تصویربرداری پزشکی

آموزشگاه دانشجویان رادیولوژی و آشنایی عمومی برای بیماران

مواد حاجب در تصویربرداری

مقدمه

تاریخچه

در سال ۱۸۹۶ از نمک سولفات باریم به صورت آزمایشی برای مطالعه لوله گوارش استفاده شد. در همین سال فیزیکدانی به نام هاشک با همکاری پزشکی به نام لیندنتال با بکارگیری بیسموت، سرب و نمکهای باریم اولین آنژیوگرافی را در وین با نمایش عروق دستهای قطع‌شده یک مرد فوت شده انجام دادند. در ۱۹۲۱ از هوا و لیپیودول برای مایلوگرافی استفاده شد. دو سال بعد از فنل‌فتالئین هالوژنه برای تصویرکردن کیسه صفرا و از یدید سدیم برای اوروگرافی استفاده گردید. در ۱۹۵۳ از آیودیپامید (بیلی‌گرافین) برای نمایش کبد و مجاری صفراوی و یک سال بعد از مگلومین دیاتروزآت (یوروگرافین) که توسط شرکت شرینگ ابداع گردید برای اکثر آنژیوگرافیها و یوروگرافیها استفاده شد. در ۱۹۶۰ آلمن متوجه شد که فشار اسمزی بالا و وجود بار الکتریکی در مواد یددار یونی واکنشهای شدیدی را در برخی بیماران ایجاد می‌کند.

چرا و کجا از مواد کنتراست استفاده می‌کنیم؟

کنتراست تصویری هنگامی ایجاد می‌گردد که میزان تضعیف پرتوهای ایکس در گذر از بافتهای مجاور متفاوت باشد. اختلاف تضعیف در بسیاری از بافتهای بدن به اندازه‌ای نیست که کنتراست تصویری ایجاد کند. مثلا توده‌ها یا بسیاری از فرایندهای بیماریزا دارای ضریب تضعیف بسیار نزدیک به ضریب تضعیف بافت مجاور می‌باشند. نیز برای بررسی مجاری و حفرات طبیعی یا غیرطبیعی (فیستولها) نیازمند بکارگیری مواد کنتراستزا هستیم.

برخی از این مواد به صورت خوراکی (از راه دهان) و تنقیه (از مجرای مقعدی) برای ایجاد کنتراست در کانال گوارشی استفاده می‌گردد. در آنژیوگرافی برای بررسی مجاری عروقی مواد کنتراستزا به صورت درون‌رگی تزریق می‌گردد (درون سیاهرگ یا درون سرخرگ یا در گذشته در رگهای لنفاوی). همچنین برای مطالعه تشریحی و عملکردی یک بافت مانند کلیه یا کبد یا یک توده غیرطبیعی مواد کنتراست یوروآنژیوگرافیک را در سیاهرگ تزریق می‌کنند تا به وسیله گردش خون به بافت یا توده مورد نظر برسد. برای بررسی کانال نخاعی و ریشه‌های عصبی در فضای زیرعنکبوتیه (مایلوگرافی) و در آرتروگرافی برای بررسی مفاصل در فضای مفصلی تزریق می‌شود. همچنین می‌توان با تزریق در حفرات و مجاری طبیعی مانند مجاری بزاقی (در آزمون سایلوگرافی)، مجاری اشکی (در آزمون داکریوسیستوگرافی) و فضای رحم (در آزمون هیستروسالپینگوگرافی) به بررسی تشریحی آنها پرداخت. گاهی نیز برای یافتن مسیرهای غیرطبیعی به وجودآمده مواد کنتراست را در دهانه ورودی آنها تزریق می‌کنند (در آزمون فیستولوگرافی).

دسته‌بندی مواد کنتراست در رادیولوژی

این مواد را می‌توان به سه دسته مثبت یا پرچگال (High density)، منفی یا کم‌چگال (Low density) و خنثی (Neutral) تقسیم نمود. مواد مثبت شامل مواد باریمی، مواد یدی و مواد استیلی (مورد استفاده در زمان‌سنجی ترانزیت کولون و افتادگی رحم) می‌باشند. مواد منفی شامل گازهایی مانند هوا، اکسیژن، کربن دی‌اکسید یا نیترو اکسید می‌باشند. در سی‌تی اسکن از آب به عنوان ماده کنتراست خنثی در بررسی روده‌ها استفاده می‌گردد. به مواد منفی مواد غیرحاجب (Non-Opaque) و به مواد مثبت مواد حاجب (Opaque) نیز می‌گویند. مواد مثبت در مقایسه با مواد منفی دارای عدد اتمی بالا و تضعیف‌کنندگی بیشتر پرتو ایکس هستند و هنگام رادیوگرافی نیازمند افزایش فاکتورهای تابش بوده، تصویر آنها در رادیوگرافی روشن و در فلوروسکوپی تیره دیده می‌شود. گاهی نیز برای بررسی بهتر مخاط پوششی کانال گوارشی از ترکیب مواد مثبت و منفی تواما استفاده می‌گردد (کنتراست مضاعف).

ویژگیها

ویژگی‌های لازم برای مواد کنتراست:

  1. تولید کنتراست بالا
  2. بروز حداقل عوارض جانبی (واکنشهای حاد یا مزمن)
  3. توزیع همگن در بدن و دفع آسان
  4. پایداری ساختمانی و ترکیبی قبل از ورود به بدن و پس از آن
مبانی فیزیکی

با نگاهی به محاسبه زیر می‌توان اختلاف تضعیفی که در اثر وارد‌نمودن مواد باریمی یا یدی در بافت به دست آورد را محاسبه کرد. مثلا کنتراست ناشی از جذب فوتوالکتریک برای مواد باریمی نسبت به بافت نرم حدود ۴۳۰ برابر است:

[Z (Ba or I)/Z (soft tussue)]³=Photoelectric contrast

(۵۶/۷٫۴)³=۴۳۲

برای به دست آوردن تصویری با کنتراست بالا بهتر است kVp را کاهش و mAs را افزایش داد. میزان پراکندگی و جذب کامپتون به دانسیته مواد بستگی دارد. یادآوری می‌گردد که هنگام بررسی دیواره کانال گوارشی با استفاده از سولفات باریم بهتر است قدرت نفوذ پرتو را افزایش داد (kVp بالا و mAs پایین) تا با عبور از ورای پوشش باریمی بتواند مخاط گوارشی را بهتر تصویر نماید. معمولا در رادیوگرافی هنگامی که نیازمند تصویرکردن چند بافت با دانسیته متفاوت از هم هستیم توصیه می‌گردد که شرایط تابش با کیلوولت بالا و میلی‌آمپرثانیه پایین تنظیم شود تا کنتراست کمتر شده، ولی تعداد درجات سایه‌های خاکستری روی تصویر افزایش یابد (Long Scale of Contrast). مثال آشنای این توصیه رادیوگرافی قفسه سینه (Chest x ray) و کانال گوارشی با خوراندن سوسپاسیون باریم است. مواد یددار هنگامی که به درون خون تزریق می‌گردند خیلی رقیق شده، قادر به تولید کنتراستی به میزان فوق‌الذکر نیستند. به همین خاطر بهتر است برای مواد کنتراست یدی کیلوولت از ۷۵ بیشتر نباشد (افزایش جذب فوتوالکتریک) اما برای سوسپانسیون باریم بالاتر از ۹۰ اعمال گردد.

برای هر آزمایشی غلظت ماده کنتراست باید مناسب باشد به گونه‌ای که اطلاعات تشخیصی خوبی فراهم گردد. فرمول زیر بیانگر وابستگی کنتراست به غلظت و ضخامت لایه تضعیف‌کننده است. مثلا با ورود ماده کنتراست به یک رگ ضخامت لایه تضعیف‌کننده به قطر آن رگ بستگی خواهد داشت.

Log(I0/I) = kCD

در این رابطه I0 شدت اولیه و I شدت پرتوی گذرکرده، k ثابت تفکیک، C غلظت ماده کنتراست (گرم‌مول بر لیتر) و D ضخامت لایه تضعیف‌کننده است. هرگاه ضخامت لایه تضعیف‌کننده نازکتر گردد برای به دست‌آوردن همان کنتراست قبلی باید غلظت ماده کنتراست را افزایش داد.

آشنایی با داروشناسی و مبانی تجویز دارو

فارماکولوژی به معنای مطالعه داروها در سیستمهای حیاتی است. این مطالعه شامل شناخت اثرات تجویز داروها اعم از تشخیصی، درمانی یا عوارض جانبی است. بنابراین هیچ کس بدون احاطه علمی بر کلیه جوانب درمانی و عوارض ناخواسته مجاز به تجویز دارو نیست. به عنوان یک پرسنل درمانی، یک تکنولوژیست تصویربرداری باید با این علم آشنایی مختصری داشته باشد.

  • نامگذاری داروها

یک دارو تحت نامهای مختلفی تعیین هویت می شود: نام شیمیایی، شماره رمز، نام ژنریک و نام تجاری (برند). اکثر کادر درمانی با نام ژنریک و نام تجاری (Brand) آشنایی دارند. نامهای دیگر معمولا در تحقیقات و فرایندهای ساخت مورد استفاده اند. هر ماده دارویی یک نام ژنریک دارد اما کارخانجات سازنده دارو ممکن است نامهای تجاری مختلفی به آن اطلاق کنند. شرکتی که اول بار یک دارو را اختراع می کند و آن را به ثبت می‎رساند حق انحصاری تولید و فروش آن را تحت نام تجاری خاص خود برای مدت محدودی خواهد داشت. پس از سپری شدن این دوره محدود (مثلا چند سال) سایر شرکتهای تولیدی می‎توانند آن را با نام تجاری دیگری تولید و عرضه نمایند.

  • داروهای Legend

کلیه داروهایی که به تجویز پزشک یا نسخه (Prescription) نیاز دارند. این داروها با عبارت “فروش بدون نسخه ممنوع” که بر برچسب نام و مشخصات حک شده است عرضه می‎گردند. داروهایی که در تصویربرداری به عنوان ماده کنتراست بکار برده می‎شوند از این دسته هستند.

  • تجویز قانونمند

یک نسخه یا دستور معتبر حداقل این هفت مورد را باید داشته باشد:

  1. نام بیمار، شماره هویت یا کد پذیرش و در صورت بستری بودن شماره اتاق
  2. نام دارو (ژنریک یا برند)
  3. دزاژ یا دز دارو (در یکای مناسب)
  4. شکل یا فرم دزاژ (مثلا قرص، آمپول تزریقی، محلول و ..)
  5. راه مصرف (مثلا خوراکی، رکتال یا تزریقی و ..)
  6. تاریخ تجویز دارو
  7. نام و امضای تجویزکننده
  • Biopharmaceutics

متشکل از دو واژه Bio به معنای زیست (حیات) و Pharmaceutics به معنای مطالعه عمومی یک دارو در زمینه فرمولاسیون، تولید، پایداری و تأثیرگذاری شکل دزاژ آن است. توضیح آن که کارخانه تولیدکننده ماده دارویی را در یک ناقل قرار می‎دهد که برای ورود به بدن مناسب باشد. شکل یا فرم دزاژ دارو که ممکن است جامد، مایع، گاز یا ترکیبی از آنها باشد متشکل از ماده دارویی و ناقل خواهد بود. فرم دزاژ باید بتواند در محل عمل دارو، ماده دارویی را آزاد کند. فرمهای دزاژ جامد شامل: قرصها، کپسولها، تروشه‎ها (مواد ژله ای) و اینسرتها یا اشکالی که به حفرات بدن مانند مقعد یا واژن وارد می‎شوند. فرمهای دزاژ مایع شامل محلولها، امولسیونها و سوسپانسیونها هستند. محلولها متشکل از مخلوط کاملاً همگن یک جامد، مایع یا گاز در یک مایع دیگر (حلال) است. ماده حل‎شده همان ماده دارویی است و مایع حلال همان ناقل می‌باشد. امولسیون متشکل از دو مایع است که یکی ماده دارویی و دیگری ناقل می‌باشد. ماده دارویی به شکل گلوبولهایی به طور یکنواخت در سرتاسر ناقل پراکنده اند. سوسپانسیون ترکیبی است که یک ماده دارویی جامد در یک محیط مایع پراکنده شده باشد. سوسپانسیونها معمولاً قبل از مصرف به تکان‎دادن نیاز دارند تا از حالت رسوب به یک مخلوط همگن تبدیل شوند. فرم دزاژ گازی نوعاً شامل اکسیژن‌درمانی، گازهای مورد استفاده در بیهوشی و اسپری ها یا افشانه های آئروسول است (مثلا افشانه سالبوتامول) که متشکل از ماده دارویی مایع در ناقل گازی (نظیر هیدروکربنهای فلوئوردار) است. این شکل دارویی برای استنشاق مورد استفاده است.

ورود دارو به بدن یا از راه دستگاه گوارش است (خوراکی یا همان دهانی، زیرزبانی و آنال یا مقعدی یا رکتال) که به آنها Enteral گفته می شود یا غیرگوارشی که به آن Parenteral گویند و شامل انواع تزریقی (درون-وریدی، درون-شریانی، درون-ماهیچه ای، زیرپوستی، درون-پوستی، درون فضای ساب-آراکنوئید (اینتراتکال)، درون-مفصلی (اینتراآرتیکولار)، درون-بطنی (اینتراسیسترنال)، موضعی (تاپیکال) و استنشاقی است.

  • Pharmacokinetics

متشکل از فرایندهای جذب، توزیع، متابولیسم و دفع دارو پس از ورود به بدن است. این چهار گام تعیین کننده شروع عمل، مدت زمان عمل و محدوده عمل داروست.

جذب:

قبل از فعالیت سیستمی دارو باید جذب شود یعنی به گردش خون وارد شود. داروهایی که مستقیماً به درون رگ تزریق شوند فرایند جذب را دور می زنند. جذب از جایگاههای آناتومیک مختلفی صورت می گیرد مانند کانال گوارش، ششها، غشاهای مخاطی، چشم، پوست، زیرپوست و ماهیچه. بنابراین اختصاصات فیزیکی-شیمیایی ماده دارویی و ناقل باید متناسب با جایگاه جذب باشد. جذب دارو فقط به شکل مایع یا گاز صورت می گیرد، بنابراین مدت زمان بیشتری برای فرایند جذب دارو با اشکال جامد صرف می‌شود. عوامل تأثیرگذار بر فرایند جذب عبارتند از:

  1. فرم دزاژ
  2. چربی‎دوستی (لیپوفیلیسیتی): از آنجایی که غشای سلولی متشکل از دو لایه لیپیدی است سهولت عبور دارو از این غشا به میزان چربی‎دوستی آن بستگی دارد. داروهای آبدوست به روش پینوسیتوز یا انتقال فعال از غشا عبور می‎کنند.
  3. سطح تماس یا مساحت ناحیه آناتومیک جذب: روده‎ ها و ششها سطح تماس زیادی برای جذب ایجاد می‎کنند.
  4. جریان خون: هر چه جریان خون به سطح جذب بیشتر باشد این فرایند بیشتر و سریعتر است.
  5. غلظت یا تراکم مولکولهای دارو: در انتشار (انتقال غیرفعال) نقش اساسی دارد.
  6. خواص اسیدی-بازی: پس از حل شدن دارو در محیط حلال خواص اسیدی-بازی محلول بر میزان جذب اثرگذار است. ذرات غیریونی بهتر از ذرات یونی از غشا عبور می کنند. اکثر داروها یا اسید ضغیف هستند یا باز ضعیف. اسیدهای ضعیف در محیط اسیدی غیریونی می باشند و بازهای ضعیف در محیط قلیایی. بنابراین داروهای اسیدی در محیط اسیدی راحت تر جذب می شوند و همین گونه داروهای قلیایی در محیط بازی. مثلاً آسپرین (اسید استیل-سالیسیلیک) در معده (که pH برابر با ۱-۲ دارد) از غشای سلولهای معدی به راحتی جذب خون می شود (که محیطی است اندکی قلیایی با pH=7.4). بنابراین در محیط خون یونیزه می شود و برگشتش به سلولهای معده مسدود می گردد.
  7. سازگاری: اگر دارویی در واکنش با سایر مواد شیمیایی ایجاد رسوب کند فرایند جذب با مشکل روبرو خواهدشد. علت این که باریم نمی تواند از غشای سلولهای کانال گوارش جذب شود ایجاد کمپلکس غیرمحلول (رسوب) در این محیط است. بنابراین بعنوان یک عامل رادیواپاک در کانال گوارشی سازگاری دارد.

توزیع:

فرایند انتقال دارو در مایعات بدن از گردش خون تا بافتها و محل عمل داروست. تحت تأثیر عوامل زیر است:

  1. برون‎ده قلبی: حجم خونی که در هر دقیقه توسط قلب پمپ می‎شود. معلوم است که کاهش برونده قلب توزیع دارو را کاهش می دهد.
  2. جریان خون ناحیه ای: میزان خونی که به یک اندام یا بافت وارد می شود. هرچه بیشتر باشد توزیع دارو بهتر است.
  3. ذخایر دارو: تجمعات دارو که به یک جایگاه ویژه پیوند یافته باشد مانند پلاسما، بافتهای چربی و بافتهای استخوانی.

در بدن دو مانع برای توزیع وجود دارد که از جنس غشای بیولوژیک است: سد خونی-مغزی (BBB) و سد پلاسنتال (جفت در دوران جنینی). این موانع هم مزایایی دارند هم ضررهایی. مثلا هنگام عفونت سیستم اعصاب مرکزی گذر یک داروی آنتی-بیوتیک از BBB مطلوب است اما گذر برخی داروها از سد پلاسنتال آن هم موقعی که مادر از بارداری خود هنوز خبر ندارد نامطلوب است.

متابولیسم:

تغییرات شیمیایی که در ساختمان دارو رخ می دهد و آن را به یک متابولیت قابل دفع از بدن تبدیل می کند. به آن “تبدیل زیستی” یا Biotransformation هم می گویند. داروها معمولاً در کبد تحت یک یا دو تا از واکنشهای اکسیداسیون، هیدرولیز، کانجوگاسیون (Conjugation) یا احیاء (کاهش) قرار می گیرند. کانجوگاسیون به معنای تبدیل دارو از فرم محلول در چربی به فرم محلول در آب است. ارگانهایی که در متابولیسم نقش دارند به ترتیب اهمیت عبارتند از: کبد، کلیه، پلاسما، ریه و مخاط روده. بنابراین بیماریهای کبد، اختلال در آنزیمهای متابولیسم، اختلال شدید در سیستم گردش خون قلبی-عروقی و بیماریهای کلیه باعث کاهش فرایند متابولیسم شده، منجر به آوردوز (Overdose) شدن آن می شوند، حتی اگر دارو را با دز مناسب تجویز کرده باشیم. دارویی می تواند از راه دهان تجویز شود که در هنگام ورود اولیه به کبد پس از جذب مخاطی و توزیع پرتال دچار متابولیسم زودهنگام نشود.

ترشح یا دفع:

فرایند دفع یا حذف مولکولهای دارو از بدن چه این مولکولها دست‏‎نخورده (سالم) باشند چه به متابولیت تبدیل شده باشند. مسوولیت اولیه دفع با کلیه هاست اما اندامهای دیگر و راههای مختلف برای دفع موجود است از جمله: بازدم از ششها، ترشح شیر از پستانها، عرق و بزاق.

منابع
  1. فضل‌الله تورچیان، حسین فرحناک، مواد حاجب رادیولوژی سونوگرافی سی تی اسکن و ام آری، انتشارات نور دانش، چاپ اول
  2. نسخه نهم ACR Manual on Contrast Media سال انتشار ۲۰۱۳
  3. Henrik S. Thomsen • Judith A. W. Webb،Contrast Media Safety Issues and ESUR Guidelines Third Edition
  4. John Talbot، Catherine Westbrook، Carolyn Kaut Roth، MRI in Practice، Fourth Edition،۲۰۱۱
  5. http://metallurgybank.persianblog.ir/post/25
  6. https://www.imaios.com/en/e-Courses/e-MRI/Improving-MRI-contrast-Contrast-agents/gadolinium-mri
  7. F.Reiser, C.R.Becker, K.Nikolaou, G. Glazer (Eds.); Multislice CT, 3rd Revised Edition
  8. Steven C. Jensen, Michael P. Peppers, Pharmacology and Drug Administration for Imaging Technologists, second edition, ISBN: 9780323030755
کنتراستهای یددار
فهرست آموزشگاه