放射性同位素锆89：医疗影像新宠
引言
随着医学技术的不断进步，医疗影像在诊断和治疗中扮演着越来越重要的角色。其中，正电子发射断层扫描（PET）凭借其独特的成像优势，已经成为临床上不可或缺的重要手段。而作为PET成像的放射性同位素之一，89Zr正日益受到广泛关注。
什么是89Zr？
89Zr是一种人工合成的放射性同位素，属于锆(Zr)元素的同位素。89Zr的发现始于1934年，德国物理学家Ida Noddack在研究铀和钍的裂变产物时，推测可能存在一些尚未被发现的新同位素，并首次提出了89Zr这个同位素存在的可能性。1938年，美国物理学家Glenn T. Seaborg和Joseph W. Kennedy在伯克利实验室进行了系统的实验研究。他们使用质子轰击铀靶，并通过化学分离技术成功分离出了89Zr这个同位素。通过测量其放射性衰变特性, Seaborg和Kennedy确认了这个同位素的身份。
89Zr的半衰期为78.41小时，主要通过正电子（β+）衰变的方式转变为89Y（钇-89，见图1）。89Zr的独特之处在于，它能够发射正电子，这使其成为PET成像的理想选择。在PET扫描过程中，89Zr标记的示踪剂会被人体吸收，并通过正电子与周围电子的湮灭过程发出γ射线，被PET扫描仪探测并重建成三维图像。
图1 89Zr衰变示意图：每隔78.41个小时，会有一半的89Zr其原子核中的一个质子会释放一个正电子而转化为中子
与其他常见的PET核素相比，89Zr具有一些独特的优势：
1. 较长的半衰期。89Zr的半衰期高达78.41小时，远高于18F（109分钟）、11C（20分钟）和13N（10分钟）等常见PET核素。这使得89Zr标记的生物分子可以在体内停留更长时间,从而能够更好地反映一些体内停留时间较长的生物大分子，如抗体、蛋白质、多肽等的动态分布。
2. 更好的生物相容性。89Zr作为一种金属同位素，能够与多种生物大分子进行稳定的共价键结合，从而避免了放射性核素在体内的流失和代谢。这有利于提高成像的特异性和灵敏度。
3. 更广泛的应用前景。89Zr不仅可用于肿瘤影像，还可应用于神经系统、心血管系统、免疫系统等多个领域的分子影像研究。这为89Zr在医学影像中的应用开辟了广阔的空间。
89Zr在医学影像中的应用
随着89Zr的研究不断深入，其在医学影像领域的应用也越来越广泛。主要包括以下几个方面:
1. 肿瘤影像
89Zr最广泛的应用是肿瘤影像。通过将89Zr与肿瘤靶向分子（如抗体、蛋白质等）结合，可以实现对肿瘤的特异性标记和成像。这不仅有助于早期诊断。还可用于疗效评估和预后监测。
例如，89Zr标记的抗HER2单克隆抗体已经在乳腺癌、胃癌等HER2阳性肿瘤的诊断和治疗中得到应用。此外，89ZrZr标记的抗PSMA抗体也在前列腺癌的影像学研究中展现出良好的表现（图2）。
图2 89Zr被用于前列腺癌显像
2. 神经系统影像
89Zr在神经系统疾病的影像学研究中也有广泛应用。通过将89Zr与靶向神经递质受体、神经炎症因子等的分子探针结合,可以实现对神经系统疾病的特异性成像。
例如，89Zr标记的抗tau蛋白抗体已经在阿尔茨海默病的诊断和疗效评估中展现出良好的应用前景。 此外，89Zr标记的神经炎症因子探针也可用于帕金森病、多发性硬化等神经系统疾病的影像学研究（图3）。
图 3 89Zr被用于脑部神经病变显像
3. 心血管系统影像
89Zr在心血管系统疾病的影像学研究中也有重要应用。通过将89Zr与靶向心肌细胞、血管内皮细胞等的分子探针结合，可以实现对心血管疾病的特异性成像。
例如，89Zr标记的抗VCAM-1抗体可用于评估动脉粥样硬化的程度（图4）；89Zr标记的抗心肌钙调素抗体则可用于心肌梗死的诊断和疗效评估。
图4 89Zr被用于评估动脉粥样硬化的程度
4. 免疫系统影像
89Zr在免疫系统疾病的影像学研究中也展现出广阔的应用前景。通过将89Zr与靶向免疫细胞、炎症因子等的分子探针结合,可以实现对免疫系统疾病的特异性成像。
例如，89Zr标记的抗CD8抗体可用于评估肿瘤免疫治疗的疗效（图5）；89Zr标记的抗TNF-α抗体则可用于诊断和监测自身免疫性疾病。
图5 89Zr标记的抗CD8抗体被用于追踪体内的CD8+免疫细胞；
总之，89Zr作为一种新兴的PET核素，凭借其独特的物理化学特性和广泛的应用前景,正日益受到医学影像领域的关注和青睐。随着89Zr标记技术的不断优化和临床研究的深入，相信它必将在未来的医学诊疗中发挥越来越重要的作用。
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文/ 金中财
图/ 核医学科综合整理
编辑/ 刘光富、陈雨
校对/ 杨 静
主审/ 张春银
源于：西南医科大学附属医院核医学科
