鐵氰化錳鉀納米對比劑對大鼠不同器官增強特性的MRI實驗研究.pdf

1、第一部分鐵氰化錳鉀納米顆粒的基本特性
　　目的：通過對鐵氰化錳鉀納米顆粒表征、穩(wěn)定性及磁性特征的分析，探討鐵氰化錳鉀納米顆粒的理化特征、磁性特征以及作為MR對比劑的可行性。
　　方法：應(yīng)用高分辨透射電子顯微鏡（TEM）觀察制備的鐵氰化錳鉀納米顆粒的大小、形態(tài)、表面特性；應(yīng)用 X射線粉末衍射儀測定鐵氰化錳鉀納米顆粒的介孔結(jié)構(gòu)和物相結(jié)構(gòu)；應(yīng)用0.55T核磁共振分析儀測定鐵氰化錳鉀納米顆粒的縱向弛豫率rl；對不同濃度（濃度分別為0

2、.96、1.92、3.83、7.67 mmol/L）的鐵氰化錳鉀納米溶液進(jìn)行體外MR成像，分析其濃度與磁共振T1信號強度變化的相關(guān)性。
　　結(jié)果：制備的鐵氰化錳鉀納米顆粒透射電子顯微鏡下呈正方體形，粒徑大小均一，分散均勻；通過 X射線粉末衍射及透射電鏡電子能譜圖分析測定其分子式為KMn[Fe(CN)6]2H2O；0.55T核磁共振分析儀測定該顆粒的縱向弛豫率 r1為2.0184 mM-1s-1；不同濃度的鐵氰化錳鉀納米粒子T1加權(quán)

3、像信號強度差異非常明顯，隨著濃度的增加，圖像信號強度逐漸增加。
　　結(jié)論：鐵氰化錳鉀納米顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、分散性好、具有良好的生物相容性，且縱向弛豫率較高，其濃度與磁共振 T1信號強度具有明顯的相關(guān)性，可作為高效的磁共振T1對比劑。
　　第二部分不同濃度鐵氰化錳鉀納米對比劑對大鼠不同器官的MRI增強效果分析
　　目的：采用不同濃度的鐵氰化錳鉀納米對比劑對大鼠不同器官（腦、心肌、肝臟及腎臟）進(jìn)行磁共振增強掃描，分析各器官強化

4、程度與對比劑濃度的關(guān)系，探討鐵氰化錳鉀納米對比劑的最佳注射濃度。
　　方法：取健康雄性SD大鼠72只，隨機分成六組，每組12只，用于分別注射不同濃度鐵氰化錳鉀納米對比劑，每組中再隨機分成2小組，每小組6只，用于掃描不同器官（1組進(jìn)行腦部掃描，另1組進(jìn)行心肌、肝臟及腎臟掃描）。經(jīng)尾靜脈注射不同濃度的鐵氰化錳鉀納米對比劑，濃度分別為7.5mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L、60mmol

5、/L，注射劑量為0.7ml/300g體重，注射前及注射后30min分別對大鼠不同器官進(jìn)行TSE-T1WI序列掃描，采用單因素方差分析比較不同濃度對比劑增強后不同器官的信號強度（SI）、信噪比（SNR）及信號增強率（SER），兩兩比較采用最小顯著差（LSD）法。采用配對樣本t檢(paired-samples t test)比較同一濃度腦室與腦垂體、腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)的SI、SNR及SER。
　　結(jié)果：分別注射不同濃度（7.5mmol/L

6、、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L、60mmol/L）鐵氰化錳鉀納米對比劑增強后，大鼠大腦皮質(zhì) SI分別為：507.50±130.29、488.00±97.39、549.50±72.19、559.67±103.10、525.33±64.46、563.50±99.78；大腦皮質(zhì)SNR分別為：20.21±2.31、19.37±1.57、23.61±3.39、22.92±3.66、24.02±5.25、2

7、2.50±6.20；大腦皮質(zhì)SER分別為：0.24±0.15、0.20±0.17、0.45±0.15、0.42±0.28、0.49±0.36、0.40±0.37。各濃度對比劑對大腦皮質(zhì)的強化均不顯著，SI、SNR及SER兩兩比較P值均>0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。不同濃度錳對比劑增強后腦室SI分別為：834.83±113.48、883.83±94.93、922.50±108.91、923.50±101.41、1024.83±127.94

8、、890.67±124.63；腦室SNR分別為：20.42±6.55、23.20±2.05、29.77±4.74、33.44±5.50、34.73±7.06、22.96±2.93；腦室SER分別為：0.27±0.43、0.45±0.29、0.87±0.55、1.09±0.52、1.18±0.69、0.43±0.28。不同濃度錳對比劑增強后腦垂體 SI分別為：836.83±77.02、846.00±84.24、878.33±97.81、9

9、28.17±87.61、1023.67±95.11、859.00±76.53；腦垂體SNR分別為：28.35±7.03、28.68±7.18、29.93±8.22、31.61±8.27、34.97±9.35、32.07±6.85；腦垂體SER分別為：0.52±0.30、0.54±0.31、0.60±0.36、0.69±0.36、0.87±0.40、0.72±0.31。45mmol/L濃度的對比劑對腦室及垂體強化最為顯著，7.5mmol/

10、L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L濃度對比劑腦室及垂體的SNR及SER均依次上升，45mmol/L達(dá)到峰值，而60mmol/L濃度的SNR及SER均下降。不同濃度錳對比劑腦室SI比較：45mmol/L組與7.5mmol/L、15mmol/L及20mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腦室SNR比較：7.5mmol/L、15mmol/L、60mmol/L組與20mmol

11、/L、30mmol/L、45mmol/L、組兩兩比較，P值均<0.05,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腦室SER比較：7.5mmol/L組分別與20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L組比較，15mmol/L、60mmol/L組與30mmol/L、45mmol/L組兩兩比較，P<0.05,差異有統(tǒng)計學(xué)意義。不同濃度錳對比劑腦垂體 SI比較：45mmol/L組與7.5mmol/L、15mmol/L、20mmol/L及60

12、mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腦垂體SNR及SER比較：P值均>0.05，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。相同濃度錳對比劑腦室與腦垂體SI、SNR、SER比較：除60mmol/L組SNR的P值<0.05,其余P值均>0.05，無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　不同濃度鐵氰化錳鉀納米對比劑增強后大鼠心肌 SI分別為：488.50±177.76、793.17±223.19、888.50±146.51、908.33±78.7

13、9、949.33±76.76、837.67±87.33；心肌SNR分別為：26.86±3.45、29.26±3.49、29.54±3.29、30.18±4.90、32.11±5.00、27.41±4.88；心肌SER分別為：0.49±0.39、0.61±0.37、0.64±0.41、0.67±0.42、0.76±0.36、0.56±0.56。7.5mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L濃度錳

14、對比劑增強后心肌的SI、SNR及SER均依次上升，其中45mmol/L濃度達(dá)到峰值，而60mmol/L濃度的SNR及SER均下降。不同濃度錳對比劑心肌SI比較：7.5mmol/L組分別與15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L、60mmol/L組比較，P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑心肌SNR比較：7.5mmol/L組與45mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，余各組兩兩比

15、較 P值均>0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑心肌SER比較：各組濃度兩兩比較P值均>0.05，差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　不同濃度鐵氰化錳鉀納米對比劑增強后大鼠肝臟 SI分別為：2588.67±389.30、2868.83±180.85、2828.83±206.11、2822.17±413.87、3212.50±284.09、2818.33±273.82；肝臟 SNR分別為：33.63±7.32、36.77±9.72、3

16、7.51±4.32、37.57±8.22、46.13±6.72、35.14±4.70；肝臟SER分別為：0.40±0.43、0.52±0.48、0.56±0.31、0.60±0.56、0.98±0.67、0.51±0.50。7.5mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L濃度錳對比劑增強后肝臟的SI、SNR及SER均依次上升，其中45mmol/L濃度達(dá)到峰值，而60mmol/L濃度的 SNR及

17、SER均下降。不同濃度錳對比劑肝臟 SI比較：45mmol/L組分別與7.5mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、60mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑肝臟 SNR比較：45mmol/L組分別與7.5mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、60mmol/L組比較，P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑肝臟SER比較：各組濃度兩兩比較P值均>0.05，

18、差異均無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　不同濃度鐵氰化錳鉀納米對比劑增強后大鼠腎皮質(zhì)SI分別為：789.50±122.86、887.17±95.04、951.00±205.63、1020.50±197.42、1044.33±203.51、986.33±123.07；腎皮質(zhì) SNR分別為：25.03±5.81、28.15±5.66、29.83±6.96、30.39±5.35、32.84±8.11、26.04±3.45；腎皮質(zhì)SER分別為：0.32

19、±0.38、0.49±0.41、0.56±0.33、0.60±0.38、0.70±0.31、0.37±0.23。腎髓質(zhì) SI分別為：732.67±137.17、847.00±134.32、872.17±184.87、889.67±95.67、943.83±138.50、926.33±97.51；腎髓質(zhì) SNR分別為：18.34±2.65、20.40±3.04、22.35±1.50、26.95±6.03、29.76±6.72、24.57±

20、3.79；腎髓質(zhì)SER分別為：0.03±0.20、0.14±0.13、0.26±0.12、0.53±0.43、0.66±0.30、0.38±0.26。7.5mmol/L、15mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、45mmol/L濃度錳對比劑增強后的腎臟皮髓質(zhì)的SI、SNR及 SER均依次上升，其中45mmol/L濃度達(dá)到峰值，而60mmol/L濃度的SI、SNR及 SER均下降。不同濃度錳對比劑腎皮質(zhì) SI比較：7.5mmo

21、l/L組分別與30mmol/L、45mmol/L、60mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腎皮質(zhì)SNR比較：7.5mmol/L組與45mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腎皮質(zhì)SER比較，P值均>0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。不同濃度錳對比劑腎髓質(zhì) SI比較：7.5mmol/L組分別與45mmol/L、60mmol/L組比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腎

22、髓質(zhì)SNR比較：7.5mmol/L組分別與30mmol/L、45mmol/L、60mmol/L組比較，15mmol/L組分別與30mmol/L、45mmol/L組比較，45mmol/L組分別與20mmol/L、60mmol/L組比較，P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；不同濃度錳對比劑腎髓質(zhì) SER比較：7.5mmol/L組分別與30mmol/L、45mmol/L、60mmol/L組比較，15mmol/L組分別與30mmol/L、45m

23、mol/L組比較，20mmol/L組與45mmol/L組比較，P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。同一濃度錳對比劑腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)SI比較：7.5mmol/L、20mmol/L、45mmol/L及60mmol/L組P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)SNR比較：7.5mmol/L、15mmol/L、30mmol/L、45mmol/L、60mmol/L組 P值均<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)SER比較：各濃度組P

24、值均>0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。
　　結(jié)論：鐵氰化錳鉀納米對比劑45mmol/L注射濃度時大鼠不同器官（除外大腦皮質(zhì)）的SI、SNR及SER最高，為不同器官增強效果最佳的注射濃度。
　　第三部分鐵氰化錳鉀納米對比劑對大鼠不同器官增強的時效性分析
　　目的：采用最佳濃度（45mmol/L）的鐵氰化錳鉀納米對比劑，于注射后不同時間點對大鼠不同器官（腦、心肌、肝臟及腎臟）的 MRI增強效果及強化特點進(jìn)行分析，探討鐵氰化錳鉀

25、納米對比劑的組織分布特性及增強時效性特征。
　　方法：取同齡、雄性SD大鼠12只，隨機分成兩組，每組6只，用于掃描不同器官（1組進(jìn)行腦部掃描，另1組進(jìn)行心肌、肝臟及腎臟掃描），分別對每組大鼠腦、心肌、肝臟及腎臟進(jìn)行TSE-T1WI序列平掃，然后經(jīng)尾靜脈注射45mmol/L的鐵氰化錳鉀納米對比劑，注射劑量為1ml/300g體重，分別于注射后5min、30min、1h、2h、3h、4h、6h、24h行大鼠腦、心肌、肝臟及腎臟TSE-T

26、1WI序列掃描，觀察大鼠各器官強化情況，測量增強后各時間點及增強前各器官的信號強度（SI）和背景噪聲信號強度的標(biāo)準(zhǔn)差（SD），計算各器官信噪比（SNR）及信號增強率（SER），繪制各器官信噪比(SNR)-時間及信號增強率（SER）-時間動態(tài)變化曲線。采用單因素方差分析比較增強后各時間點各器官SI、SNR及SER差異有無統(tǒng)計學(xué)意義。采用配對樣本t檢(paired-samples t test)比較同一時間點腦室與腦垂體、腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)的S

27、I、SNR及SER。
　　結(jié)果：鐵氰化錳鉀納米對比劑注射前及注射后5min、30min、1h、2h、3h、4h、6h、24h，大腦皮質(zhì)SI分別為：682.67±256.57、561.17±84.49、563.00±158.00、651.00±107.52、599.67±162.33、662.33±144.10、639.33±141.24、635.33±125.22、719.33±116.87；SNR分別為：23.67±13.27、

28、20.52±6.99、25.89±16.34、15.60±6.14、24.53±8.75、13.76±4.23、19.56±7.33、19.01±5.16、18.44±3.90；注射后5min～24h各時間點大腦皮質(zhì)SER分別為：0.04±0.47、0.21±0.52、-0.19±0.43、0.27±0.72、-0.16±0.65、0.17±0.83、0.08±0.68、-0.03±0.51。腦室SI分別為：464.67±98.25、7

29、16.00±161.17、1001.83±343.13、955.50±301.75、836.50±198.25、829.83±284.69、816.17±344.74、781.50±106.24、489.50±108.25；腦室SNR分別為：17.46±8.96、26.06±4.20、38.64±2.01、29.06±9.06、27.58±7.53、25.65±8.17、26.03±14.86、23.86±4.52、15.61±6.60

30、；注射后5min～24h各時間點腦室SER分別為：1.21±1.76、2.73±4.66、1.51±2.26、1.30±2.04、1.29±1.41、1.04±1.52、1.00±1.69、0.24±1.17。腦垂體SI分別為：435.50±92.36、682.83±124.47、880.50±188.18、936.67±283.23、772.00±139.29、755.00±231.49、759.50±295.85、697.33±13

31、3.56、475.50±112.48；腦垂體SNR分別為：15.33±8.50、24.17±3.66、25.50±7.12、35.83±19.61、27.83±9.20、24.16±14.59、23.67±7.61、22.01±4.33、14.17±6.34；注射后5min～24h各時間點腦垂體SER分別為：0.93±1.29、1.04±1.82、2.49±4.16、1.28±2.12、1.17±1.46、0.87±1.61、0.83±

32、1.54、0.16±1.09。注射鐵氰化錳鉀納米對比劑后大腦皮質(zhì)各時間點SI、SNR及SER變化均不大，P>0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。注射錳對比劑后腦室強化迅速增加，于30min強化達(dá)到高峰，其SNR及SER也達(dá)到高峰，然后隨時間延長強化減弱，于2～4h之間保持平穩(wěn)，24h后腦室信號強度恢復(fù)至平掃水平。30min～6h各時間點腦室SI與平掃比較、30min腦室SNR與平掃比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，各時間點腦室SER差異均無

33、統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。注射錳對比劑后腦垂體明顯強化，于1h強化達(dá)到峰值，其SNR及SER也達(dá)到高峰，此后隨時間延長強化逐漸減弱，24h后恢復(fù)至平掃水平。5min～6h各時間點腦垂體SI與平掃比較、1h～2h腦垂體SNR與平掃比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，各時間點腦垂體SER差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。同一時間點腦室與腦垂體SI及SER比較，P值均>0.05，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；同一時間點腦室與腦垂體SNR比較：平掃、

34、5min、6h及24h時兩者P值<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　鐵氰化錳鉀納米對比劑注射前及注射后5min、30min、1h、2h、3h、4h、6h、24h，大鼠心肌 SI分別為：673.67±200.13、1756.83±1038.10、2109.83±1373.18、2146.00±858.32、2119.83±1183.29、1806.17±563.98、1505.67±378.32、1781.50±786.99、534

35、.50±296.95；SNR分別為：9.63±2.24、26.24±4.60、28.89±9.41、30.93±7.42、27.15±1.31、26.04±4.99、23.65±9.63、18.94±4.94、9.47±1.80；注射后5min～24h各時間點心肌SER分別為：1.90±0.97、1.95±0.47、2.37±1.10、2.03±1.67、1.85±0.93、1.63±1.36、1.15±1.03,0.05±0.36。注

36、射錳對比劑后心肌明顯強化，其SI、SNR及SER于1h達(dá)到高峰，30min～3h之間強化基本平穩(wěn)，隨后強化程度逐漸減弱，24h后恢復(fù)至平掃水平；5min～6h各時間點心肌SI、SNR分別與平掃比較，P<0.05，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義；5min～4h各時間點心肌SER分別與24h比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　鐵氰化錳鉀納米對比劑注射前及注射后5min、30min、1h、2h、3h、4h、6h、24h，大鼠肝臟 SI分別為

37、：1055.00±430.20、2224.00±561.50、3040.17±450.79、2389.50±344.76、2012.00±172.13、1715.33±318.68、1316.33±154.64、1117.17±244.66、991.50±305.45；SNR分別為：18.62±8.30、37.26±1.56、44.04±8.13、40.71±1.03、38.31±1.16、35.39±7.49、31.20±4.72、2

38、3.57±5.59、17.69±7.77；注射后5min～24h各時間點肝臟SER分別為：1.28±1.03、1.61±0.86、1.41±0.87、1.39±1.20、1.10±0.73、0.91±0.73、0.40±0.53、0.07±0.53。注射對比劑后肝臟強化迅速上升，SI、SNR及SER于30min達(dá)到高峰，隨后強化開始下降，但仍比較顯著，2h后下降明顯，24h后恢復(fù)至平掃水平。5min～3h各時間點肝臟SI、5min～4h

39、各時間點肝臟SNR分別與平掃比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；5min～3h各時間點肝臟SER分別與24h比較、30min～2h各時間點肝臟SER分別與6h比較，P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。
　　鐵氰化錳鉀納米對比劑注射前及注射后5min、30min、1h、2h、3h、4h、6h、24h，大鼠腎臟皮質(zhì)SI分別為：263.50±39.36、692.17±201.25、734.83±127.39、788.00±238.75、9

40、81.33±145.34、801.00±129.50、755.83±99.15、617.67±171.03、423.50±211.94；SNR分別為：4.77±0.82、15.71±4.62、16.81±7.22、17.30±3.86、23.47±5.60、20.66±7.79、17.59±6.18、13.43±6.81、10.00±5.30；注射后5min～24h各時間點腎臟皮質(zhì)SER分別為：2.46±0.94、3.09±1.36、3

41、.26±2.18、5.23±1.55、3.12±0.87、2.21±0.58、1.62±0.96、0.89±0.95。腎臟髓質(zhì) SI分別為：232.00±43.47、642.67±183.28、692.50±127.27、729.83±209.58、753.50±105.57、781.17±152.59、917.17±154.58、710.00±236.08、471.83±197.85；SNR分別為：4.59±0.82、15.28±4.

42、64、15.89±7.30、16.02±4.36、18.86±6.66、20.02±8.16、24.28±11.93、14.53±7.74、10.62±6.19；注射后5min～24h各時間點腎臟髓質(zhì)SER分別為：2.34±0.94、2.61±1.21、2.69±2.11、3.13±1.44、3.39±1.80、4.47±3.17、2.04±1.07、1.37±1.54。注射對比劑后腎臟皮髓質(zhì)強化逐漸上升，腎皮質(zhì)SI、SNR及SER于2

43、h達(dá)到峰值，腎髓質(zhì)于4h達(dá)到峰值，腎皮質(zhì)于4h之前強化高于髓質(zhì)，4h之后腎皮質(zhì)強化弱于髓質(zhì)。24h后腎臟皮髓質(zhì)強化程度仍高于平掃水平。5min～6h各時間點腎皮質(zhì)SI、SNR分別與平掃比較，5min～24h各時間點腎髓質(zhì)SI、5min～6h各時間點腎髓質(zhì)SNR分別與平掃比較，P<0.05，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。2h腎皮質(zhì)SER分別與5min、30min、1h、3h、4h、6h、24h腎皮質(zhì)SER比較，24h腎皮質(zhì)SER分別與5min、30

44、min、1h、3h腎皮質(zhì)SER比較，6h腎皮質(zhì)SER分別與1h、3h腎皮質(zhì)SER比較，4h腎髓質(zhì)SER分別與5min、6h、24h腎髓質(zhì)SER比較，P<0.5，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義。同一時間點腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)SI比較：平掃～2h及4h～24h兩者比較P<0.05,差異有統(tǒng)計學(xué)意義；同一時間點腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)SNR比較：平掃～2h兩者比較P<0.05，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；同一時間點腎皮質(zhì)與腎髓質(zhì)SER比較：5min～2h及6h兩者比較P<0.05