成象中影象是由原子核（一般是水的氢核）的共振信号产生的，核磁共振造影介质一般是通过改变原子核的特有的松弛时间T和T而起作用的;而超声造影介质则是通过改变声音的速度和造影介质所分布的躯体部位的密度而起作用的。
但是很明显，象造影介质这样的物质的应用在很大程度上取决于其毒性和其对被施用的受验者可以产生的其它有害作用。由于这种造影介质通常用于诊断目的，而不是为了取得直接的治疗效果，因此研制新造影介质时一般都希望其对细胞或躯体的各种生物机能产生的影响尽可能地小，这样一般就会使动物毒性小且有害的临床效果也弱。
造影介质的毒性和有害作用是由其组分，例如造影剂及其组分（例如离子型造影剂的离子）和溶剂或载体以及代谢物引起的。
现已发现影响造影介质的毒性和有害作用的主要因素如下：
-造影剂的化学毒性，
-造影介质的重量克分子渗透压浓度，以及
-造影介质的离子组分（或缺乏离子组分）。
例如在冠状动脉血管造影中，将造影介质注入循环系统，会对心脏的机能产生多种严重的影响，因此要严格限制某些造影介质在血管造影中的应用。
进行冠状动脉血管造影时，有造影介质的团块而不是血液短时间流过循环系统，由于造影介质和被其暂时取代的血液在化学性质和生理化学性质方面有差异，这就产生一些不希望有的结果，例如心律失常、QT-prolongation，特别是发生心室纤维性颤动和使心脏的收缩力减小。
造影介质一般分成两类，所谓离子型造影介质和非离子型造影介质。在这些造影介质中，处于溶液中的造影剂分别呈离子状态或分子或粒子状态。
大部分常用的X-射线造影介质用含碘物质作造影剂（碘的原子量较高，因而对X-射线来说具有较大的截面）。
例如用于血管造影的造影介质的碘浓度可高达250～450毫克碘/毫升，在该浓度下，比值为1.5的离子型造影剂（例如泛影酸盐、脑影酸盐、5-乙酰胺基-N-（Z-羟乙基）-2，4，6-三碘异酞氨酸盐、碘酰胺和甲泛影钠）的重量克分子渗透压浓度为正常的人血浆的5～9倍;比值为3的离子型造影剂（例如ioxaglate或比值为3的非离子型造影剂（例如甲泛影酰胺，iopromide，iopentol，iopamidol和iohexol）的重量克分子渗透压浓度约为具有同样碘浓 度的、比值为1.5的离子型造影剂的1/2，而比值为6的非离子型造影剂（例如iotrolan和iodixanol）的重量克分子渗透压浓度约为具有同样碘浓度的、比值为1.5的离子型造影剂的1/4。使用比值为6的非离子型造影剂时其碘浓度甚至可以达到使其具有低渗性质的程度，这样可添加正常血浆离子和其他常用渗透活性剂以使其具有与正常血浆等渗的性质。
上段中所述的“比值为3”是指碘原子与造影剂粒子（即离子或分子）的比例为3。比值为1.5的离子型造影剂和比值为3的非离子型造影剂一般含有1个三碘苯基部分，而比值为3的离子型造影剂和比值为6的非离子型造影剂一般则含有2个三碘苯基部分。
例如，X-射线造影介质在其碘浓度达到例如250毫克碘/毫升的情况下通常将具有高渗性质。这种高渗性引起渗透效应，例如使水从红细胞、内皮细胞以及心脏和血管的肌肉细胞中流出。水的流失使红细胞变得僵硬，而且高渗性、化学毒性和不适宜的离子成分会分别或一起使肌肉细胞的收缩力减小并使小血管扩张，结果使血压降低。
因此一般都希望在等渗性或已呈高渗性的造影介质中加入离子，因为否则会产生高渗性或使高渗性进一步提高，从而增加渗透副作用。
但是，如上所述，影响造影介质的毒性和有害作用的一个重要因素是造影介质中的离子成分或完全没有离子。因此离子型造影介质必须含有碘化离子（通常为阴离子）的平衡离子（一般为平衡阳离子）。人们对这些离子型造影介质的阳离子组分已进行了大量的研究，虽然大批供应的阳离子多为钠（Na+）和（或）葡甲胺（Meg+），但也可包括血浆离子，如钙、钾和镁。
例如，虽然一般都认为增加钠离子浓度会使心肌收缩力的减小变得更为严重，但Almén用蝙蝠冀静脉进行试验测定造影介质对平滑肌的收缩性的影响，试验结果（参阅Acfa Radiologica Diagnosis 17：439-448（1976））说明：缺乏正常血浆浓度的正常血浆阳离子（即钠、钾、镁和钙）会对肌肉的收缩性产生不良的影响。Simon等人对以泛影酸盐为基础的离子型造影介质进行试验的结果（AJR114：810-816（1972））有力地说明：当造影介质的钠离子浓度远低于正常血浆的水平（例如低于70毫摩尔/升）时，进行冠状动脉血管造影时就有发生心室纤维性颤动的危险。进一步的研究还概括地提出：心室纤维性颤动是在造影介质中钠离子浓度低到约3.2～2.6毫摩尔/升以下时发生的。（参阅Morris在Investigative Radiology 23. S127-S129（1988）上发表的文章）。的确，人们一直担心使用非离子型造影介质时心室纤维性颤动的发生率会高得不能接受（参阅Piao等人在Investigative Radiology 23：466-470（1988）上发表的文章）。
还发现在含有钠和葡甲胺阳离子的离子型造影介质中加入钙和镁离子能减少造影介质对血脑障壁的影响，而且也能使动物的剧烈的静脉毒性减小。
虽然研究工作已表明将血浆离子加入X-射线造影介质能改变这种造影介质的生物效应，但如上所述，人们仍公认在高渗性组分中加入任何离子都会使其高渗性进一步提高，结果将使渗透效应增
加。因此，虽然上述文献指出，在非离子型造影介质中加入低浓度钠离子能使该造影介质引发心室纤维性颤动的危险性减少，并指出在该造影介质中加入正常血浆浓度的正常血浆阳离子能使不希望有的肌肉细胞收缩力的减小变得少一些，但该文献所指出的造影介质的最佳阳离子含量与本技术领域不一致。
以前的研究也表明，造影介质中含有钠离子能减少红细胞聚集体在人的血液中的形成并能使红血球聚集作用减少。因此Zucker等人（见Investigative Radiology 23：S340-S345（1988）提出，可在非离子型X-射线造影介质iohexol中加入Na Cl，使该造影介质中钠的浓度达15毫摩尔/升，以减少红细胞聚集体，同时又不会使重量克分子渗透压浓度的增加达到不能接受的程度。
因此文献中有关造影介质的最佳阳离子成分的介绍是有些不一致和矛盾的。从渗透毒性的观点来看，如果添加阳离子会产生高渗性或增加高渗性，那是禁忌的，但从避免心室纤维性颤动的观点来看，加入至少约3.2毫摩尔/升的钠被认为是合乎需要的。此外，从避免肌肉收缩力降低过多的观点来看，上述Almen的著作指出要添加正常血浆浓度的正常血浆离子，但Kozeny等人的著作（见Am.Heart J.109：290（1984））却提出，增加造影介质中的钠离子浓度会增加该造影介质的降低收缩力效应（影响肌肉收缩性的负效应）。
现在我们已十分惊奇地发现，在造影介质中加入钠离子，并使其浓度保持在较窄的范围内，即保持在20以上至60毫摩尔钠/升、 较好的是25～40毫摩尔/升、更好的是26-36毫摩尔钠/升、最好是大约27-30毫摩尔/升的范围内，能减少非离子型造影介质的有害作用。
本发明的一部分在于这样的令人惊奇的发现，即在造影介质中加入较低浓度的钠离子能使造影介质的降低收缩力效应小于不含钠离子的同种造影介质，虽然正如大家所知道的那样，较高浓度的钠离子则会使收缩力降低得更多。本发明一部分也是源于这样的发现，即在上述钠离子浓度范围内，各种形式的红细胞聚集作用均达到最佳状态。在这些范围内，可看作是正常红细胞的聚集性的指示器的已知二维聚集体缗钱状红血球簇的形成达到最佳状态，而在钠离子浓度较低的情况下，红细胞聚集体的形成增多，在钠离子浓度较高的情况下，红血球聚集体的形成增多。而且上述范围内的钠离子浓度足以避免在低钠离子浓度情况下遇到的那种心室纤维性颤动的危险。
因此，本发明的一个方面是提供一种造影介质，该造影介质包含一种分布在生理上可接受的含水载体介质中的非离子型造影剂（最好是碘化X-射线造影剂），其特点是所述的造影介质中的钠离子浓度为20以上（例如20.1或20.1以上）至60毫摩尔/升，较好的是25-40毫摩尔/升，更好的是26-36毫摩尔/升，最好是27-30毫摩尔/升，但当所述的造影剂为ioversol时，所述的造影介质所含钠离子的浓度必须为26-36毫摩尔/升，最好为27-34毫摩尔/升。
在上段中提到了非离子型X-射线造影剂ioversol，这是根据Ralston等人所公开的含有ioversol和12.4、25.6、38.5、77和144毫摩尔/升钠离子的试验性溶液（参阅Investigative Radiology 23;S140-S143（1988））。Ralston等人研究了钠对ioversol引起心室纤维性颤动的可能的影响，并发现在ioversol中加入钠一般能减少试验所用发生自发的心室纤维性颤动的倾向。但Ralston等人的研究结果并没有提出最佳的钠浓度范围为20-60毫摩尔/升，更不用说该最佳范围中尤以27-30毫摩尔/升为佳了。
事实上本发明在于确定以下事实：由于使非离子型X-射线造影介质中钠离子浓度达到20以上至60毫摩尔/升的范围而使重量克分子渗透压浓度提高所带来的积极因素胜过其消极影响，其积极因素有：
-心室纤维颤动发生率比低于此钠浓度的情况下低;
-收缩力的降低比高于此钠浓度和低于此钠浓度的情况下都少;
-形成的红细胞脆聚集体比低于此钠浓度情况下少;
-形成的红血球聚集体比高于此钠离子浓度情况下少;
-形成的缗钱状红血球簇比低于此钠离子浓度和高于此钠离子浓度的情况下都多。
本发明尤其适用于含有比值为3的造影剂（例如前面提到的一些例子）的X-射线造影介质。
本发明的造影介质含碘化造影剂时，该造影剂在造影介质中的浓度宜至少达到100毫克碘/升，例如150-500毫克碘/升，最好为200-350毫克碘/升。而且，当要求在可能的情况下应把等渗性偏差减少到最低限度时，本发明的造影介质的重量克分子渗透压浓度一般宜小于1渗透压克分子/公斤水，最好为850渗透压毫克分子/公斤水或小于此数。
钠离子可很方便地以具有生理上可接受的平衡离子的钠盐的形式引入本发明的造影介质中。特别适合的平衡离子包括血浆阴离子如氯合物、磷酸盐和碳酸氢盐离子。但是，钠，至少是一部分钠，也可以生理上可接受的螯合剂盐（例如乙二胺四乙酸钠或乙二胺四乙酸钙二钠）的形式加入（例如在不影响血浆中钙平衡的条件下在总的钠离子浓度中占0.5-1.5毫摩尔钠/升）。除钠离子外，其他生理上可接受的阳离子也可加到本发明的造影介质中。因此本发明的造影介质的制造是很方便的。只要把钠盐（或是固体或已是溶液）或含钠的盐的混合物或其溶液加到现有的造影介质中即可。
进一步看，本发明也提供一种制备造影介质的方法，该方法包括使一种非离子型造影剂与一种钠离子源混合（也可以混合前先在一种生理上可接受的含水载体介质中分散），需要的话并将所得的混合物稀释，这样就制得钠离子浓度为20以上至60毫摩尔/升或26-36毫摩尔/升的造影介质，其中所述的造影剂为ioversol。
本发明的造影介质特别适合于在血管内施用，尤其适用于心脏成象。因此本发明还提供用一种非离子型造影剂和一种生理上可接受的钠盐或其在一种生理上可接受的溶剂（例如注射用水）中的溶液制备本发明的用于心脏成象的造影介质的方法。
要指出的是，从初步的结果来看，目前我们认为在含有本发明造影介质的iodixanol或iohexol中分别加入0.3-0.6毫摩尔Ca++/升或大约0.2毫摩尔Ca++/升能进一步改善其性能。同样，实验结果表明，使造影介质进行氧合作用（例如氧饱和）对改善其性能也是有效的。
现在参照下面的实施例和附图对本发明作进一步的描述，但本发明并不限于实施例所述的内容。附图中图1-3是说明注入iohexol或iopentol（加有钠或未加钠）后兔子心脏的收缩力的减小与钠离子浓度的关系。
在非离子型造影介质中加入钠对心脏收缩力的影响的研究
试验用兔子心脏系取自己用乙基戊基巴比通（Mebumal Vet.ACO）进行静脉麻醉和肝素化（Heparin，Kabi Vitrum，1000 IU/Kg）的雄兔和雌兔（重2.2-4.2公斤）。迅速取出心脏、肺和主动脉，置于一含有温度为4℃或37℃的、加有11.0毫摩尔/升葡萄糖和12.0毫摩尔/升蔗糖的充氧Krebs溶液的碗中。然后在90厘米水柱的压力下按照Langendorff的方法将心脏装到一聚乙烯导管上。将37℃下被95%氧和5%二氧化碳的混合物饱和的Krebs溶液灌注到该心脏中。
使灌注液从一容器经两个通过三通阀与主动脉导管相连接的平行塑料管在主动脉入口的上方送入降主动脉。转动三通阀使其中一个塑料管与主动脉导管不再相通。然后将试验溶液注入关闭的管中，而与此同时灌注液则从另一管中流过。然后转动三通阀，使灌注液停止流入主动脉导管，而试验溶液则开始流入。
将一应变片（Dept.of Medical Technology Malmo General Hospital）缝到左心室腔壁上，以测量心肌层的收缩力。用Mingograph 800（Elemaschonander）进行记录。测量注入造影介质后的最小手缩力作为收缩力，算出其与每次注入前的收缩力的百分比。
进行了以下的研究：
1.用NaCl储液稀释Iohexol（300毫克碘/毫升），使碘浓度达150毫克碘/毫升。储液所含的钠的浓度应使最终造影介质含0、19.25、38.5、57.75、77或154毫摩尔钠/升。在15个心脏的每个心脏中分别注入6种造影介质，注入次序不限，每次注入量均为7.5毫升，这就是说总共注入90次。
2.以固体NaCl的形式将0.29或77毫摩尔钠/升加入到iohexol（300毫克碘/毫升）和iopentol（300毫克碘/毫升）中。在15个心脏的每个心脏中分别注入6种造影介质，注入次序不限，每次注入量约为5毫升，即总共注入90次。
3.以固体Na Cl的形式将0、19.25、38.5、57.75或77毫摩尔钠/升加入iopentol（350毫克碘/毫升）中。在15个心脏的每个心脏中分别注入5种造影介质，注入次序不限，每次注入量约为5毫升。
造影介质是在37℃下注入的，每隔10分钟注入一次。
用Wilcoxon秩检验进行统计分析。
小于0.05的p值被认为是有效的。
将7.5毫升加有0、19.25、38.5、57.75、77和154毫摩尔/升钠离子（以氯化钠的形式加入）的iohexol（150毫克碘/毫升）注入15个心脏后观察到的收缩力的减小（中位数减少和四分位数间距）示于图1中。所有造影介质均使收缩力减小，但使人惊奇的是在钠离子浓度约为20-60毫摩尔/升的情况下减小量较少。
将加有0.29和77毫摩尔/升钠离子（以氯化钠的形式加入）的iohexol（300毫克碘/毫升）或iopentol（300毫克碘/毫升）注入15个心脏后观察到的收缩力的减小（仍是中位数减少和四分位数间距）示于图2中。含有29毫摩尔/升钠离子的造影介质引起的收缩力的减小比不含钠或含77毫摩尔/升钠离子的造影介质引起的收缩力的减小少得多。
将5毫升加有0、19.25、38.5、57.75和77毫摩尔/升钠离子（以氯化钠的形式加入）的iopentol（350毫克碘/毫升）注入13个心脏后观察到的收缩力的减小（中位数减少和四分位数间距）示于图3中。
在造影介质中加入钠对血细胞聚集作用的影响的研究
对于在本发明的造影介质中加入钠离子对血细胞的聚集作用所产生的影响进行了如下的研究：将1份人血加到3份含有iohexol（300毫克碘/毫升）和0.18、8、23.4、28.1、32.8或37.5毫摩尔/升钠（以氯化钠的形式加入）的造影介质中。所用的人血系来自10-29个自愿供血者。测定了细胞聚集程度和缗钱状红血球簇的形成程度，不同钠离子浓度的试验结果示于下面的表1-3中。就红细胞聚集体而言可分为以下三类：（a）聚集体很少（有0-20%红 细胞处于聚集体状态），（b）有中等数量聚集体（有20-70%红细胞处于聚集体状态）和（c）有许多聚集体（有70%以上的红细胞处于聚集体状态）。
表1
在将含有iohexol（300毫克碘/毫升）和0-37.5毫摩尔/升钠离子的造影介质加入后的2分钟内人血红细胞的聚集作用。
Na离子浓度 聚集体 缗钱状红血 所有细胞
（毫摩尔/升） a b c 总数 球簇 分离
0 15 15
18.8 11 4 15 1
23.4 7 7 7 1
28.1 1 1 9 5
32.8 15
37.5 15
试样数＝15。所有15个自愿供血者的血均在每种钠浓度的情况下进行了试验。
表2
加入含有iohexol（300毫克碘/毫升）和0-150毫摩尔/升钠离子（以氯化钠的形式加入）的造影介质对2分钟内人血红细胞聚集作用的影响。
Na离子浓度 N 聚集体 缗钱状红血 所有细胞
（毫摩尔/升） a b c 总数 球簇 分离
0 29 29 29
18.8 15 5 7 3 15
28.1 15 11 4
37.5 10 1 9
75 10 6 4
150 10 3 7
N＝试样数，即志愿供血者人数
表3
含有iohexol（300毫克碘/毫升）和0-150毫摩尔/升钠离子（以氯化钠的形式加入）的造影介质对30分钟内人血红细胞聚集作用的影响。
Na离子浓度 N 聚集体 缗钱状红血 所有细胞
（毫摩尔/升） a b c 总数 球簇 分离
0 10 5 3 8 2 2
18.8 15 3 7 10 3 2
28.1 15 13 2
37.5 10 7 3
75 10 8 2
150 10 9 1
N＝试样数，即志愿供血者人数
从以上这些表可以清楚地看出，在大约28.1毫摩尔/升钠离子浓度下，生成的缗钱状红血球簇最多。
实施例1
造影介质
组成：
Iohexol＊（300毫克碘/毫升）
氯化钠，使钠离子浓度达28毫摩尔/升。
将固体氯化钠溶于iohexol中以产生所需的钠离子浓度。
＊Iohexol系Nycomed AS产品，其商品名为OMNIPAQUE
实施例2
造影介质
组成：
Iohexol＊（300毫克碘/毫升-Nycomed AS产品）
蒸馏水
氯化钠溶液，使钠离子浓度达32毫摩尔/升。
用蒸馏水将Iopentol（350毫克碘/毫升）的碘浓度稀释至280毫克碘/毫升，此后将溶于蒸馏水中的氯化钠加入，使碘浓度达200毫克碘/毫升，钠离子浓度达32毫摩尔/升。
实施例3
造影介质
组成：
Iohexol＊（300毫克碘/毫升）
氯化钠溶液，使碘浓度达150毫克碘/毫升，钠离子浓度达26毫摩尔/升。
用氯化钠的蒸馏水溶液稀释Iohexol（市场上能买到的商品的名称为OMNIPAQUE），使碘浓度达150毫克碘/毫升，钠浓度达26毫摩尔/升。
实施例4
造影介质
组成：
Iohexol＊（300毫克碘/毫升）
氯化钠，使钠浓度达28毫摩尔/升
将氯化钠溶于Ioversol（可从Mallinckrodt，Inc.买到），使钠浓度达28毫摩尔/升。
Claims (12)
1、一种制备造影介质的方法，该方法包括使一种非离子型造影剂与一种钠离子源混合(也可以混合前先在一种生理上可接受的含水载体介质中分散)，需要的话并将所得的混合物稀释，这样就制得钠离子浓度为20以上至60毫摩尔/升或26～36毫摩尔/升的造影介质，其中所述的造影剂为ioversol。
2、一种如权利要求1所述的方法，其中用作所述的钠离子源的是一种钠盐，该钠盐具有石蜡上可接受的平衡离子。
3、一种如权利要求1和2中任一权利要求所述的方法，其中所述的钠离子源的用量要足以使所得的造影介质中的钠离子浓度达25～40毫摩尔/升。
4、一种如权利要求1和2中任一权利要求所述的方法，其中所述的钠离子源的用量要足以使所得的造影介质中的钠离子浓度达26～36毫摩尔/升。
5、一种如权利要求1和2中任一权利要求所述的方法，其中所述的钠离子源的用量要足以使所得的造影介质中的钠离子浓度达27～30毫摩尔/升。
6、一种如权利要求1～5中任一权利要求所述的方法，其中用作所述的造影剂的是比值为3或6的碘化X-射线造影剂。
7、一种如权利要求6所述的方法，其中用作所述的造影剂的是一种选自甲泛影酰胺、iopromide、iopentol、iopamidol、iohexol、ioversol、iofrolan和iodixanol的造影剂。
8、一种如权利要求6和7中任一权利要求所述的方法，其中所述的造影剂的用量要足以使得的造影介质中的碘浓度至少达100毫克碘/毫升。
9、一种如权利要求1～8中任一权利要求所述的方法，其中还有生理上可接受的阳离子与所述的造影剂和钠离子混合。
10、一种如权利要求1～9中任器权利要求所述的方法，其中制备混合物和随后可能根据需要进行稀释时要使制得的造影介质的重量克分钟渗透压浓度小于1渗透压克分钟/公斤水。
11、用一种非离子型造影剂和一种生理上可接受的钠盐或其溶液制备如权利要求1所述的用于心脏成象的造影介质。
12、一种用于诊断的X-射线成象的造影介质，该造影介质包括一种分布在生理上可接受的含水载体介质中的非离子型造影剂，其特点是所述造影介质的钠离子浓度为20以上至60毫摩尔/升，但当所述的造影剂为ioversol时，所述的钠离子浓度必须为26～36毫摩尔/升。
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