Osmolarität – hoch- und niederosmolare Kontrastmittel

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Osmolarität beschreibt die osmotisch aktiven Bestandteile pro Volumeneinheit in einem Kontrastmittel. Eine höhere Osmolarität wird als hyperosmolar bezeichnet.

Seitdem erstmals in den 1920er Jahren die Gefäßdarstellungen durch Röntgenstrahlen gelangen, etablierte sich das Röntgenkontrastmittel über mehrere Generationen. Ursprünglich zum Einsatz kommende hochosmolare Kontrastmittel brachten aufgrund miserabler Verträglichkeitsparameter bzw. hoher Toxizität beträchtliche Problematiken mit sich. Der Ersatz dieser hochosmolaren durch niederosmolare, nicht-ionische Kontrastmittel verursachte zwar nur eine im Vergleich zum Blut 2- bis 3-fach höhere Osmolarität, wies aber geringe Stabilität und somit nur begrenzten medizinischen Nutzen auf.

Erst die nachträgliche Weiterentwicklung führte zur Produktion von wesentlich stabileren nicht-ionischen Monomeren. Die Osmolalität bzw. Osmolarität beeinflusst (teilweise) die Verträglichkeit des Kontrastmittels, die Viskosität beeinflusst vor allem die Fließeigenschaften (durch Katheter oder auch beim Spritzen).

 

Osmolarität

Die Summe aller osmotisch wirksamen Teilchen pro Volumen von Kontrastmitteln wird als Osmolarität bezeichnet. Elektrolyte wie Natrium, die die größte osmotische Bedeutung im menschlichen Körper hat, Chlorid oder Kalium aber auch Harnstoff oder Glukose sind osmotisch aktive Teilchen. Osmolarität, die im Blut oder im Urin bestimmt werden kann, wird in in osmol pro Liter angegeben, ihre Bestimmung dient der Kontrolle des Wasser- und Elektrolythaushalts.

 

Iodixanol

Isomolare Kontrastmittel weisen eine im Vergleich zum Blut gleiche Osmolarität auf. Diese so genannten isomolaren, dimeren Kontrastmittel haben im Vergleich zu niedrigmolekularen Kontrastmittel die 2-fache Anzahl an Jodatomen pro Dimer – trotz niedriger Osmolarität wird eine hohe Kontrastgebung erreicht.

Vorreiter dieser dritten Generation war der Wirkstoff Iodixanol. Ergebnisse einer randomisierten prospektiven klinischen Vergleichsstudie bei Patienten mit erhöhtem Risiko für kontrastmittelinduzierte Nephro­pathie (CIN) zeigen, dass Iodixanol, ein iso-osmolares Kontrastmittel, mit einer signifikant niedrigeren CIN-Inzidenz einhergeht als ein häufig genutztes niedrig­osmolares Kontrastmittel.

 

Niederosmolare Kontrastmittel

Verglichen mit früher verabreichten hochisomolaren punkteten bereits die niederosmolaren Kontrastmittel mit einer deutlichen Reduktion der CIN-Raten. Der Nachteil in Bezug auf isomolare Kontrastmittel besteht in deren hoher Viskosität, was die Gabe durch kleinlumige Katheter erschwert, sowie deren etwas höheren Kosten.

Die Verwendung eines Kontrastmittels mit höherer Osmolarität als Blut hat den Nachteil, dem umliegenden Gewebe wesentliche Wassermengen zu entziehen. In Folge kommt es zu einer signifikanten Verdünnung bzw. zu einem Verlust der Wirksamkeit des applizierten Kontrastmittels. Aufgrund der Blutisotonie isomolarer Wirkstoffe bleiben diese unerwünschten Flüssigkeitsverschiebungen reduziert. Dies erlaubt die Applikation wesentlich geringerer Dosen des Kontrastmittels.

 

Belastung von Herz-Kreislauf geringer

Ein wesentlicher Aspekt bei der Durchführung einer Kardio-Computertomographie ist die Kontrolle über die Herzfrequenz des Patienten. Aufgrund der geringen Bewegung der Koronarien während der Diastole ist diese Phase für das Herz-CT wesentlich. Deswegen sollte sie von möglichst ausreichender Dauer sein. Eine Erhöhung der Herzfrequenz des Patienten führt jedoch zu einer zeitlich drastisch verkürzten Diastole.

Als Folge wird das für das Herz-CT verfügbare Zeitfenster immer kürzer, die Anzahl an beurteilbaren Koronarsegmenten nimmt zu, die Bildqualität leidet. Isomolare Kontrastmittel punkten in diesem Sinne mit ihrem äußerst geringen Einfluss auf die Herzfrequenz des Patienten. Während vor Durchführung eines Herz-CT mittels hoch- sowie niederosmolarer Kontrastmittel die Gabe eines Beta-Blockers üblich ist, ist dies bei Verwendung isomolarer Kontrastmittel möglicherweise nicht vonnöten.

 

Kontrastmittel-Nephropathie

Eine Prophylaxe der Kontrastmittel-Nephropathie ist aufgrund der Vielzahl beitragender Risikofaktoren und der zum Teil unbekannten Pathogenese eher schwierig. Neben einer ausreichenden Hydrierung vor und unmittelbar nach der Verabreichung des Kontrastmittels scheint die Auswahl des Kontrastmittels selbst eine tragende Rolle in punkto Kontrastmittel-Nephropathie-Inzidenz zu spielen.

Literatur: Kalgi Modi, Mohit Gupta. Contrast-Induced Nephropathy. StatPearls [Internet]

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Axel Rhindt

MEDMIX-Redaktion, AFCOM Digital Publishing Team

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