Tài liệu Chất cản quang - Nguyễn Thị Thu Hà

CHẤT CẢN QUANG 1 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 1. Đại cương 2. Tia X và kỹ thuật chẩn đốn bằng hình ảnh 3. Chất cản quang ĐẠI CƯƠNG Phương pháp chẩn đốn hiện đại khơng chỉ dựa trên các triệu chứng lâm sàng CHẨN ĐĨAN BẰNG HÌNH ẢNH TRONG Y KHOA cho thấy rõ các cơ quan bên trong cơ thể - phương pháp khác với quan sát trực tiếp - khơng cần phải phẫu thuật. CÁC NGUYÊN TẮC VỀ VẬT LÝ ĐƯỢC ÁP DỤNG * tia X (rayon X) - chiếu tia X (radioscopie) - chụp ảnh truyền thống (radiographie) - chụp ảnh cắt lớp (scanographie hay tomodensitométrie TDM). * tia gama (rayon gamma) chụp ảnh nhấp nháy (scintigraphie) * sợi quang học (fibres optiques) nội soi (endoscopie) * siêu âm (ultrasons) - siêu âm (échographie) - chụp Doppler (Doppler) * từ trường (champs magnétique): hình ảnh cộng hưởng từ (IRM: Imagerie par Résonance Magnétique nucléaire). CHẤT CẢN QUANG 2 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 1. TIA X * Phát hiện: năm 1895 Wilhelm Rontgen (Đức) phát hiện tia cĩ khả năng xuyên qua vật chất. * Tên gọi: tia X do lúc đĩ chưa biết rõ bản chất * Nguồn gốc: tia X được sinh ra từ sự thay đổi quỹ đạo của electron khi nĩ đang chuyển động cĩ gia tốc đến gần 1 hạt nhân. Khi quỹ đạo của electron thay đổi, 1 phần động năng của electron sẽ bị mất đi và chính năng lượng này chuyển thành bức xạ điện từ phát ra tia X. * Nguồn gốc tia X khác với tia gama - tia X cĩ nguồn gốc ngồi nhân được tạo bởi năng lượng khi tương tác với vật liệu đích (cible matérielle), electron được phĩng ra với tốc độ lớn - tia gama cĩ nguồn gốc trong nhân được tạo ra từ sự chuyển đổi hạt nhân. TIA X * Bản chất điện từ (rayonnement électro- magnétique) như ánh sáng và tia gama * Năng lượng cao từ 50 – 109 eV * Khả năng xuyên thấu vật chất, đến cả lớp trong của nguyên tử, ánh sáng thường khơng cĩ được điều này * Cường độ suy giảm của tia X tùy thuộc vào độ dày của vật chất: độ dày càng lớn thì khả năng xuyên thấu của tia X càng kém. 2. NGUYÊN TẮC CHẨN ĐỐN HÌNH ẢNH BẰNG TIA X Tia X được vật chất hấp thu, sự hấp thu này tùy theo khối lượng nguyên tử của vật chất. Tia X được khuếch tán sau đĩ bởi vật chất, tia bị thay đổi và giảm cường độ. Cường độ của tia lĩ thay đổi theo kích thước và bản chất của mơi trường mà nĩ rọi qua. Những hình ảnh nhận được của vật chất khi được chiếu bằng tia X được thể hiện: + trên màn huỳnh quang nếu chiếu X quang + trên phim nếu chụp X quang. CHẤT CẢN QUANG 3 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM Trong chẩn đốn y khoa + Kỹ thuật chụp X quang cổ điển (classical radiography) trước đây sử dụng phim âm bản. + Kỹ thuật X quang kỹ thuật số (CR: Computed Radiography) từ 1981 đến nay sử dụng tấm phospho cĩ vai trị như tấm phim. - hệ thống phát tia X thu hình ảnh lên tấm phospho - máy quét ảnh (image scanner) số hĩa hình ảnh thu được và làm cho tấm phospho trở lại trạng thái ban đầu để dùng cho lần thu ảnh sau. - máy xử lý ảnh nhận hình ảnh đã được số hĩa (digital image) để hiển thị, in ra phim, truyền qua mạng đến nơi khác hay lưu trữ trong hồ sơ bệnh nhân. Hấp thu nhiều Hấp thu ít Định luật Bragg và Pierce về sự hấp thu tia X  = K. 3 N4 + a N : số thứ tự của nguyên tử Sự hấp thu tia X của 1 nguyên tố tùy thuộc + số thứ tự của nguyên tử + độc lập với trạng thái của nguyên tử (tự do hay kết hợp). CHẤT CẢN QUANG 4 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM + Các cơ quan trong cơ thể được tạo thành từ những phân tử hữu cơ cĩ thành phần là nguyên tố “nhẹ” (C, H, O, N) nên cho tia X đi qua (trong suốt đối với tia X). + Xương được tạo thành từ Ca và P là những nguyên tố “nặng” hơn nên cản quang (đục đối với tia X). Do đĩ để khảo sát 1 cơ quan mà tự nĩ khơng cĩ khả năng hấp thu tia X (mạch máu, gan, thận) người ta phải dùng đến chất cĩ thành phần là nguyên tố “nặng” để cơ quan trở nên “đục” hơn với tia X, đĩ là chất cản quang. XƯƠNG MƠ MỀM MỠ KIM LOẠI 3. CHẤT CẢN QUANG 3.1 Định nghĩa Chất cản quang là chất làm cho cơ quan trở nên “đục” đối với tia X. Theo lý thuyết, các chất cản quang phải là những nguyên tố cĩ số thứ tự nguyên tử lớn như Br (35), Iod (53), Au (79), Hg (80), Pb (82), Th (90) tuy nhiên các chất như Ba, Hg, Pb rất độc hoặc rất đắt tiền (Au) nên khuynh hướng là sử dụng hợp chất cĩ iod. 3.2 Phân loại - Chất cản quang iod - Bari sulfat CHẤT CẢN QUANG IOD 1. CẤU TRÚC R3 I I R2R1 I COO- I R2R1 I I Na+ methylglucamin monoethanolamin DẠNG KHƠNG ION HĨA DẠNG ION HĨA CHẤT CẢN QUANG 5 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM - 3 nguyên tử iod gắn trên nhân benzen bởi liên kết cộng hĩa trị bền vững tạo nên tính cản quang cho phân tử. - Các dây nhánh R1 và R2 được gắn ở vị trí 3 và 5, đây là phần khác nhau chủ yếu của các chất cản quang. - Vị trí R3 cĩ thể được gắn: + hoặc nhĩm chức amid khơng phân ly nên các sản phẩm khơng ion hĩa. + hoặc nhĩm chức acid - COOH cĩ thể phân ly trong dung dịch thành COO- và H+, đĩ là các sản phẩm ion hĩa. Nhĩm chức acid được tạo muối bởi 1 base cĩ thể là: - ion Na+ - méglumin - mono éthanolamin Bản chất của base này tạo cho phân tử vài đặc tính: . meglumin ít độc hơn Na+ nhưng làm tăng độ nhớt, . mono-ethanolamin gây dãn mạch nhiều hơn. 2. TÍNH CHẤT 2.1 Tính thẩm thấu (osmolalité): là tính chất đặc trưng nhất của chất cản quang. Áp suất thẩm thấu của 1 dung dịch - là lực tác động bởi những tiểu phân mà nĩ chứa lên màng bán thấm. - tỷ lệ với nồng độ dung dịch nghĩa là với số tiểu phân mà nĩ chứa trong 1 đơn vị thể tích. - được biểu diễn bằng miliosmol/ kg nước: mOsm/kg H2O. Dựa vào áp suất thẩm thấu trong dung dịch của chất cản quang, người ta phân biệt: 2.2.1 Chất cản quang cĩ áp suất thẩm thấu cao (HOCM: High Osmolality Contrast Media) cĩ áp suất thẩm thấu lên đến 1.500 – 2.000 mOsm/kg H2O thường được dùng trong chụp hình niệu hoặc chụp cắt lớp (tomodensitométrie). 2.2.2 Chất cản quang cĩ áp suất thẩm thấu thấp (LOCM: Low Osmolality Contrast Media) cĩ áp suất thẩm thấu bằng khỏang 1/3 của lọai cao (500–700 mOsm/kg H2O) nhưng vẫn cao hơn áp suất thẩm thấu của máu (300 mOsm/kg H2O). 2.2.3 Chất cản quang cĩ áp suất thẩm thấu gần với áp suất thẩm thấu của máu (300 mOsm/kg H2O). Tính thẩm thấu tương đối so với máu: tính thẩm thấu cĩ liên quan đến hàm lượng iod, hàm lượng iod càng cao thì tính thẩm thấu càng lớn. Các chất ion hĩa đều cĩ tính thẩm thấu cao và ngược lại. 2.2 Tính thân nước- thân dầu 2.2.1 Tính thân nước thể hiện khả năng của chất cản quang gắn với protein huyết tương: càng thân nước thì càng ít gắn với protein huyết tương. 2.2.2 Tính thân dầu là do nhân benzen cĩ gắn iod. 2.3 Độ nhớt: được biểu diễn bằng centipois (cp) hoặc bằng miliPascal. giây (mPa.s). Độ nhớt của chất cản quang tùy thuộc - nồng độ của iod: nồng độ tăng thì độ nhớt tăng - nhiệt độ: nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm, chế phẩm lỏng hơn do đĩ cần làm nĩng trước khi tiêm - base được dùng để tạo muối: muối Na lỏng hơn muối meglumin. - cấu trúc của phân tử là monomer hay dimer: dạng dimer luơn nhớt hơn dạng monomer cĩ cùng nồng độ iod. CHẤT CẢN QUANG 6 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 3. YÊU CẦU CỦA 1 CHẤT CẢN QUANG IOD - Hàm lượng iod phải cao đủ để cản quang - Dung nạp tốt, khơng biểu hiện độc tính - Khu trú một cách chọn lọc - Tác dụng dược lý: khơng cĩ - Đào thải nhanh và hồn tồn - Ổn định khi tiệt trùng để khơng phĩng thích iod tự do trong cơ thể bệnh nhân. 4. PHÂN LOẠI 4.1 Theo đường sử dụng 4.1.1 Cản quang đường niệu và mạch máu +Triiod: muối Na của acid iothalamic + Hexaiod: Na ioxaglat 4.1.2 Cản quang đường mật + Triiod: muối Na của acid iothalamic, iomeprol, iopentol + Hexaiod: adipiodon 4.1.3 Cản quang cho khớp xương: ioxaglat, iomeprol, iopamidol, iopentol. 4.1.4 Cản quang cho tử cung: muối Na của acid iothalamic, iopamidol. 4.1.5 Cản quang cho tuần hồn bạch huyết: iod tan trong dầu oeillette. 4.1.6 Cản quang cho ống tiêu hĩa: iod hịa tan: Na amidotrizoat, Na ioxaglat, iopentol, iopromid. 4.2 Theo hĩa lý 4.2.1 Số nguyên tử iod ở mỗi tiểu phân + Triiod: acid iothalamic, diatrizoic + Hexaiod: adipiodon RADIOSELECTAN 4.2.2 Trạng thái của phân tử + Monomer: iohexol OMNIPAQUE + Dimer: amidotrizoat RADIOSELECTAN II I COOH CONHCH3 H3CNHCO I I I NHCO(CH2)4CONH COOHCOOH I I I triiod, monomer hexaiod, dimer 4.3 Tính chất ion hĩa 4.3.1 Ion hĩa: amidotrizoat RADIOSELECTAN. Do điện tích âm trên nhĩm COO- và điện tích dương của cation tạo muối nên phân tử thân nước. I I I COO - Na + dây carbon thân nướcdây carbon thân nước anion cation tạo muối 4.3.2 Khơng ion hĩa: iohexol OMNIPAQUE. Iod ở phía trong được các dây hydrocarbon bao bên ngồi hợp với nước thành 1 vịng bảo vệ. I I I dây hydrocarbon thân nước dây hydrocarbon thân nước dây hydrocarbon thân nước 4.4 Theo hố học và phương pháp điều chế 5. SỰ CHUYỂN HĨA Các chất cản quang được đào thải chủ yếu qua thận. Khi dùng dạng dung dịch nước và tiêm IV thì sự đào thải bắt đầu sau vài phút và chấm dứt khoảng 4 giờ. 6. SỰ DUNG NẠP Nĩi chung các chất cản quang được dung nạp tốt, ít cĩ tai biến. Tuy nhiên cũng cĩ khi gây ra tác động ngoại ý như: 6.1 Giả dị ứng + Nguyên nhân cĩ thể do sự phĩng thích histamin do phản ứng kháng nguyên – kháng thể. + Điều trị bằng thuốc kháng histamin, thuốc chẹn , , thuốc làm dãn phế quản. CHẤT CẢN QUANG 7 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM 6.2 Độc với thận: làm suy thận cấp vì iod được thải trừ qua đường này. Đối tượng cĩ nguy cơ: người bị tiểu đường, cao huyết áp, dùng chung với các thuốc cĩ độc tính trên thận như aminosid, AINS 6.3 Ảnh hưởng lên tim mạch: + điện tim: loạn mạch, rối loạn dẫn truyền, + hiệu năng cơ tim: tim đập nhanh, chậm, + dãn mạch cấp Nguy cơ cĩ liên quan đến các chất cản quang dùng bằng đường tiêm. Cần giảm thiểu nguy cơ bằng cách tìm và hiệu chỉnh các yếu tố nguy cơ, chuẩn bị cho bệnh nhân các thuốc corticoid, thuốc giải lo âu, cho uống nhiều nước. ACID IOTALAMIC Điều chế acid iophtalamic CH 3 OH xà phòng hóa từng phần CH 3 NH 2 O 2 N COOH acid isophtalic acid nitro-5 N-metylisophtalamic H 2 COOH CONHCH 3 acid amino-5 N-metylisophtalamic ICl HCl COOH CONHCH 3 H 2 N H 2 N CH 3 COCl (CH 3 CO) 2 O I II CONHCH 3 COOH CH 3 CONH COOH COOH acid nitro-5 isophtalic COOH COOH HNO 3 nitro-5 isophalat metyl O 2 N COOH COOCH 3 O 2 N O 2 N COOCH3 COOCH3 CONHCH 3 I I I Tính chất Bột kết tinh trắng hoặc hơi vàng. Tan trong nước tạo dung dịch khơng màu, nhớt, bền với nhiệt nên cĩ thể tiệt trùng được. Iod gắn rất chặt chỉ cĩ thể định tính bằng cách vơ cơ hĩa tạo thành ion I-, đun ở nhiệt độ cao cho hơi iod hoặc acid hĩa dung dịch tạo thành dạng acid kết tủa. Kiểm nghiệm Định tính: phổ IR hoặc sắc ký lớp mỏng, đốt cháy. Thử tinh khiết: dạng của dung dịch, chất tương tự, halogenur, tạp chất A, iodur, kim loại nặng, giảm khối lượng do sấy, tro sulfat. Chỉ định Đào thải nhanh qua đường thận với nồng độ cao nên được dùng để cản quang đường niệu dưới. Khi tiêm IV sự đào thải xảy ra sau vài phút và chấm dứt khoảng 4 giờ, chụp hình sau khi tiêm từ 5 đến 30 phút. Tai biến Do khơng được phân hủy trong cơ thể, khơng phĩng thích iod vơ cơ nên độc tính tương đối thấp, dễ dung nạp. Tuy nhiên cũng cĩ khi xảy ra tai biến: - Tại chỗ: dung dịch đậm đặc cĩ thể gây tổn thương tĩnh mạch, gây huyết giải nên cần dùng dung dịch lỗng, tiêm vào giữa lịng tĩnh mạch, tốc độ chậm. - Tồn thân: sốc nặng hay nhẹ tùy theo sự nhạy cảm của từng cá thể Cần phải thử trước khi dùng bằng cách đặt 1 lượng nhỏ chế phẩm dưới lưỡi, bên trong mắt, trong da hoặc tĩnh mạch. Cĩ thể dự phịng bằng cách cho bệnh nhân dùng trước corticoid, kháng histamin. Chống chỉ định: chức năng thận kém. ADIPIODON Acétiodon tương đối nhẹ và được thải ở thận nên người ta amid hĩa nhĩm amino bằng 1 diacid để tạo nên 1 phân tử mới lớn gấp đơi được thải ở gan. Thường dùng dạng muối N-etylglucamin là bột trắng tan trong nước dung dịch 50%. NHCOCH3 I I I COOH I COOH I I NHCO(CH2)4CONH II COOH I Acétiodon adipiodon = acid N,N’-adipoyl bis- (amino-3 triiodo-2,4,6 benzoic) CHẤT CẢN QUANG 8 ThS. NGUYỄN THỊ THU HÀ – Đại học Y Dược TP HCM Chỉ định Do được hấp thu rất ít ở ruột, chỉ cĩ thể dùng qua đường tiêm IV. Đào thải nhanh và nhiều qua mật (10% qua nước tiểu) nên cho hình ảnh đường mật, túi mật. BARI SULFAT BaSO4 Điều chế: từ quặng barytin chứa BaSO4 Giai đoạn 1. Điều chế bari clorid tinh khiết BaSO4 + 4 C BaS + 4 CO (barytin thiên nhiên) BaS + 2HCl BaCl2 + H2S Giai đoạn 2. Kết tủa bari sulfat BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + NaCl Điều kiện khắt nghiệt để thu được sản phẩm dạng keo thật mịn: nhiệt độ thấp, dung dịch lỗng, Na2SO4 dư. Kiểm nghiệm Định tính: phản ứng của ion Ba++, SO4 --. Thử tinh khiết: giới hạn acid-kiềm, chất hịa tan trong acid, hợp chất sulfur cĩ thể oxy hĩa, muối Ba hịa tan, phosphat, arsenic, kim loại nặng, giảm khối lượng do sấy, sự lắng. Chỉ định Cản quang ống tiêu hĩa, dạng dịch treo 60 – 200 g.