Page 30 - 分子轉譯影像中心季刊XI

核磁共振成像上以釓 (Gadolinium) 做基礎的

顯影劑介紹

文/蔡佳良

一、釓的介紹
釓 (gadolinium ; Gd) 是地表上稀有的元
素，從鑭系元素所分出來的︒Gd 因為有著強
烈的順磁性所以被用來當核磁共振的顯影劑，
在其電子結構有著七個未成對的電子 (圖一)，
會干擾質子在水中的解離，造成 T1 的解離時
間縮短 (圖二)，進而使核磁共振訊號增強。
Gd 在未鍵結的狀態下毒性很高，會抑制鈣離 ▲圖一、Gd 的電子結構。在 4f shell 的位置有 7 個
子通道，對心血管及神經系統都有影響。游離 未成對的電子而造成強大的順磁性。
的 Gd 會堆積在肝臟、骨頭和淋巴結︒因此若
要將 Gd 用於人身上則要用螫合的型態來增加
其水溶性及減少毒性︒

二、GBCAs 的選擇條件
在選擇以釓為基礎做的顯影劑 (GBCA)
時必須要考慮以下幾項物理特性：
(1) 滲透壓 (osmolality)：是指 GBCA 結構中
溶解的顆粒的濃度︒Gd 離子與其配位體
1
(ligand) 的淨電荷，會控制此化合物的滲 ▲圖二、在核磁共振成像上用 T -weighted 影像來
觀察腦受傷後產生的腫瘤。左邊為不使用顯影劑，
透壓︒舉例來說，在 Gd-DTPA 的結構中， 右邊使用顯影劑。
其淨電荷為-2，為了要使其保持電中性，
因此需要兩個 meglumine 陽離子與其連 三、GBCAs 的種類
接︒當溶解在溶液中時會有三個與滲透壓 Gd 3+ 的半徑 (108 pm) 與 Ca +2 (114
有關的粒子會被釋放出來，這解釋了為何 pm)非常接近。解離後的 Gd 3+ 對於一些需
Gd-DTPA 比其他非離子，像是 ProHance 要 Ca +2 流通的生理過程而言是競爭的抑制
的滲透壓大將近3倍的原因︒ 物 ， 因 此 需 要 有 配 位 體 與 Gd 3+ 螫 合
(2) 粘性 (viscosity)：是指抵抗在流體中移動 (chelate) 來降低 Gd 3+ 的高毒性︒在結構
的能力，單位是 centipoise(cP); 1Cp = 上，根據配位體的型態，可以將 GBCAs 分
1g/m-s︒ 為兩群︒Linear agents 的配位體是很長的
(3) 熱 力 學 穩 定 性 (thermodynamic 有機分子，Macrocyclic agents 的配位體是
stability; Keq)：是指 Gd 離子與配位體相 籠狀︒這兩群又可以區分為離子性及非離子
連接的緊密程度，數值愈大表示連接愈緊 性︒圖三列舉出一些 GBCAs 的結構。表一
密∘若數值太低，則可能產生腎因性皮膚纖 列出GBCAs 的特性。
維化的疾病︒
(4) 弛豫 (relaxivity)：是指顯影劑能縮短 T1
或 T2 的程度，數值愈大愈好︒數值愈大
是與較大的配位體有關並且傾向與血清中
的蛋白質連接∘此數值與熱力學穩定性是
GBCAs 最重要的兩個數值︒
(5) 消除半衰期 (elimination half-life)：分布
在細胞外的顯影劑有相似的藥理反應︒有
正 常 腎 功 能 的 病 人 身 上 此 數 值 約 為
1½ hours ︒
(6) 劑量 (Dose)：GBCAs 的建議劑量是以每
公斤來表示。大部分 GBCAs 的標準劑量
是 0.1 mmol/kg。 ▲圖三、GBCAs 的結構