18F-flurpiridaz PET/CT测量心肌血流量：实验研究

汪 娇，李 帅，陈 越，刘天文，张杰民，李剑明*

(1.天津医科大学心血管病临床学院 泰达国际心血管病医院核医学科，2.实验动物中心，天津 300457)

PET/CT心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging， MPI)对于诊断冠状动脉粥样硬化性心脏病、进行危险分层及指导治疗具有重要价值，且诊断效能优于SPECT MPI[1-2]。MPI多为定性分析，遇多支冠状动脉病变时，仅能提示狭窄最严重区域的心肌血流量(myocardial blood flow， MBF)，可能漏诊左主干和/或三支均衡性病变；PET/CT定量评价MBF可提高诊断准确率，并提供预后相关信息[3]。18F标记的正电子血流显像剂2-(1,1-二甲基乙基)-4-氯-5[[4-[[2-氟(18F)乙氧基]甲基]苯基]甲氧基]-3-哌啶酮{2-(1,1-dimethyl ethyl)-4-chlorine-5[[4-[[2-fluorine (18F) ethoxy] methyl] phenyl] methoxy]-3-piperidone， flurpiridaz}易为心肌所摄取，成像质量佳；其首次通过心肌的提取分数优于13N-NH3·H2O，且18F物理半衰期适中，适于远距离配送，便于开展运动负荷显像[4]，但既往对于18F-flurpiridaz PET/CT显像绝对定量MBF和冠脉血流储备(coronary flow reserve， CFR)的研究较少。本研究与13N-NH3·H2O显像对比，评价18F-flurpiridaz PET/CT测量巴马小型猪MBF的准确性及可行性。

1 材料与方法

1.1 实验动物与主要试剂 10只实验用巴马小型猪，雌雄不限，12～14月龄，体质量约30 kg，由天津市百农实验动物繁育科技有限公司提供，许可编号：SCXK(津)2015-0002；于室温(22～26℃)、相对湿度50%～60%环境下单笼饲养，光照明暗周期12 h，自由采食饮水。本研究通过泰达国际心血管病医院动物伦理委员会批准(编号：TICH-JY-20190826-2)。主要试剂：H218O(RCTEM公司)；甲苯4-磺酸2-[4-(1-叔丁基-5-氯-6-氧代-1,6-二氢-哒嗪-4-基氧基甲基)-苄氧基]-乙基酯(显像剂前体)(天津希恩斯奥普德科技有限公司)；Sep-Pak QMA色谱柱(Waters公司)、Sep-Pak C18固相萃取柱(Waters公司)；氨基聚醚(K2.2.2)(ABX公司)；K2CO3、无水乙腈及无水乙醇等试剂(Sigma公司)；三磷酸腺苷(adenosine triphosphate， ATP)注射液(天津金耀集团公司)。

1.2 制备显像剂

1.2.118F-flurpiridaz 参照文献[5]方法，以回旋加速器轰击H218O，经(p，n)核反应生成18F-，并将靶水传送至合成器，使18F-通过并富集于QMA色谱柱，以K2CO3溶液将18F-洗脱至反应瓶，加入氨基聚醚溶液，负压加热蒸干除水。将显像剂前体溶液加至后反应瓶，95℃密闭反应20 min，结束反应冷却至室温。使反应液通过半制备色谱柱(NUCLEOSIL C18，250 mm×16 mm)，以高效液相色谱法(high performance liquid chromatography, HPLC)收集11～12 min组分溶液，流动相乙腈∶水=75∶25，流率8 ml/min，紫外线波长254 nm；待洗脱液通过C18固相萃取柱后，以10 ml注射用水冲洗，以0.5 ml乙醇将flurpiridaz洗脱至产品瓶，另加入9.5 ml生理盐水，经0.22 μm无菌过滤器后制得放射化学纯度>95%的成品备用。

1.3 制作模型 将动物随机分为实验组(n=5)及正常组(n=5)。对实验组于停饲、禁饮12～16 h后以麻醉吹管和吹针进行诱导麻醉(8 mg/kg体质量赛拉嗪+0.4 mg/kg体质量咪达唑仑)[6]，开胸结扎冠状动脉，建立心肌梗死模型[7]，术后正常饲养1周。正常组不予特殊处理。

1.4 PET/CT显像 停饲、禁饮12～16 h后麻醉动物，于耳缘静脉固定留置针，仰卧位保定于检查床。采用GE Discovery Elite PET/CT扫描仪行轴位静息PET/CT显像,先行CT扫描管电压120 kV，管电流20 mAs；之后启动3D系列动态列表模式(List Model)PET采集程序，10 s后经耳缘静脉留置针“弹丸”式注射111～185 MBq(3～5 mCi)13N-NH3·H2O显像剂，并以10 ml生理盐水快速冲洗，行PET显像，以 帧/10 s速度采集12帧、帧/30 s速度采集2帧、帧/60 s 采集1帧、帧/6 min 采集1帧，扫描总时间10 min。间隔40 min后行18F-flurpiridaz静息显像，经耳缘静脉注射37～74 MBq(1～2 mCi)显像剂，扫描方式同前。扫描期间全程监测心率，观察心电图。

于检查次日对正常组动物再行CT扫描，之后行ATP负荷显像[7]，先行13N-NH3·H2O ATP负荷显像，间隔40 min以上行18F-flurpiridaz ATP负荷显像。采用微量注射泵以0.16 mg/(kg·min)流率经耳缘静脉留置针推注ATP，持续5 min；于第3 min经另一耳缘静脉留置针快速推注显像剂，之后扫描同前。

采用3D迭代重建PET图像，进行2次迭代，共获得24个子集。

1.5 图像分析 将通过衰减校正质控软件的数据上传至Carimas 2.0 MPI定量专用分析软件。以两室模型测量正常组13N-NH3·H2O和18F-flurpiridaz PET/CT冠状动脉左前降支(left anterior descending， LAD)、左旋支(left circumflex， LCX)、右冠状动脉(right coronary artery， RCA)、左心室(left ventricle， LV)整体及其心肌17个节段(Seg1～17)[8]的静息MBF(resting MBF， rMBF)及负荷MBF(stress MBF， sMBF)，并计算CFR，CFR=sMBF/rMBF；并测量实验组心肌梗死区域及正常区域rMBF。见图1、2。

1.6 统计学分析 采用SPSS 19.0统计分析软件。以±s表示符合正态分布的计量资料，行配对t检验比较组间各参数。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

正常组LAD、LCX、RCA、LV整体及其17个节段18F-flurpiridaz显像与13N-NH3·H2O显像所测rMBF、sMBF及CFR差异均无统计学意义(P均>0.05)，见表1～3。18F-flurpiridaz与13N-NH3·H2O显像所测实验组梗死区及正常区rMBF差异均无统计学意义(P均>0.05)。不同显像方法所测实验组梗死区rMBF均明显低于正常区(P均<0.05)，见表4。

3 讨论

相比SPECT，PET MPI的优势之一是能绝对定量心肌血流，有助于发现均衡性多支血管病变所致血流整体减少[9]。理想的正电子心肌灌注定量显像剂应具备心肌摄取率高、持续高摄取、心肌细胞缓慢洗脱、靶与非靶摄取比良好等特点，且心肌摄取应与血流量成正比。18F-flurpiridaz是18F标记的新型PET心肌灌注显像剂，为哒螨酮结构类似物，可被心肌细胞快速吸收和缓慢洗脱[10]并呈持续性高摄取，且与血流量成正比[11]，其首次通过心肌提取率高达94%[12]，心肌与血液、肝脏和肺脏的放射活性比值高[13]，与放射性微球具有良好相关性，可用于定量测定血流量在0.1～3 ml/(g·min)范围内的区域MBF[14]；其半衰期约110 min，可实现区域配送单位剂量，允许在运动负荷下进行18F-flurpiridaz显像。

图1 正常组靶心图 A～C.静息(A)及负荷(B)显像所获LAD、LCX、RCA分区靶心图及对应区域/节段比值靶心图(C)； D～F.静息(D)及负荷(E)显像所获LV 17个节段靶心图及对应区域/节段比值靶心图(F) 图2 实验组靶心图血流值取样图 A.取心尖段梗死心肌单个像素血流值(十字)； B.取侧壁中段心肌单个像素血流值(十字)为正常参考

表1 不同PET/CT显像所测正常巴马小型猪各部位rMBF比较[ml/(g·min)，n=5]

表2 不同PET/CT显像所测正常巴马小型猪各部位sMBF比较[ml/(g·min)，n=5]

表3 不同PET/CT显像所测正常巴马小型猪各部位CFR比较(n=5)

表4 不同PET/CT显像所测巴马小型猪心肌梗死模型心肌梗死区与正常区rMBF比较[ml/(g·min)，n=5]

本研究发现，13N-NH3·H2O、18F-flurpiridaz显像所测冠状动脉三支血管区域、LV整体及其17个节段的rMBF、sMBF和CFR均无明显差异。13N-NH3·H2O具有与18F-flurpiridaz相似的高分辨率及摄取特性，但其半衰期较短，需要现场配置回旋加速器，使其临床应用受限。与99Tcm、82Rb相比，18F-flurpiridaz不仅能改善图像质量，还有助于检测灌注缺损和判断严重程度，而其局部计数变化小于SPECT显像剂所见[12]。

NEKOLLA等[13]采用三室模型测量接受18F-flurpiridaz动态显像的短暂性冠状动脉闭塞心肌缺血模型的MBF，发现血流速度为0.2～3.0 ml/(g·min)时，MBF与放射性微球定量结果的相关性较好，但血流受限区域的MBF被低估。SHERIF等[14]发现18F-flurpiridaz显像早期(5～10 min)标准摄取值(standard uptake value， SUV)与放射性微球定量的MBF呈线性相关。MOODY等[15]比较18F-flurpiridaz显像所测MBF、CFR与冠状动脉造影量化冠状动脉疾病严重程度，发现冠脉狭窄sMBF和CFR与严重程度呈负相关，提示sMBF和CFR可提供优于临床特征和相对灌注半定量分析的诊断增益价值。本研究18F-flurpiridaz与13N-NH3·H2O显像所测正常心肌rMBF、sMBF及CFR均无显著差异；相比13N-NH3·H2O显像，18F-flurpiridaz所测梗死心肌与正常心肌的rMBF亦无明显差异，提示18F-flurpiridaz可用于测量绝对定量MBF。

总之，18F-flurpiridaz PET/CT用于测量小型猪绝对定量MBF方法简便，结果与13N-NH3·H2O显像无显著差异。但本研究样本量过小，有待扩大样本量进一步观察。