Gadolinium as a CT Contrast Agent: An Experimental Study for the Effects of Injection Parameters in the Rabbit Brain Model1

Gadolinium as a CT Contrast Agent: An Experimental Study for the Effects of Injection Parameters in the Rabbit Brain Model1

목적: CT 조영제로서 gadolinium(Gd-DTPA)의 주입변수에 따른 뇌혈관 및 뇌실질의 조영증강 효과를 가토 뇌에서 실험적으로 조사하고자 하였다. 대상과 방법: 시험관 실험에서는 Gd-DTPA와 iopromide를 1배에서 0.1배까지 생리식염수를 섞어 희석하여 농도에 따른 조영증강 정도를 비교하였다. 동물 실험에서는 토끼 5마리를 대상으로 주입변수를 변화시키면서 단일주입방법으로 Gd-DTPA를 주입하여 뇌 단면의 역동적 CT를 시행하였다. 조영증강 정도의 비교를 위해 토끼 한 마리를 선택하여 iopromide를 주입하여 CT를 시행하였다. 모든 영상에서 뇌혈관과 뇌실질의 흡수감약계수를 측정하여 시간-흡수감약 곡선을 구했으며 흡수감약계수 최고치와 최고점 도달시간을 분석하였다. 결과: 시험관 실험에서 Gd-DTPA 원액의 흡수감약계수는 2,578 HU로서 동일한 몰수의 iopromide 1,761 HU보다 높았다. 동물실험의 경우 뇌혈관에서는 Gd-DTPA의 뚜렷한 조영증강 효과를 보였으나 뇌 실질에서는 Gd-DTPA와 iopromide 두 조영제 모두 조영증강 효과가 미약했다. Gd-DTPA의 주입농도와 주입량을 일정하게 하면서 주입속도를 증가시키면 흡수감약계수 최고치는 증가되었고 최고점에 도달하는 시간이 짧아지는 결과를 보였다. 주입농도를 증가시키면 흡수감약계수 최고치 증가에만 영향을 주었다. 주입량을 증가시키면 흡수감약계수 최고치는 증가하였고 최고점에 도달하는 시간은 지연되었다. 결론: CT에서 gadolinium의 조영증강효과는 정상 뇌실질에서는 미약하나 뇌혈관에서는 뚜렷하였으며, 조영증강 최고치에는 조영제의 주입농도 그리고 최대 조영증강에 도달하는 시간에는 조영제의 주입량이 가장 큰 영향인자로 작용하였다. 임상적으로 뇌혈관이나 혈액-뇌 장벽이 손상된 뇌실질의 조영증강 CT에서 대체 조영제로서 gadolinium의 사용을 고려할 수 있을 것이다.

Purpose: We wanted to investigate the use of gadolinium based contrast agent (Gd- DTPA) for computed tomography (CT), and we also wanted to assess the effects of valuable injection parameters on enhancement in an experimental rabbit brain model. Materials and Methods: In vitro, attenuation measurements of serial dilutions of Gd- DTPA and iopromide were compared. In five rabbits, single level dynamic gadoliniumenhanced brain CT studies were obtained using different injection parameters. A comparison CT scan after iopromide administration was performed. The time-attenuation curves of the brain vessel and parenchyma were obtained and the magnitude of enhancement (Hmax) and the time to peak enhancement (Tmax) were analyzed. Results: In vitro, the attenuation coefficient of undiluted Gd-DTPA (2,578 HU) was higher than that of iopromide (1,761 HU) at equimolar concentrations. In 5 rabbits, the time-attenuation curve demonstrated a distinct pattern with peak enhancement only in the brain vessel, but not in the brain parenchyma. There was increasing linear relationship between the injection rate of Gd-DTPA and Hmax, and a declining linear relationship with Tmax. The higher the concentration of Gd-DTPA, the higher Hmax was, but no significant difference was found for the Tmax. Higher volumes of Gd-DTPA revealed a higher Hmax and a delayed Tmax. Conclusion: Enhancement of the brain parenchyma on gadolinium-enhanced CT is minimal, while enhancement of the brain vessels is distinctive. The most important factor affecting Hmax of the vessel is the concentration of the contrast medium and the most important factor affecting Tmax of the vessel is volume of the contrast medium. The gadolinium-based contrast agent may be an reasonable alternative contrast agent for brain CT, and especially in cerebral vessels, and it may also be advantageous for brain parenchyma of those patients with BBB dysfunction.