สารทึบรังสี
สารทึบรังสี
Contrastmedia
เอนก สุวรรณบัณฑิต B.Sc., M.A., Ph.D(candidate)
ภาควิชารังสีวิทยา คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดล
เอนก สุวรรบัณฑิต.สารทึบรังสี.วารสารชมรมรังสีเทคนิคและพยาบาลเฉพาะทางรังสีวิทยาหลอดเลือดและรังสีร่วมรักษาไทย, 2554; 5(2): 1-10
บทนำ
สารทึบรังสี (contrast media)หรือ สี (dye) เป็นประเด็นที่บุคลากรในฝ่ายรังสีวิทยารู้จักกันมายาวนาน แต่มีสถานภาพคำถามหนึ่งมาตลอดเวลาเวลาเหล่านั้น คำถามที่ว่าก็คือ สารทึบรังสีประเภทไหนดีที่สุดเพราะบริษัทผู้ผลิตทั้งหลายต่างก็ได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ให้ดียิ่งขึ้น ทั้งในด้านความทึบรังสีและความปลอดภัยอย่างพอๆกัน ความคลุมเครือทำให้เกิดความไม่แน่ใจเสียเลยว่าการเลือกใช้สารทึบรังสีอย่างมีประสิทธิภาพควรเป็นเช่นไร บทความนี้เป็นเรื่องเล่าและข้อเสนอแนะไปพร้อมๆ กันเพื่อให้เข้าใจสารทึบรังสียิ่งขึ้น
สารทึบรังสีนั้นภาษาไทยได้ชี้ถึงความหมายที่แน่นอนลงไปคือเป็นสารที่ทึบต่อรังสี ในที่นี้ย่อมหมายไว้ที่รังสีเอ็กซ์ แต่สำหรับภาษาอังกฤษนั้น สามารถแปลตามศัพท์ – contrast media - ได้เพียง ตัวกลางที่ทำให้เกิดความแตกต่างกันของภาพ ซึ่งหมายถึงภาพทางรังสี ดังนั้นโดยภาษาอังกฤษจึงมีความหมายได้กว้างกว่า ในขณะที่ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้ใช้คำว่า dye ที่แปลว่า “สี” มาแทน ซึ่งคนไทยคุ้นชินกับการฉีดสีมาก่อน จนกระทั่งเมื่อศัพท์บัญญัติอย่างเป็นทางการใช้คำว่าสารทึบรังสี เราจึงได้ใช้คำนี้ต่อมา แต่ก็ต้องอธิบายแก่ผู้ป่วยเพิ่มขึ้นจากศัพท์ใหม่นี้
สารทึบรังสีสำหรับบทความนี้จะกล่าวถึงเฉพาะในส่วนของสารละลายไอโอดีนสำหรับรังสีวินิจฉัย ซึ่งเป็นสารประกอบละลายในน้ำได้ (water soluble contrast media) ซึ่งมีการใช้อย่างแพร่หลายในประเทศไทย โดยเฉพาะในแผนกเอกซเรย์ การพัฒนานั้นมีหลักหมาย (Mile stones) ที่สำคัญคือการค้นพบสารประกอบโซเดียมไอโอไดด์ (NaI) ในปี ค.ศ. 1920 สำหรับการใช้ฉีดเข้าหลอดเลือดแดงโดยตรงในการทำ angiogram ต่อมามีการพัฒนาสารประกอบ thorium dioxideในชื่อ Thorotrast โดยมีการนำมาใช้ใน cerebral angiogram เมื่อ ค.ศ. 1932 แต่มีความเป็นพิษสูง จึงไม่เป็นที่นิยม ต่อมาในปี ค.ศ.1950 ได้มีการนำไอโอดีนมาเป็นสารประกอบหลักแทน จึงได้เรียกว่า organic iodinated contrast media ซึ่งเป็นที่นิยมในงานรังสีวิทยานับแต่นั้น
การจัดประเภทของสารทึบรังสี (Category of contrast media)
เพื่อให้สะดวกต่อการศึกษาและการวิจัย การจัดประเภทจึงเป็นสิ่งสำคัญ สำหรับสารทึบรังสีได้มีขอบเขตที่สนใจ 2 ด้าน จึงได้กำหนดประเภทออกเป็น 2 รูปแบบหลักได้แก่ โครงสร้างทางเคมี และ ความเข้มข้น โดยการแบ่งนั้นมีการปรับค่าเกณฑ์การแบ่งย่อยเป็นระยะ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันได้แบ่งออกดังนี้
ประเภทโครงสร้างทางเคมี เพื่อพิจารณาโครงสร้างและความเป็นประจุ (ionicity) ได้แก่
1. Ionic monomer สารประกอบมีโครงสร้างโมเลกุลเดี่ยวและมีความเป็นไอออน
2. Ionic dimer สารประกอบมีโครงสร้างโมเลกุลคู่และมีความเป็นไอออน
3. Non ionic monomer สารประกอบมีโครงสร้างโมเลกุลเดี่ยวและไม่มีความเป็นไอออน
4. Non ionic dimer สารประกอบมีโครงสร้างโมเลกุลคู่และไม่มีความเป็นไอออน
โครงสร้างโมเลกุลที่ใหญ่จะทำให้ได้ภาพที่ทึบรังสีดีกว่าเพราะว่าโฟตอนของรังสีเอกซ์จะวิ่งเข้าปะทะ ทำให้ไม่สามารถผ่านไปยังตัวรับภาพได้ เกิดเป็นความทึบรังสี cและความไม่เป็นไอออนทำให้มีโอกาสแพ้สารทึบรังสีลดลง เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับอนุภาคประจุในเลือด
ประเภทของความเข้มข้น เป็นการแบ่งตามการละลายในน้ำเทียบกับเลือด ซึ่งมี หน่วยเป็นจำนวนอนุภาคโมเลกุลต่อหน่วยของสารละลาย (mOsmol/kgH2O) โดยเลือดมีความเข้มข้น 280-295mOsmol/kgH2O ดังนั้นสารทึบรังสีจึงแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม ได้แก่
◦Iso-osmolar contrast media กลุ่มที่มีความเข้มข้นใกล้เคียงเลือด หรือ ราว 290mOsmol/kgH2O
◦Low osmolar contrast media กลุ่มที่มีความเข้มข้นต่ำ ประมาณ 600-800 mOsmol/kgH2O
◦High osmolar conrast media กลุ่มที่มีความเข้มข้นสูง ประมาณ 2000 mOsmol/kgH2O
อย่างไรก็ตามยังไม่มีบริษัทใดสามารถผลิตสารทึบรังสีที่มีความเข้มข้นน้อยกว่าเลือดได้ ดังนั้นจึงยังคงเป็นปัญหาในการฉีดสารทึบรังสีอยู่ ซึ่งเป็นสิ่งที่ต้องระมัดระวังในการให้การบริการทางรังสีอย่างยิ่ง
คุณสมบัติและการปรับโครงสร้างโมเลกุล
สารทึบรังสีชนิดแรกสุดที่สร้างได้ย่อมต้องเป็น ionic monomer ซึ่งมีประจุและแต่มีขนาดเล็ก ทำให้มีความทึบรังสีน้อยแต่มีโอกาสแพ้สูง คือ ราว 50% ดังนั้นกระบวนการผลิตจึงได้ทำการปรับปรุงผลิตภัณฑ์โดยมุ่งการปรับลดความมีประจุ โดยกำจัด Carboxyl(COO-) เพื่อลดความเป็นพิษ กำจัด ions เพื่อลด osmotoxicity และเติม hydroxyl groups (-OH) เพื่อลด chemotoxicity ซึ่งจะได้โมเลกุล ที่มี 3 อะตอมไอโอดีน ไม่มี carboxyl group และมี dydroxyl group ประมาณ 4-6 group เรียกเป็น non-ionic monomer
กระบวนการหนึ่งคือการสร้างให้มีลักษณะโมเลกุลใหญ่ขึ้นเป็น dimer โดยการเชื่อมต่อกับ anion ทำให้ได้ 6 อะตอมไอโอดีน 1 carboxyl group และมี 1 hydroxyl group เรียกเป็น ionic dimer โดยมี 2 ion นั่นคือยังคงมีประจุอยู่ซึ่งต้องระวังด้าน osmotoxicity และ chemotoxicity อยู่ แต่ความทึบรังสีเท่าเดิม
อีกกระบวนการหนึ่งคือการสร้างให้มีลักษณะโมเลกุลใหญ่ขึ้นเป็น dimer โดยการเชื่อมต่อกับ anion ทำให้ได้ 6 อะตอมไอโอดีน 1 carboxyl group และมี 1 hydroxyl group เรียกเป็น ionic dimer โดยมี 2 ion นั่นคือยังคงมีประจุอยู่ซึ่งต้องระมัดระวังในประเด็นที่เกี่ยวข้องกันกับ osmotoxicity และ chemotoxicity อยู่แต่มีความทึบรังสีสูงขึ้น
กระบวนการสุดท้ายคือการสร้างโมเลกุลใหญ่และลดความมีประจุ ได้เป็น non-ionic dimer ซึ่งมี 6 อะตอมไอโอดีน ไม่มีcarboxyl group และมี hydroxyl group มากกว่า 8 กลุ่ม ซึ่งเป็นความหวังถึงความทึบรังสีที่สูงและการแพ้สารทึบรังสีที่ต่ำลง
โดยปกติเมื่อสารทึบรังสีซึ่งมีคุณสมบัติเท่ากับสารประกอบแขวนลอยมีความเข้มข้นสูงก็จะมีความหนืดต่ำ (viscosity) สารที่มีขนาดโมเลกุลขนาดใหญ่กว่าจะมีความหนืดสูงกว่าสารที่มีขนาดโมเลกุลเล็กกว่า (dimmer หนืดกว่า monomer) และอุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้ความหนืดน้อยลง (อุณหภูมิของสารทึบรังสีขณะฉีด ถ้าเป็นอุณหภูมิห้องจะหนืดกว่าการฉีดที่อุณหภูมิควบคุมที่ 37 องศาเซลเซียส)
เมื่อฉีดสารทึบรังสีเข้าไปในหลอดเลือด สารทึบรังสีที่มี osmolality มากกว่าเลือดจะเกิดกระบวนการ diffusion คือการเจือจางด้วยน้ำ ซึ่งน้ำนั้นจะได้จากน้ำเลือด น้ำจากเนื้อเยื่อนอกหลอดเลือดที่ osmosis เข้ามา ทำให้มีปริมาตรน้ำในหลอดเลือดเพิ่มสูงขึ้น (hypervolumia) ทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดแดงเสียรูปทรง และหลอดเลือดจะมีการขยายตัว ภาวะเช่นนี้จะทำให้ผู้ป่วยเกิดความรู้สึกร้อน-หนาวได้ ขณะเดียวกันความหนืดจะส่งผลต่อ Glomerular filtration rate นั่นคือเกี่ยวข้องกับกระบวนการกำจัดออกจากร่างกายผ่านการกำจัดของเสียของไต ดังนั้นจึงเป็นประเด็นทางการแพทย์ที่จำต้องห่วงใยการทำงานของไต มาตรฐานทางการแพทย์จึงต้องกำหนดให้ต้องตรวจเลือกดูค่า BUN และ Creatinine และมีการปรับลดระดับค่ามาตรฐานเพื่อประกันความเสี่ยงให้ต่ำลง
ตาราง 1 เปรียบเทียบประเภทของสารทึบรังสี
|
ประเภท |
Osmolality |
||
|
Iso osmolar CM |
Low osmolar CM |
High osmolar CM |
|
|
structure |
Non ionic dimer |
Ionic dimer Non-ionic monomer |
Ionic monomer |
|
osmolality |
290 |
600-800 |
2000 |
|
viscosity |
27 |
10-20 |
5 |
ตัวอย่าง 2 สารทึบรังสีในตลาด
|
Brand |
name |
type |
structure |
advantage |
|
Xenetix |
Iobitridol |
LOCM |
Non ionic monomer |
Image quality and diagnostic reliability diagnostic efficacy excellent tolerability |
|
Hexabrix |
Ioxaglate |
LOCM |
Ionic dimer |
anti-clotting properties and good renal tolerance |
|
Visipaque |
Iodixanol |
IOCM |
Non ionic dimer |
Very viscose Osmolality = blood |
|
Optiray |
Ioversol |
LOCM |
Non ionic monomer |
indicated in adults for peripheral and coronary arteriography |
|
Ultravist |
Iopromide |
LOCM |
Non ionic monomer |
market leader (World wide) |
|
Iomeron400 |
Iomeprol |
LOCM |
Non ionic monomer |
the fastest growth in Europe No tendency to crystallize Long shelf life No thrombogenic potential |
|
Iopamiro |
Iopamidol |
LOCM |
Non ionic monomer |
Long shelf life Safety in world wide |
การแพ้สารทึบรังสี
ประเด็นความปลอดภัยของสารทึบรังสีได้ปรับเปลี่ยนจากการเสียชีวิตเพราะความเป็นพิษของสารประกอบมาเป็นการเกิดอาการแพ้ (allergy) ดังคุณสมบัติของสารประกอบข้างต้น ปัจจัยที่ทำให้เกิดอาการแพ้ ได้แก่ osmolality, ionicity และ viscosity อย่างไรก็ตามกลไกการแพ้มีได้ 2 แบบ คือ anaphylaxis และ anaphylactic โดยมีข้อมูลสำคัญคือ
1. กลไกการแพ้แบบ anaphylaxis นั้นจะเกิดกับสารประกอบกลุ่ม dimer โดยจะมีอาการแพ้รุนแรงเนื่องจาก IgE กระตุ้นเซลล์ให้หลั่ง histamine และสารอื่นๆ ออกมา
2. กลไกการแพ้แบบ anaphylactoid reaction นั้นจะเกิดกับกลุ่ม monomer ที่มีการกระตุ้นภูมิคุ้มกันแต่อาการไม่รุนแรง มีเพียงคลื่นไส้ อาเจียนและมีผื่นขึ้นตามผิวหนัง
จากคุณสมบัติที่มีผลต่อการแพ้นี้ การเลือกใช้จำเป็นต้องพิจารณาว่าหากใช้กลุ่ม monomer จะมีอัตราการแพ้กลุ่ม minor ที่สูงและจะต้องเตรียมยาแก้แพ้ไว้ให้ครบถ้วน แต่หากเลือกใช้กลุ่ม dimer อัตราการแพ้สารทึบรังสีกลุ่ม minor จะลดลง หากแต่ต้องเฝ้าระวังการแพ้กลุ่ม major และจำเป็นจะต้องเตรียมอุปกรณ์ฟื้นคืนชีพให้พร้อมใช้เสมอ
ประเด็นการเลือกใช้สารทึบรังสี
สำหรับรังสีวิทยาแล้ว ประเด็นที่ขาดเสียไม่ได้คือ คุณภาพภาพรังสี ซึ่งสารทึบรังสีจะต้องสร้างภาพที่แตกต่างกันได้ดี ดังนั้น Image quality assessmentจึงจำเป็นสำหรับการประเมินคุณภาพของภาพรังสีจากสารทึบรังสีกลุ่มที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน (ความเข้มข้น) เมื่อพิจารณาถึงความเสี่ยงที่พอๆ กัน กระนั้นในปัจจุบันด้วยความเชื่อถือต่อผลงานตีพิมพ์ที่ออกมาจากแหล่งวิจัยต่างๆ ที่ได้รับทุนร่วมวิจัยจากบริษัทผู้ผลิต ทำให้หลายสถาบันเลือกใช้สารทึบรังสีตามการอ้างอิง โดยไม่ได้ทำการเปรียบเทียบคุณภาพภาพรังสี จึงน่าจะย้อนกลับมาทบทวนที่จะต้องพิจารณาเกณฑ์ในการตรวจสอบคุณภาพภาพรังสีที่จำเป็นต้องได้สำหรับการประกันคุณภาพงานรังสีวิทยา ผู้เขียนขอแนะนำว่าควรที่จะมีการทดสอบคุณภาพภาพรังสีจากสารทึบรังสีชนิดต่างๆ เพื่อประเมินคุณภาพไว้เป็นหลักฐานอ้างอิงเป็นรายปีไป โดยอาจพิจารณาเปรียบเทียบผ่านกราฟวงกลมดังตัวอย่างเปรียบเทียบข้างล่าง ซึ่งพบว่าสารทึบรังสีทั้ง 2 ชนิดให้ภาพชนิดดีเยี่ยมเท่ากัน แต่ชนิดที่ 1 ให้ภาพชนิดดีมากกว่าชนิดที่ 2 ดังนั้นจึงมีข้อบ่งชี้การใช้ที่มากกว่า ข้อเท็จจริงที่ได้เช่นนี้ถือเป็นความรับผิดชอบ (accountability) ที่ผู้เกี่ยวข้องจะต้องยึดถือร่วมกันและสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในสถานการณ์ต่างๆได้อีกด้วย
ภาพที่ 2 แสดงตัวอย่างการเปรียบเทียบรายละเอียดภาพจากสารทึบรังสี 2 ชนิด
สรุป
การเลือกใช้สารทึบรังสีสำหรับงานด้านรังสีวิทยานั้น มีปัจจัยที่ต้องพิจารณาในประเด็นของคุณภาพภาพรังสีและความเสี่ยงแก่ผู้ป่วย ซึ่งจะต้องชั่งน้ำหนักระหว่าง 2 ประเด็นนี้ในผู้ป่วยกลุ่มเสี่ยง อย่างไรก็ตามในผู้ป่วยทั่วไป การเลือกใช้สารทึบรังสีที่ดียังจำเป็นที่จะต้องกระทำเป็นรายๆ ไป (custom decision) การเลือกใช้อย่างรวมๆ จะทำให้โอกาสความคลาดเคลื่อนในการปฏิบัติงานเพิ่มขึ้น ไม่ว่าจะเป็นการได้ภาพที่คุณภาพต่ำ หรือการเพิ่มความเสี่ยงแก่ผู้ป่วยกลุ่มความเสี่ยงต่ำ ผู้เขียนขอสรุปรวบยอดปัจจัยที่จะต้องใช้ในการประเมินเป็นหัวข้อสำคัญได้แก่
ปัจจัยในการประเมินเลือก (Factor determinations)
1. pharmacokinetics
1.1 chemical structure
1.2 molecular
weight
1.3 ionic vs.
non-ionic
2. Iodine Concentration as mgI3. Viscosity ซึ่งขึ้นกับ temperature,
mgI, no. and particle size
4. Osmotic Pressureas mol/Kg water
5. Tolerance as lethal dose50, flow rate and impurities
กระบวนการกำจัดการทึบรังสีออกจากร่างกาย (How to delete from body)
สารทึบรังสีกลุ่มละลายในน้ำนั้นถูกกำจัดออกจากร่างกาย ดังนี้
• glomerular filtration (kidney function)
• Bond with plasma protein 20%
• Bond with RBC 5-10%
• Bond with any cell in plasma 1-2%
การเลือกใช้ (Using decision)
• สารประกอบความเข้มข้นสูงจะให้ภาพที่มีรายละเอียดได้ดีกว่า
– ความเข้มข้นที่มีในระบบตลาดได้แก่ 270-400 mgI
– กลุ่ม OH Group ที่แสดง Hydrophilicity, นั้นถ้ามีhigh OH Group จะทำให้สารทึบรังสีแพร่ไปยังหลอดเลือดที่เล็กๆ ได้มากกว่ากลุ่มที่มี low OH group
– ทำให้ได้ภาพหลอดเลือดที่เล็กมากๆ ได้
– การไม่บริสุทธ์ (impurity) เช่น น้ำเกลือ และ Heparin จะทำให้ความเข้มข้นลดลง
• ระบบตัวรับภาพ
– ตัวรับภาพเป็น Flat panel detector, crystal detector ก็จะสร้างภาพที่ดีกว่า
– รูปร่างของผู้ป่วยจะทำให้เกิดการหยุดยั้งรังสีเอกซ์ หากผู้ป่วยตัวหนาก็จำเป็นที่จะต้องใช้สารประกอบที่ความเข้มข้นสูงขึ้นกว่าปกติ
การเลือกสารทึบรังสีเพื่อรายละเอียดของภาพที่ดี (resolutions)
ภาพที่มีรายละเอียดดีนั้น สัมพันธ์กับความเข้มข้น (mgI) และกลุ่ม hydroxyl (OH group) ขณะที่รูปร่างผู้ป่วยจะเป็นตัวลดทอนรายละเอียด
ดังนั้นการเลือกใช้สารทึบรังสีจึงจำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยในการประเมินเลือก การกำจัดออกจากร่างกาย การเลือกใช้และการเลือกใช้สารทึบรังสีเพื่อรายละเอียดของภาพที่ดี โดยจะต้องชั่งน้ำหนักเกณฑ์ทั้ง 4 อย่างรอบคอบ
บรรณานุกรม
1. วิธวัช หมอหวัง, สมจิตร จอมแก้ว, กันยาวีร์ สัทธาพงษ์.ถาม-ตอบเกี่ยวกับสารทึบรังสี. วารสารชมรมรังสีเทคนิคและพยาบาลเฉพาะทางรังสีวิทยาหลอดเลือดและรังสีร่วมรักษาไทย.2550 ; 1(1): 88-91
2. ยุพิน จงศักดิ์สกุล,วิธวัช หมอหวัง, ตองอ่อน น้อยวัฒน์, คง บุญคุ้ม .การเตรียมอุปกรณ์สำหรับหัตถการทางรังสีวิทยาหลอดเลือด.วารสารชมรมรังสีเทคนิคและพยาบาลเฉพาะทางรังสีวิทยาหลอดเลือดและรังสีร่วมรักษาไทย,2550; 1(1) : 26-31
3. _______.Manual on contrat media v8. http://www.acr.org/Quality-Safety/Resources/Contrast-Manual
4. _______. Contrast media introduction. http://www.e-radiography.net/contrast_media/contrast_media_introduction.htm
5. ________. สารทึบรังสี. http://aimc.mahidol.ac.th/patientscontrastth.html
ความเห็น (1)
สอบถามหน่อยครับ สารทึบรังสีสามารถฉีดโดยผ่านเครื่องให้สารละลายทางกระบอกฉีดยา(Syring Pump)ได้ใหม หากจำเป็นหรือต้องใช้Injector อย่างเดียว