Metale folosite in tehnica RMN

Tehnica RMN
Rezonanta magnetica nucleara este o metoda care ofera cele mai complete informatii asupra structurii moleculelor unor compusi organici, in chimie. In medicina, metoda permite vizualizarea unor structuri anatomice si/sau a functionarii acestora intr-un organism. Este bazata pe fenomenul de magnetism nuclear. Ca si alte particule atomice, protonul efectueaza rotatii rapide in jurul axei sale, miscare numita spin nuclear. Miscarii de rotatie i se asociaza, desigur, un moment magnetic de spin.

Desi lipsit de sarcina, si neutronul prezinta un moment magnetic de spin. In cazul unor nuclee compuse din mai multi protoni si neutroni, are loc o compensare a spinilor particulelor elementare, spre exterior manifestandu-se un moment magnetic rezultant.
Magnetismul nuclear este caracterizat prin numarul cuantic de spin nuclear I care, spre deosebire de cel al electronului, poate avea valori diferite pentru nuclee diferite (in functie de paritatea protonilor si a neutronilor din nucleu). Momentul magnetic foarte mic al nucleelor se poate pune in evidenta prin interactiunea sa, apreciabila cantitativ, cu un camp magnetic exterior.
Vectorul moment magnetic pentru proton – H+ (pentru ca diagnosticul imagistic RMN se bazeaza pe comportarea magnetica a protonilor din organism), particula ce are numarul cuantic I = ½, are 2I + 1, deci doua orientari posibile: antiparalel (I = +½) si paralel (I = -½) fata de liniile de camp magnetic. Prin aplicarea unui camp magnetic exterior (iradierea cu o sursa de radiatii electromagnetice de frecventa adecvata), componenta vectoriala paralela se orienteaza antiparalel (se inverseaza spinul).
Tranzitia din orientarea paralela in cea antiparalela este insotita de absorbtie de energie electromagnetica. Deci protonul trece de pe un nivel energetic pe altul. Protonii vor reveni la starea fundamentala din cea excitata, insa revenirea se va face prin emiterea unui foton. Energia fotonului este egala, desigur, cu cea necesara pentru ca protonul sa-si schimbe spinul.
Deoarece protonii din diferite tesuturi ale unui organism se afla in medii magnetice diferite, reactiile lor la aplicarea aceluiasi camp magnetic exterior variaza. Aceste variatii sunt inregistrate si traduse apoi cu ajutorul unui computer in imagini 2D sau 3D. Sunt necesari si agenti paramagnetici de contrast pentru a detecta rezonantele diferite intre tesuturile normale si cele anormale (slab perfuzate cu sange, hiperplaziate). Agentii paramagnetici sunt compusi din particule care au vectorii moment magnetic orientati la intamplare. Acesti vectori se aliniaza prin aplicarea unui camp electromagnetic exterior care este intensificat temporar. Particulele au neaparat electroni neimperecheati (1). Acesti agenti au specificitate pentru electivarea in anumite tesuturi, care apar in imagine mai deschise la culoare, deci delimitate.
Procedura RMN este utila pentru examinarea SNC, a sistemelor muscular si osos, a cutiei toracice si abdomenului, deoarece este o metoda ce nu foloseste radiatii ionizante.
Ca agenti paramagnetici de contrast se utilizeaza si metale, cum ar fi Mn, Fe, Gd. Complecsii care contin aceste metale se injecteaza in tesuturile dorite a fi analizate imagistic sau in torentul sangvin.
Exemple de astfel de substante de contrast ar fi:
1. Manganul (II) – N,N’ – dipiridoxilethilendiamino – N,N’ – diacetat – 5,5′ – bis fosfat (MnDPDP) – vizualizarea ficatului, rinichilor, pancreasului (2, 3, 4).

2. Gadopentetatul de dimeglumina

Pentru imagini RMN la nivel cranian si medular (meningeom, neurinom, tumori invazive, metastaze, diferentierea tumorilor intramedulare de cele extramedulare, evidentierea inflamatiilor si leziunilor vasculare);Se administreaza intravenos (i.v.), in bolus, circa 0,2 ml solutie 469 mg/ml/kg corp;Dupa administrarea intravenoasa difuzeaza rapid in sectorul extracelular, in lichidul interstitial si nu traverseaza bariera hematoencefalica intacta;Se elimina pe cale urinara;Reactiile adverse sunt rare si pot include greata, varsaturi, cefalee, eruptii cutanate (5).

3. Gadoteridolul

4. Gadodiamida

Utila pentru vizualizarea structurilor patologice de la nivelul SNC;Se administreaza 0,1 mmoli/kg corp, i.v.;Se distribuie rapid in interstitiu;T ½ al eliminarii este de aproximativ 70 de minute si se excreta renal, prin filtrare glomerulara;Nu au fost detectati metaboliti ai acestui compus (5).

5. Acidul gadoteric (2, 6)

6. Gadobenat dimeglumina (7)

Utilizat pentru decelarea leziunilor hepatice la bolnavii cu cancer hepatic cu sau fara metastaze, dar si pentru vizualizarea sistemului nervos central;Se administreaza i.v. sau in bolus circa 10 ml/minut solutie 0,5 M:0,1 ml/kg corp pentru investigarea ficatului si 0,2 ml/kg corp pentru investigarea SNC;Se elimina in proportie mare pe cale urinara, sub forma de gadobenat, dar si prin fecale;T ½ este de aproximativ 1 ora (5, 8).

7. Ferucarbotranul, solutie coloidala de oxid de fier superparamagnetic complexat cu carboxidextranul – 540 mg/ml (9, 2, 10, 11, 6):

Util pentru vizualizarea RMN a ficatului;Se administreaza i.v. si se localizeaza rapid in ficat si splina;Biotransformarea sa este reprezentata prin biodegradarea invelisului si incorporarea Fe din produs in depozitele normale ale Fe din organism;Concentratia plasmatica scade rapid dupa administrare, fiindca se absoarbe repede si in cantitate mare din sectorul vascular;Pot aparea reactii adverse, de tipul cefalee, greata, varsaturi si rar reactii idiosincrazice, de hipersensibilitate – soc anafilactic (5).

Bibliografie:
1. Halliday D., Resnick R., Walker J., Fundamentals of physics extended, 5th ed. USA: John Wiley and Sons, Inc; 1991;
2. Guo Z., Sadler P. J., Metals in medicine, Angew. Chem. Int. Ed, 38:1513-1530, 1999;
3. Salford Royal Hospitals NHS Trust: Diagnostic Reference Levels for Radioisotope Procedures;
4. Wang C., Gordon P. B., Hustvedt S. O., Grant D., Sterud A. T., Martinsen I et al., MR imaging properties and pharmacokinetics of MnDPDP in healthy volunteers, Acta Radiologica, 38(4 Pt 2):665-76, 1997;
5. Cristea N. A., Tratat de Farmacologie, Editia I, Editura Medicala, Bucuresti, 2005;
6. Reynolds J. E. F., Parfitt K., Parsons A. V., Sweetman S. C., editors Martindale, The Extra Pharmacopoiea, 31st ed. London: The Royal Pharmaceutical Society of Great Britain, 1996;
7. www.ewopharma.ro;
8. Grobner T., Gadolinium – a specific trigger for the development of nephrogenic fibrosing dermopathy and nephrogenic systemic fibrosis? Nephrol. Dial Transplant, 21(4):1104-8, 2006, Erratum 2006 Jun, 21(6):1745;
9. Blakeborough A., Ward J., Wilson D., Griffiths M., Kajiya Y., Guthrie J. A., Robinson P. J., Hepatic lesion detection at MR imaging: a comparative study with four sequences, Radiology, 203(3):759-65, 1997;
10. Kopp A. F., Laniado M., Dammann F., Stern W., Gronewaller E., Balzer T. et al., MR imaging of the liver with Resovist: safety, efficacy and pharmacodynamic properties, Radiology, 204(3):749-56, 1997;
11. Oudkerk M., van den Heuvel A. G., Wielopolski P. A., Schmitz P. I., Borel Rinkes I. H., Wiggers T., Hepatic lesions: detection with ferumoxide-enhanced T1-weighted MR imaging, Radiology, 203(2):449-56, 1997.

Iuliana Pirvu, farmacist