18F-flurpiridaz PET/CT測量心肌血流量：實驗研究

汪 嬌，李 帥，陳 越，劉天文，張杰民，李劍明*

(1.天津醫(yī)科大學心血管病臨床學院 泰達國際心血管病醫(yī)院核醫(yī)學科，2.實驗動物中心，天津 300457)

PET/CT心肌灌注成像(myocardial perfusion imaging， MPI)對于診斷冠狀動脈粥樣硬化性心臟病、進行危險分層及指導(dǎo)治療具有重要價值，且診斷效能優(yōu)于SPECT MPI[1-2]。MPI多為定性分析，遇多支冠狀動脈病變時，僅能提示狹窄最嚴重區(qū)域的心肌血流量(myocardial blood flow， MBF)，可能漏診左主干和/或三支均衡性病變；PET/CT定量評價MBF可提高診斷準確率，并提供預(yù)后相關(guān)信息[3]。18F標記的正電子血流顯像劑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}易為心肌所攝取，成像質(zhì)量佳；其首次通過心肌的提取分數(shù)優(yōu)于13N-NH3·H2O，且18F物理半衰期適中，適于遠距離配送，便于開展運動負荷顯像[4]，但既往對于18F-flurpiridaz PET/CT顯像絕對定量MBF和冠脈血流儲備(coronary flow reserve， CFR)的研究較少。本研究與13N-NH3·H2O顯像對比，評價18F-flurpiridaz PET/CT測量巴馬小型豬MBF的準確性及可行性。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與主要試劑 10只實驗用巴馬小型豬，雌雄不限，12～14月齡，體質(zhì)量約30 kg，由天津市百農(nóng)實驗動物繁育科技有限公司提供，許可編號：SCXK(津)2015-0002；于室溫(22～26℃)、相對濕度50%～60%環(huán)境下單籠飼養(yǎng)，光照明暗周期12 h，自由采食飲水。本研究通過泰達國際心血管病醫(yī)院動物倫理委員會批準(編號：TICH-JY-20190826-2)。主要試劑：H218O(RCTEM公司)；甲苯4-磺酸2-[4-(1-叔丁基-5-氯-6-氧代-1,6-二氫-噠嗪-4-基氧基甲基)-芐氧基]-乙基酯(顯像劑前體)(天津希恩斯奧普德科技有限公司)；Sep-Pak QMA色譜柱(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、無水乙腈及無水乙醇等試劑(Sigma公司)；三磷酸腺苷(adenosine triphosphate， ATP)注射液(天津金耀集團公司)。

1.2 制備顯像劑

1.2.118F-flurpiridaz 參照文獻[5]方法，以回旋加速器轟擊H218O，經(jīng)(p，n)核反應(yīng)生成18F-，并將靶水傳送至合成器，使18F-通過并富集于QMA色譜柱，以K2CO3溶液將18F-洗脫至反應(yīng)瓶，加入氨基聚醚溶液，負壓加熱蒸干除水。將顯像劑前體溶液加至后反應(yīng)瓶，95℃密閉反應(yīng)20 min，結(jié)束反應(yīng)冷卻至室溫。使反應(yīng)液通過半制備色譜柱(NUCLEOSIL C18，250 mm×16 mm)，以高效液相色譜法(high performance liquid chromatography, HPLC)收集11～12 min組分溶液，流動相乙腈∶水=75∶25，流率8 ml/min，紫外線波長254 nm；待洗脫液通過C18固相萃取柱后，以10 ml注射用水沖洗，以0.5 ml乙醇將flurpiridaz洗脫至產(chǎn)品瓶，另加入9.5 ml生理鹽水，經(jīng)0.22 μm無菌過濾器后制得放射化學純度>95%的成品備用。

1.3 制作模型 將動物隨機分為實驗組(n=5)及正常組(n=5)。對實驗組于停飼、禁飲12～16 h后以麻醉吹管和吹針進行誘導(dǎo)麻醉(8 mg/kg體質(zhì)量賽拉嗪+0.4 mg/kg體質(zhì)量咪達唑侖)[6]，開胸結(jié)扎冠狀動脈，建立心肌梗死模型[7]，術(shù)后正常飼養(yǎng)1周。正常組不予特殊處理。

1.4 PET/CT顯像 停飼、禁飲12～16 h后麻醉動物，于耳緣靜脈固定留置針，仰臥位保定于檢查床。采用GE Discovery Elite PET/CT掃描儀行軸位靜息PET/CT顯像,先行CT掃描管電壓120 kV，管電流20 mAs；之后啟動3D系列動態(tài)列表模式(List Model)PET采集程序，10 s后經(jīng)耳緣靜脈留置針“彈丸”式注射111～185 MBq(3～5 mCi)13N-NH3·H2O顯像劑，并以10 ml生理鹽水快速沖洗，行PET顯像，以 幀/10 s速度采集12幀、幀/30 s速度采集2幀、幀/60 s 采集1幀、幀/6 min 采集1幀，掃描總時間10 min。間隔40 min后行18F-flurpiridaz靜息顯像，經(jīng)耳緣靜脈注射37～74 MBq(1～2 mCi)顯像劑，掃描方式同前。掃描期間全程監(jiān)測心率，觀察心電圖。

于檢查次日對正常組動物再行CT掃描，之后行ATP負荷顯像[7]，先行13N-NH3·H2O ATP負荷顯像，間隔40 min以上行18F-flurpiridaz ATP負荷顯像。采用微量注射泵以0.16 mg/(kg·min)流率經(jīng)耳緣靜脈留置針推注ATP，持續(xù)5 min；于第3 min經(jīng)另一耳緣靜脈留置針快速推注顯像劑，之后掃描同前。

采用3D迭代重建PET圖像，進行2次迭代，共獲得24個子集。

1.5 圖像分析 將通過衰減校正質(zhì)控軟件的數(shù)據(jù)上傳至Carimas 2.0 MPI定量專用分析軟件。以兩室模型測量正常組13N-NH3·H2O和18F-flurpiridaz PET/CT冠狀動脈左前降支(left anterior descending， LAD)、左旋支(left circumflex， LCX)、右冠狀動脈(right coronary artery， RCA)、左心室(left ventricle， LV)整體及其心肌17個節(jié)段(Seg1～17)[8]的靜息MBF(resting MBF， rMBF)及負荷MBF(stress MBF， sMBF)，并計算CFR，CFR=sMBF/rMBF；并測量實驗組心肌梗死區(qū)域及正常區(qū)域rMBF。見圖1、2。

1.6 統(tǒng)計學分析 采用SPSS 19.0統(tǒng)計分析軟件。以±s表示符合正態(tài)分布的計量資料，行配對t檢驗比較組間各參數(shù)。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

正常組LAD、LCX、RCA、LV整體及其17個節(jié)段18F-flurpiridaz顯像與13N-NH3·H2O顯像所測rMBF、sMBF及CFR差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)，見表1～3。18F-flurpiridaz與13N-NH3·H2O顯像所測實驗組梗死區(qū)及正常區(qū)rMBF差異均無統(tǒng)計學意義(P均>0.05)。不同顯像方法所測實驗組梗死區(qū)rMBF均明顯低于正常區(qū)(P均<0.05)，見表4。

3 討論

相比SPECT，PET MPI的優(yōu)勢之一是能絕對定量心肌血流，有助于發(fā)現(xiàn)均衡性多支血管病變所致血流整體減少[9]。理想的正電子心肌灌注定量顯像劑應(yīng)具備心肌攝取率高、持續(xù)高攝取、心肌細胞緩慢洗脫、靶與非靶攝取比良好等特點，且心肌攝取應(yīng)與血流量成正比。18F-flurpiridaz是18F標記的新型PET心肌灌注顯像劑，為噠螨酮結(jié)構(gòu)類似物，可被心肌細胞快速吸收和緩慢洗脫[10]并呈持續(xù)性高攝取，且與血流量成正比[11]，其首次通過心肌提取率高達94%[12]，心肌與血液、肝臟和肺臟的放射活性比值高[13]，與放射性微球具有良好相關(guān)性，可用于定量測定血流量在0.1～3 ml/(g·min)范圍內(nèi)的區(qū)域MBF[14]；其半衰期約110 min，可實現(xiàn)區(qū)域配送單位劑量，允許在運動負荷下進行18F-flurpiridaz顯像。

圖1 正常組靶心圖 A～C.靜息(A)及負荷(B)顯像所獲LAD、LCX、RCA分區(qū)靶心圖及對應(yīng)區(qū)域/節(jié)段比值靶心圖(C)； D～F.靜息(D)及負荷(E)顯像所獲LV 17個節(jié)段靶心圖及對應(yīng)區(qū)域/節(jié)段比值靶心圖(F) 圖2 實驗組靶心圖血流值取樣圖 A.取心尖段梗死心肌單個像素血流值(十字)； B.取側(cè)壁中段心肌單個像素血流值(十字)為正常參考

表1 不同PET/CT顯像所測正常巴馬小型豬各部位rMBF比較[ml/(g·min)，n=5]

表2 不同PET/CT顯像所測正常巴馬小型豬各部位sMBF比較[ml/(g·min)，n=5]

表3 不同PET/CT顯像所測正常巴馬小型豬各部位CFR比較(n=5)

表4 不同PET/CT顯像所測巴馬小型豬心肌梗死模型心肌梗死區(qū)與正常區(qū)rMBF比較[ml/(g·min)，n=5]

本研究發(fā)現(xiàn)，13N-NH3·H2O、18F-flurpiridaz顯像所測冠狀動脈三支血管區(qū)域、LV整體及其17個節(jié)段的rMBF、sMBF和CFR均無明顯差異。13N-NH3·H2O具有與18F-flurpiridaz相似的高分辨率及攝取特性，但其半衰期較短，需要現(xiàn)場配置回旋加速器，使其臨床應(yīng)用受限。與99Tcm、82Rb相比，18F-flurpiridaz不僅能改善圖像質(zhì)量，還有助于檢測灌注缺損和判斷嚴重程度，而其局部計數(shù)變化小于SPECT顯像劑所見[12]。

NEKOLLA等[13]采用三室模型測量接受18F-flurpiridaz動態(tài)顯像的短暫性冠狀動脈閉塞心肌缺血模型的MBF，發(fā)現(xiàn)血流速度為0.2～3.0 ml/(g·min)時，MBF與放射性微球定量結(jié)果的相關(guān)性較好，但血流受限區(qū)域的MBF被低估。SHERIF等[14]發(fā)現(xiàn)18F-flurpiridaz顯像早期(5～10 min)標準攝取值(standard uptake value， SUV)與放射性微球定量的MBF呈線性相關(guān)。MOODY等[15]比較18F-flurpiridaz顯像所測MBF、CFR與冠狀動脈造影量化冠狀動脈疾病嚴重程度，發(fā)現(xiàn)冠脈狹窄sMBF和CFR與嚴重程度呈負相關(guān)，提示sMBF和CFR可提供優(yōu)于臨床特征和相對灌注半定量分析的診斷增益價值。本研究18F-flurpiridaz與13N-NH3·H2O顯像所測正常心肌rMBF、sMBF及CFR均無顯著差異；相比13N-NH3·H2O顯像，18F-flurpiridaz所測梗死心肌與正常心肌的rMBF亦無明顯差異，提示18F-flurpiridaz可用于測量絕對定量MBF。

總之，18F-flurpiridaz PET/CT用于測量小型豬絕對定量MBF方法簡便，結(jié)果與13N-NH3·H2O顯像無顯著差異。但本研究樣本量過小，有待擴大樣本量進一步觀察。