Thuốc cản quang là gì? Các nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa thuốc cản quang

Thuốc cản quang là các chất được sử dụng trong y học chẩn đoán hình ảnh để cải thiện độ phân giải và khả năng phân biệt các mô, cơ quan hoặc cấu trúc trong cơ thể trên các phim chụp như X-quang, CT, MRI hoặc siêu âm. Các chất này có khả năng thay đổi cách tín hiệu được hấp thụ hoặc phản xạ, tạo ra sự tương phản rõ rệt giữa vùng được khảo sát và các mô xung quanh. Tác dụng chính là giúp bác sĩ dễ dàng phát hiện bất thường như khối u, hẹp, rò rỉ hoặc viêm nhiễm.

Tùy vào kỹ thuật hình ảnh được áp dụng, thuốc cản quang có thể được đưa vào cơ thể bằng nhiều đường khác nhau như:

• Tiêm tĩnh mạch: phổ biến nhất, đặc biệt trong CT và MRI
• Uống: chủ yếu dùng trong khảo sát đường tiêu hóa
• Đặt trực tràng: dùng trong chụp đại tràng cản quang
• Tiêm vào khoang dưới nhện: sử dụng trong chụp tủy sống

Mỗi phương pháp yêu cầu lựa chọn loại thuốc phù hợp về mặt lý tính, độ an toàn và hiệu quả tương phản.

Đặc điểm chung của thuốc cản quang là có chứa nguyên tử nặng hoặc có từ tính cao như iod, bari hoặc gadolinium. Những nguyên tố này giúp tăng cường hấp thụ tia X hoặc ảnh hưởng đến từ tính trong cơ thể, từ đó tạo hình ảnh rõ ràng hơn khi chụp.

Phân loại thuốc cản quang

Thuốc cản quang có thể được phân loại theo kỹ thuật hình ảnh sử dụng hoặc theo bản chất hóa học. Cách phân loại theo kỹ thuật thường được sử dụng trong lâm sàng, bao gồm:

• Thuốc cản quang dùng trong X-quang và CT: chủ yếu là iod tan trong nước và bari không tan
• Thuốc cản quang dùng trong MRI: chủ yếu là hợp chất của gadolinium
• Chất cản âm trong siêu âm: thường là vi bọt khí hoặc chất phản âm

Theo tính chất vật lý – hóa học, thuốc cản quang cũng được phân loại thành các nhóm sau:

Ngoài ra, các chất cản quang hiện đại đang được phát triển theo hướng đa chức năng: vừa đóng vai trò chẩn đoán, vừa dẫn truyền thuốc điều trị, hoặc phản ứng với môi trường bệnh lý để thay đổi tín hiệu – gọi là chất cản quang “thông minh”.

Thuốc cản quang iod

Thuốc cản quang iod là loại phổ biến nhất trong lâm sàng, đặc biệt trong các kỹ thuật X-quang có tiêm và CT scan. Các hợp chất chứa iod có khả năng hấp thụ tia X rất cao do nguyên tử iod có số nguyên tử lớn (Z=53), từ đó làm vùng có thuốc hiện rõ hơn trên phim.

Về mặt cấu trúc hóa học, thuốc iod được chia làm hai nhóm lớn:

• Thuốc iod ion: có độ thẩm thấu cao, giá thành thấp nhưng dễ gây phản ứng phụ
• Thuốc iod không ion: có độ thẩm thấu thấp, ít gây phản ứng nhưng chi phí cao hơn

Ngoài ra còn phân biệt dạng đơn phân tử (monomer) và đa phân tử (dimer), ảnh hưởng đến độ nhớt và độc tính trên thận.

Một số ứng dụng phổ biến:

• Chụp CT động mạch vành, CT gan – mật
• Chụp niệu đồ (IVU), niệu đồ ngược dòng
• Chụp mạch số hóa xóa nền (DSA)

Tùy từng cơ quan và mục tiêu khảo sát, tốc độ tiêm, thể tích thuốc và thời điểm chụp sẽ khác nhau. Chi tiết kỹ thuật tham khảo tại RadiologyInfo – CT Angiography.

Thuốc cản quang chứa bari

Bari sulfat (BaSO₄) là chất cản quang không tan được sử dụng chủ yếu trong chẩn đoán X-quang đường tiêu hóa như thực quản, dạ dày, tá tràng, ruột non và đại tràng. Do tính không thấm và khả năng phủ đều niêm mạc, bari cung cấp hình ảnh chi tiết bề mặt ống tiêu hóa, giúp phát hiện loét, khối u, polyp hoặc rò.

Chế phẩm bari có thể ở dạng lỏng, sệt hoặc viên uống, tùy theo vị trí khảo sát. Ưu điểm là giá thành rẻ, hình ảnh rõ nét và ít nguy cơ hấp thu toàn thân. Tuy nhiên, nếu bari rò vào ổ bụng (trong trường hợp thủng ruột), có thể gây viêm phúc mạc nặng. Vì vậy, cần tránh dùng bari trong các tình huống sau:

• Nghi ngờ thủng đường tiêu hóa
• Bệnh nhân đang viêm ruột cấp tính hoặc tắc ruột

Trong các trường hợp này, bác sĩ sẽ chuyển sang dùng thuốc iod tan trong nước an toàn hơn.

Bari cũng không thích hợp cho bệnh nhân có nguy cơ hít sặc vì chất này có thể gây tắc nghẽn đường hô hấp nếu hít vào phổi. Một số dạng bari có bổ sung chất tạo hương để dễ uống hơn cho bệnh nhi hoặc người cao tuổi.

Thuốc cản quang dùng trong MRI

Thuốc cản quang sử dụng trong cộng hưởng từ (MRI) hoạt động dựa trên nguyên lý từ tính, chứ không phải hấp thụ tia X như CT hay X-quang. Thành phần chính là gadolinium (Gd), một nguyên tố đất hiếm có số hiệu nguyên tử 64, có từ tính mạnh và ảnh hưởng đến tín hiệu T1 và T2 của proton trong mô. Khi được đưa vào cơ thể, gadolinium làm rút ngắn thời gian hồi phục của proton, khiến vùng chứa thuốc hiện rõ hơn trên ảnh MRI.

Do gadolinium ở dạng tự do rất độc, nên nó được bọc bởi các chất tạo phức chelat (ví dụ DTPA, DOTA) để đảm bảo an toàn và đào thải qua thận. Dạng chelat này quyết định đặc điểm dược động học, thời gian lưu trong cơ thể và khả năng tích lũy trong mô. Có hai loại thuốc gadolinium:

• Dạng tuyến tính (linear): cấu trúc mở, rủi ro tích lũy trong mô cao hơn
• Dạng vòng (macrocyclic): cấu trúc bền vững, ít nguy cơ hơn, được FDA khuyến cáo ưu tiên sử dụng

Thuốc gadolinium được chỉ định trong:

• Chẩn đoán khối u thần kinh trung ương, đặc biệt u não
• Đánh giá xơ gan, tổn thương gan mật
• MRI tim mạch, khảo sát tưới máu cơ tim

Thông tin cảnh báo về an toàn gadolinium có thể tham khảo tại FDA – Gadolinium Safety.

Cơ chế hoạt động của thuốc cản quang

Cơ chế hoạt động của thuốc cản quang phụ thuộc vào phương pháp chẩn đoán hình ảnh sử dụng. Trong kỹ thuật X-quang và CT, các chất có nguyên tử lớn như iod và bari có khả năng hấp thụ mạnh tia X, làm cho vùng đó trở nên sáng hơn (cản quang) trên ảnh. Điều này giúp phân biệt rõ các cấu trúc mô có mật độ gần giống nhau.

Với MRI, chất cản quang không hấp thụ tia X mà ảnh hưởng đến chuyển động và định hướng của spin proton. Gadolinium làm rút ngắn thời gian hồi phục của proton (T1 hoặc T2), làm thay đổi cường độ tín hiệu của vùng mô có chứa thuốc. Điều này đặc biệt hữu ích trong phân biệt mô lành và mô tổn thương, ví dụ khối u, viêm hoặc hoại tử.

Trong siêu âm, thuốc cản quang là các vi bọt khí (microbubbles) chứa khí trơ như perfluorocarbon hoặc sulfur hexafluoride, được bọc bằng vỏ lipid hoặc polymer. Các vi bọt này tạo ra phản xạ sóng âm rất mạnh, tăng độ tương phản khi khảo sát dòng chảy mạch máu hoặc khối u gan. Một số chế phẩm mới còn cho phép đánh giá chức năng mô qua hình ảnh động học.

Tác dụng phụ và nguy cơ

Mặc dù thuốc cản quang được xem là an toàn với đa số bệnh nhân, vẫn tồn tại một số nguy cơ không mong muốn. Đối với thuốc iod, phản ứng thường gặp là buồn nôn, nóng bừng, chóng mặt, hiếm hơn là phản vệ, có thể đe dọa tính mạng. Thuốc iod còn có nguy cơ gây tổn thương thận cấp, đặc biệt ở bệnh nhân có bệnh thận nền hoặc dùng đồng thời thuốc độc thận.

Với thuốc gadolinium, tác dụng phụ phổ biến là nhức đầu, buồn nôn nhẹ. Tuy nhiên, trong các trường hợp suy thận giai đoạn cuối, gadolinium có thể tích tụ trong mô và gây xơ hóa hệ thống thận (Nephrogenic Systemic Fibrosis – NSF). Mặc dù hiếm gặp, nhưng đây là biến chứng nặng, hiện chưa có điều trị đặc hiệu. FDA khuyến cáo chỉ sử dụng gadolinium loại vòng cho các đối tượng nguy cơ.

Các biện pháp an toàn cần thực hiện trước khi tiêm thuốc cản quang:

• Đánh giá chức năng thận bằng eGFR
• Tiền sử dị ứng thuốc cản quang hoặc phản ứng phản vệ
• Tiền điều trị bằng corticoid và kháng histamin nếu có nguy cơ cao
• Giám sát sát sau khi tiêm ít nhất 30 phút

Tài liệu hướng dẫn chính thức có tại ACR Contrast Manual.

Các lưu ý và chỉ định lâm sàng

Việc chỉ định thuốc cản quang phụ thuộc vào mục tiêu khảo sát, cơ quan cần chẩn đoán và tình trạng bệnh nhân. Cần cân nhắc kỹ giữa lợi ích chẩn đoán và nguy cơ gây hại, đặc biệt ở người có bệnh thận, dị ứng thuốc hoặc phụ nữ có thai.

Một số chỉ định cụ thể và dạng thuốc tương ứng:

Trong thực hành, bác sĩ chẩn đoán hình ảnh sẽ chọn loại thuốc, liều lượng và đường đưa vào phù hợp với từng tình huống lâm sàng để tối ưu hóa hiệu quả và giảm thiểu nguy cơ.

Hướng phát triển và nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu hiện tại đang tập trung phát triển các thế hệ thuốc cản quang mới có độ an toàn cao hơn, khả năng phân giải hình ảnh tốt hơn và có tính định hướng sinh học cao. Trong đó, các hướng nổi bật bao gồm:

• Thuốc cản quang phân tử (molecular contrast agents) đặc hiệu cho thụ thể ung thư hoặc enzyme đặc hiệu
• Chất cản quang thông minh: phản ứng với môi trường pH, oxy hóa khử hoặc enzyme đặc hiệu để kích hoạt
• Chất cản quang nano: tích hợp nhiều chức năng chẩn đoán – điều trị (theranostics)
• Vi bọt khí gắn kháng thể: dẫn hướng hình ảnh và điều trị mục tiêu

Các nền tảng như siêu âm tương phản siêu phân giải (super-resolution ultrasound), MRI 7 Tesla, và PET/MR tích hợp đang mở ra khả năng sử dụng thuốc cản quang trong các ứng dụng chuyên sâu như thần kinh học, miễn dịch học và sinh học ung thư. Thông tin cập nhật về công nghệ nano trong chẩn đoán hình ảnh có thể xem tại Nature Nanotechnology.

Tài liệu tham khảo

1. American College of Radiology. ACR Manual on Contrast Media, Version 2024. ACR.org
2. FDA. Drug Safety Communication on Gadolinium. FDA.gov
3. RadiologyInfo.org – Patient Information on Contrast Materials. RadiologyInfo.org
4. Runge, V. M. (2018). Safety of Magnetic Resonance Contrast Media: A Review. Radiology.
5. Choi, H. S. et al. (2022). Nanoparticle-based contrast agents for medical imaging. Nature Nanotechnology.