目的:放射性心脏损伤（Radiation induced heart disease,RIHD）是由胸部肿瘤放疗引起的迟发性不良反应之一,可增加患者心脏病病死率,部分抵消放疗产生的生存受益。近年来RIHD逐渐引起临床关注,目前仍缺乏RIHD特异检查方法及监测指标,本研究拟探讨可早期诊断及监测RIHD的方法。1.构建实验犬放射性心脏损伤模型及无创性评价方法。2.分析¹⁸F-FDG PET/CT显像前不同准备方法对Beagle犬心肌¹⁸F-FDG生理性摄取的影响,为本实验确定合适实验条件。3.利用¹⁸F-FDG PET/CT显像监测实验犬心肌局部照射后代谢改变,同期对照观察心肌超微结构改变,分析照射后心肌代谢变化与病理损伤关系及代谢改变可能发生机制,探讨¹⁸F-FDG PET/CT检查在监测RIHD中的潜在价值。4.利用¹³N-NH₃ PET/CT心肌灌注显像（myocardial perfusion imaging,MPI）监测实验犬心肌局部照射后灌注以及左室功能改变,同期对照观察心肌病理损伤,分析心肌照射后灌注改变与病理损伤关系,以及RIHD的可能发生机制,评估¹³N-NH₃ PET/CT MPI在监测早期RIHD中的潜在价值。方法:1.取健康成年一岁龄雄性Beagle犬8只,心脏照射前行¹⁸F-FDG PET/CT心肌代谢显像,然后行CT模拟定位,勾画心室前壁作为照射靶区,给予20Gy适形放疗（6MV-X线）,照射3个月后行同条件下¹⁸F-FDG PET/CT心肌代谢显像,观察照射前后心肌代谢变化情况,计算照射区/非照射区的SUV比值（SUVig/SUVnig）,发现与照射野一致的代谢增高区视为造模成功;处死动物,大体病理观察照射区与非照射区心脏变化情况,取照射区和非照射区正常心肌作HE染色,光镜观察心肌及血管损伤情况。2.将24只Beagle犬随机分为短时间（12 h）禁食+高糖（SF-GS）组、短时间禁食（SF）组、长时间（18h）禁食（pf）组和短时间禁食+高脂餐（sf-hf）组,每组各6只犬,行18f-fdgpet/ct心肌代谢显像。图像质量分为4个等级:0级为不摄取;1级为轻度（或部分心肌）摄取;2级为心肌摄取且显像基本清晰,但不均匀;3级为心肌完全均匀摄取且显像清晰。在pet/ct融合图上选择左心室为roi并测定suvmax。评价心肌18f-fdg摄取程度,比较各组间心肌18f-fdg图像质量、suvmax及血糖水平（注射显像剂前测定）间的差异。3.将36只beagle犬随机分为对照组（n=18）和照射组（n=18）,照射组在图像引导下对实验犬左室前壁行单次20gy照射,而对照组不进行照射。实验犬于照射前1周及照射后3、6、12个月时以12h禁食+高脂餐显像前准备行18f-fdgpet/ct心脏显像检查,并计算照射区/非照射区的suv比值（suvig/suvnig）。完成18f-fdgpet/ct心脏显像检查后在各个时间点分别从两组随机选择6只实验犬,而后处死取离体心脏,进行病理检测观察超微结构改变。4.取36只正常1岁龄雄性beagle犬,按随机数表法将beagle犬完全随机分为对照组（n=18）和照射组（n=18）,照射组在图像引导下对实验犬左室前壁行单次20gy照射,而对照组不进行照射。两组实验犬分别于照射前1周及照射后3、6、12个月行13n-nh3pet/ct心肌灌注显像。照射组实验犬在完成13n-nh3pet/ctmpi检查后1周行冠状动脉造影（coronaryangiography,cag）检查。照射后3个月、6个月及12个月分别从两组随机选择6只实验犬,而后处死取离体心脏,进行病理检测。结果:1.根据pet/ct显像及病理结果,8只beagle犬均产生了rihd。与照射前相比,照射后3个月实验犬前壁照射野内心肌代谢均明显增强,代谢增加区域与照射靶区匹配良好。照射3月后处死动物,取心脏肉眼观察8只均可见照射区外表苍白,一只出现心包积液,一只照射区局部心包粘连,横断切开心肌,照射野处质硬,呈灰白瘢痕状,病理观察照射区心肌可见退变,血管肿胀,周围向外渗透,与未照射区有明显差异。2.sf-gs组心肌显像完整均匀（2级2只,3级4只）,sf组心肌显像组内差异变化较大,常不均匀（2级4只,1级、3级各1只）;pf组（0级3只,1级2只,2级1只）与sf-hf组（0级4只,1级2只）心肌几乎不显影;各组间心肌18f-fdg显像质量分级差异有统计学意义（h=16.83,p<0.01）。pf组suvmax（3.01±0.97）与sf-hf组suvmax（2.84±1.15）明显低于sf-gs组（14.76±4.72）与sf组（10.91±2.48）（f=69.84,p<0.01）。pf组血糖水平（4.18±0.27）mmol/l与sf-hf组血糖水平（4.25±0.58）mmol/l也明显低于sf-gs组（5.80±0.56）mmol/l与sf组（4.91±0.51）mmol/l（f=13.58,p<0.01）。3.照射前对照组及照射组所有实验犬以及照射后3、6、12个月对照组实验犬心肌几乎不显影;与对照组及照射前相比,照射组照射后3个月、6个月及12个月,照射区心肌代谢增加,照射区与非照射区suvig/suvnig比值增高,心肌代谢增高区域均位于照射野内,但是随着时间的延长,心肌代谢增高区域逐渐缩小。电镜检查发现,照射后3个月,照射区心肌超微结构出现损伤,照射后6个月,损伤进一步加重,照射后12个月,出现损伤修复改变。4.与对照组及照射前相比,照射组照射后3个月,照射区心肌血流灌注增加;照射后6个月,照射区血流灌注减低;照射后12个月,照射区灌注缺损。照射前及照射后3个月,对照组及照射组左心室射血分数值（leftventricularejectionfraction,lvef）无统计学差异;照射后6个月,照射组与对照组相比,lvef减低（50.0±8.1%vs.59.3±4.1%,p=0.016）;照射后12个月,照射组与对照组相比,lvef明显减低（47.2±6.7%vs.57.4±3.3%,p=0.002）。照射组与对照组在照射前及照射后3、6、12个月冠状动脉造影检查均未见狭窄。照射组照射后3个月未观察到局部室壁运动异常,照射后6个月,左室5/20个节段室壁运动异常,在照射后12个月,左室11/20个节段室壁运动异常,这些室壁运动异常节段位于照射野及其邻近区域。病理学检查发现照射区辐射诱导的心肌退变、微血管损伤及间质纤维化随着时间的延长进行性加重。结论:1.20gy适形照射左室前壁心肌可构建稳定、可靠的rihd模型,18f-fdgpet/ct可用于验证rihd模型是否构建成功。2.pet/ct代谢显像前准备方法不同,心肌显影质量不同,在进行18f-fdgpet/ct检查前,根据检查目的,采用不同准备方法以增强或抑制心肌18f-fdg的生理性摄取,提高图像质量,避免误诊及漏珍。3.18f-fdgpet/ct代谢显像有助于rihd的早期发现与诊断,心肌受照后照射区域fdg摄取异常时,提示有可能发生rihd,应注意密切随访。4.13n-nh3pet/ctmpi能够动态监测rihd早期阶段心肌灌注异常改变及功能异常。在监测及评估RIHD方面,¹³N-NH₃ PET/CT MPI可能是一个有价值的方法。本课题为国家自然科学基金“实验犬放射性心脏损伤心肌灌注-代谢显像及超微结构细胞损伤研究（编号:81171374）”。