何玉林，劉子鈺，王文瑞，賈凱麗，王相成，王雪梅

(內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科 內(nèi)蒙古自治區(qū)分子影像重點實驗室，呼和浩特 010050)

放射性核素心肌灌注顯像(myocardial perfusion imaging, MPI)是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病(簡稱冠心病)心肌缺血早期診斷、危險度分層和預(yù)后評估的重要無創(chuàng)性影像診斷技術(shù)之一，對冠心病的危險分層和治療決策具有重要的臨床意義[1-2]。目前臨床上常用單光子發(fā)射計算機斷層顯像(SPECT)評估心肌缺血狀態(tài)，其常用的顯像劑99mTc-MIBI是心肌灌注顯像的金標(biāo)準(zhǔn)。但99mTc-MIBI SPECT心肌灌注顯像也存在血流流速變快時，其首次心肌攝取量降低，顯像可能低估因運動或血管擴張引起的流速變快和由狹窄引起的血流流速降低[3]。此外，SPECT顯像的空間分辨率不如PET顯像，隨著診療技術(shù)的進步，發(fā)展正電子核素心肌灌注顯像劑是必然趨勢。

目前臨床上使用的PET心肌灌注顯像劑有82Rb(T1/2=76 s)、13N-NH3·H2O(T1/2=9.96 min)和H215O(T1/2=2.1 min)。82Rb由82Sr/82Rb發(fā)生器獲得，13N-NH3·H2O和H215O由加速器生產(chǎn)[4]。它們都有半衰期較短(T1/2<10 min)，應(yīng)用成本較高的缺點，在臨床應(yīng)用中均不能成為理想的正電子灌注顯像劑。

18F是正電子顯像應(yīng)用最多的放射性核素，半衰期相對較長(109.8 min)，與82Rb和13N相比，18F正電子射程最短(三者的電子射程分別為2.6、0.7和0.2 mm)，所獲圖像空間分辨率最好[5]。因此，核素18F標(biāo)記的新型灌注類顯像劑成為研究熱點，此類顯像劑分為兩大類，其一為以18F-TPP、18F-FBnTP、18F-FERhB等[6-8]為代表的親脂性陽離子類顯像劑，該類顯像劑主要通過跨膜被動擴散進入心肌細胞內(nèi)[9]，心肌細胞攝取率相對較低、攝取特異性較差，顯像效果不理想。其二為以心肌細胞線粒體復(fù)合物-Ⅰ(MC-Ⅰ)為結(jié)合靶點顯像的MC-Ⅰ抑制劑類顯像劑，主要包括18F-FPnOP、18F-FDHR、18F-RP1003/04/05、18F-BMS747158-02等[10-14]。該類顯像中以18F-BMS747158-02最為突出，具備心肌攝取快、血流灌注相關(guān)性好、滯留時間長、放射性攝取均勻、體內(nèi)生物分布較理想的特點。

18F-BMS747158-02是一種氟標(biāo)記的噠螨靈衍生物，其結(jié)合位點為線粒體膜域附近的PSST亞基[12]。可通過被動擴散進入細胞，并利用跨膜電位富集于心肌細胞的線粒體中，從而達到特異性評價心肌血流的目的。

本研究中自行合成了18F-BMS747158-02和13N-NH3·H2O，并對缺血模型豬進行了PET/CT顯像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)18F-BMS747158-02的心肌攝取率高，心肌清除速度慢，隨著時間的推移靶/非靶比值穩(wěn)定，圖像的分辨率高，能定量分析血流，具有較佳的臨床應(yīng)用前景。

1 實驗材料

1.1 儀器

Biograph mCT Flow型PET/CT機：德國西門子公司；HM-20型回旋加速器：日本住友重工業(yè)株式會社；Tracerlab FX-FN合成器：美國通用電氣公司；高效液相色譜儀：日本島津公司；Bioscan Flow Count：美國Bioscan公司；活度計：美國Capintec公司。

1.2 試劑

18O-H2O：江蘇華益科技有限公司；甲苯4-磺酸2-[4-(1-叔丁基-5-氯-6-氧代-1,6-二氫-噠嗪-4-乙氧基甲基)-芐氧基]-乙基酯、2-叔丁基-4-氯-5-[4-(2-氟乙氧基甲基)芐氧基]-3(2H)-噠嗪酮：合成前體和標(biāo)準(zhǔn)品，北京先通國際醫(yī)藥科技股份有限公司；Sep-Pak QMA柱、Sep-Pak C18柱：美國Waters公司；氨基聚醚：K2.2.2，超高純，德國ABX公司；乙腈、K2CO3：超高純，美國Sigma公司；無水乙腈、無水乙醇：優(yōu)級純，國藥集團化學(xué)試劑公司；注射用水：石家莊四藥有限公司。

1.3 實驗動物

實驗用巴馬小型豬8只，10月齡，體質(zhì)量約30 kg，雌雄不限，由中國科學(xué)院動物研究所提供，許可證編號:SCXK(京)2018-0005，飼養(yǎng)和實驗環(huán)境均為普通級。本實驗動物處置流程獲得內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院倫理委員會審核批準(zhǔn)。

2 實驗方法

2.1 18F-BMS747158-02和13N-NH3·H2O的合成

由回旋加速器經(jīng)18O(p，n)18F核反應(yīng)制備的18F-，傳輸?shù)絋racerlab FX-FN的18F-收集瓶后負(fù)壓轉(zhuǎn)移到QMA柱上，經(jīng)K2CO3/K2.2.2混合溶液(3 mg K2CO3+15 mg K2.2.2溶于0.3 mL H2O+1.2 mL乙腈)洗脫到反應(yīng)管，加熱干燥(過程為65 ℃加熱65 s、120 ℃加熱90 s)，同時抽真空；之后降溫到60 ℃加入前體溶液(3 mg前體溶于1.0 mL乙腈)110 ℃ 2 atm反應(yīng)20 min后降溫到60 ℃，加入2.5 mL 40%的乙腈溶液混勻，再降溫到40 ℃，注入半制備型高效液相色譜儀進行純化(制備柱：NM VP 250 mm×16 mm、流動相：CH3CN∶H2O=40∶60，流速：在18F-和雜質(zhì)峰結(jié)束前為6 mL/min，結(jié)束后8 mL/min)，收集16～18 min的放射性組分，與50 mL注射用水混合；將此溶液以氦氣壓過C18柱，產(chǎn)品18F-BMS747158-02捕獲在C18柱上；之后以15 mL注射用水淋洗C18柱去除乙腈，以1 mL乙醇從C18柱洗脫18F-BMS747158-02到產(chǎn)品收集瓶，與預(yù)先加入產(chǎn)品瓶的1 mL PEG400和8 mL生理鹽水混勻。

2.2 18F-BMS747158-02的質(zhì)量控制

用帶有放射性檢測器的分析型高效液相色譜儀(HPLC)進行產(chǎn)品的鑒別和化學(xué)純度、放化純度、體外穩(wěn)定性測定。細菌內(nèi)毒素和無菌檢測由我院檢驗科完成。18F-BMS747158-02的鑒別采用標(biāo)準(zhǔn)品(19F-BMS747158-02)與產(chǎn)品(18F-BMS747158-02)共同進樣方法；以精密pH試紙測定pH值；以室溫放置1、2、3、6 h后分別測定其放化純度以確定體外穩(wěn)定性。HPLC分析條件：分析柱為Shim-peck VP-ODS 250 mm×4.6 mm柱、紫外檢測波長254 nm、流動相CH3CN∶H2O=40∶60、流速：1 mL/min、放射性檢測器為Bioscan Flow Count。

2.3 巴馬小型豬顯像

實驗前動物禁食12 h，禁飲4 h，急性心肌缺血模型豬(球囊封堵術(shù)法造模[15])在造模后24 h，按其體質(zhì)量靜脈注射丙泊酚(1 mg/kg)進行麻醉，先行CT掃描(管電壓120 kV，管電流170 mA，準(zhǔn)直24 mm×1.2 mm，旋轉(zhuǎn)時間0.5 s，螺距0.8，層厚3.125 mm)用于定位和衰減校正。定位掃描結(jié)束后于每只耳緣靜脈注射185 MBq18F-BMS747158-02或370 MBq13N-NH3·H2O，進行心臟局部掃描，采集時間10 min。心臟圖像重建采用有序子集最大期望值迭代法，4次迭代，8個子集，放大倍數(shù)為1.0，矩陣128×128，矩陣大小2.0 mm×2.0 mm，層厚3.125 mm。

3 結(jié)果與討論

3.1 18F-BMS747158-02的合成

在Tracerlab FX-FN自動化合成器上完成了18F-BMS747158-02的自動化合成，總合成時間約為60 min，其中前35 min為反應(yīng)過程、后25 min為半制備型高效液相色譜儀分離和固相萃取過程。收集16～18 min的放射性組分后加水稀釋，再經(jīng)C18柱固相萃取獲得產(chǎn)品18F-BMS747158-02，未經(jīng)衰減校正的放化產(chǎn)率為(15.3±2.1)%(n=5)(圖1)。在產(chǎn)品收集瓶中加入PEG 400有效提高了18F-BMS747158-02的水溶性，使產(chǎn)品經(jīng)0.22 μm濾膜時不吸附在濾膜上。

3.2 18F-BMS747158-02的質(zhì)量控制

產(chǎn)品18F-BMS747158-02為無色透明、pH值6～7的含乙醇10%的生理鹽水溶液，比活度約110 GBq/μmol，HPLC分析測定結(jié)果顯示其放化純度>99%(圖2)。細菌內(nèi)毒素含量<5 Eu/mL，無菌檢測檢測結(jié)果為陰性。室溫放置1、2、3、6 h后的放化純度均>95%，證明其輻射自分解量極微，室溫環(huán)境中穩(wěn)定。圖2為18F-BMS747158-02的分析性HPLC鑒別結(jié)果，可見18F-BMS747158-02的放射性探測峰與標(biāo)準(zhǔn)品19F-BMS747158-02的紫外吸收峰相對應(yīng)(由于紫外探測器和γ探測器之間有間隙，所以紫外峰比γ峰早0.5 min)。

圖1 18F-BMS747158-02的半制備型高效液相色譜儀分離純化圖(上圖為放射性探測，下圖為紫外吸收)Fig.1 Semi-preparative high performance liquid chromatography purification of 18F-BMS747158-02

圖2 18F-BMS747158-02的分析型高效液相色譜儀鑒別圖Fig.2 Analytical high performance liquid chromatography identification of 18F-BMS747158-02

3.3 巴馬小型豬顯像

正常小型豬顯像可見放射性除心尖部略稀疏外，余各室壁節(jié)段均勻，放射性分布無明顯差異。兩者在急性心肌缺血模型顯像中(圖3)，18F-BMS747158-02和13N-NH3·H2O均顯示出相同的灌注缺損區(qū)(紅色箭頭所指區(qū)域)，盡管13N-NH3·H2O注射劑量大于18F-BMS747158-02(370 MBq與185 MBq)，但后者空間分辨率更高，本底干擾更少。文獻報道[16]，13N-NH3·H2O主要存在心肌放射性攝取欠均勻、側(cè)壁較其他心肌節(jié)段攝取約少10%；正常人13N-NH3·H2O的肺攝取量少，但左室功能降低和慢性肺疾病的患者攝取量明顯增加，影響成像質(zhì)量及有時低估實際心肌灌注量等缺點。

圖3 急性心肌缺血模型豬PET/CT顯像(A：18F-BMS747158-02，B：13N-NH3·H2O)Fig.3 PET/CT imaging of an acute myocardial ischemia model (A：18F-BMS747158-02，B：13N-NH3·H2O)

4 小結(jié)

線粒體為心臟提供大量動力，占心肌細胞內(nèi)體積的20%～30%。MC-Ⅰ位于線粒體內(nèi)膜，是線粒體內(nèi)膜電子傳遞鏈的第一個結(jié)構(gòu)保守的復(fù)合物，其在細胞產(chǎn)能方面起著重要作用。線粒體內(nèi)膜中的電子傳遞鏈由MC-Ⅰ、MC-Ⅱ、MC-Ⅲ、MC-Ⅳ、MC-Ⅴ等復(fù)合體組成。MC-Ⅰ是電子傳遞鏈的開端，也是電子傳遞鏈中最復(fù)雜的復(fù)合體，它可將糖酵解、三羧酸循環(huán)、脂肪酸氧化得到的電子引入到電子傳遞鏈中，最終產(chǎn)生ATP。這一特性使其成為研究靶點[17-18]。

本研究發(fā)現(xiàn)18F-BMS747158-02具有理想PET心肌灌注顯像劑的重要特性，即心肌攝取率高、清除慢，圖像別分辨率高，隨著時間的推移靶/非靶比值穩(wěn)定，并能定量分析血流，具有較佳的臨床應(yīng)用前景。但是18F-BMS747158-02的合成產(chǎn)率偏低、合成時間偏長是其發(fā)展的制約因素。

PET心肌灌注顯像在臨床上發(fā)揮越來越重要的作用，隨著PET儀器在國內(nèi)的迅速推廣，今后可能會逐步發(fā)展為冠心病診斷技術(shù)的首選。