medvisМедицинская визуализацияMedical Visualization1607-07632408-9516RDS-Media Ltd.medvis-243Research ArticleГРУДНАЯ КЛЕТКАTHORAXМР-томография миокарда с парамагнитным контрастным усилением Mn-етоксиизобутилизонитрилом (Mn-МИБИ) в экспериментеMyocardial MRI Using Paramagnetic Contrast Enhancement with Manganese- Metoxyisobutylisonitryle (Mn-MIBI) in AnimalsУсовВладимир ЮрьевичUsovVladimir Yurevichmritomsk@yandex.ruБелянинМаксим ЛьвовичBelyaninMaxim Lvovichnoemail@neicon.ruКодинаГалина ЕвгеньевнаKodinaGalina Evgenyevnanoemail@neicon.ruАфанасьевСергей АлександровичAfanasyevSergey Aleksandrovichnoemail@neicon.ruБезлепкинАлександр ИвановичBezlepkinAlexander Ivanovichnoemail@neicon.ruГуляевВсеволод МильевичGulyaevVsevolod Milyevichnoemail@neicon.ruШимановскийНиколай ЛьвовичShimanovskyNikolay Lvovichnoemail@neicon.ruФГБУ Научно-исследовательский институт кардиологииРоссияTomsk Institute of CardiologyRussian FederationФГАОУВО Национальный исследовательский Томский политехнический университетРоссияNatonal Research Tomsk Polytechnic UniversityRussian FederationФГБНУ “Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна” ФМБА РоссииРоссия“A.I. Burnzyan Federal medical and biophysics Center”Russian FederationВетеринарная клиника “Айболит”РоссияVeterinary clinics “Aibolit”Russian FederationГБОУ ВПО “Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова” Минздрава РоссииРоссияN.I. Pirogov Russian National Research Medical UniversityRussian Federation201628022016013138Copyright © Усов В.Ю., Белянин М.Л., Кодина Г.Е., Афанасьев С.А., Безлепкин А.И., Гуляев В.М., Шимановский Н.Л., 20162016Усов В.Ю., Белянин М.Л., Кодина Г.Е., Афанасьев С.А., Безлепкин А.И., Гуляев В.М., Шимановский Н.Л.Usov V.Y., Belyanin M.L., Kodina G.E., Afanasyev S.A., Bezlepkin A.I., Gulyaev V.M., Shimanovsky N.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://medvis.rdsmedia.ru/jour/article/view/243

Цель исследования: попытка оценки по данным МРТ накопления парамагнитного комплекса Mn-метоксиизобутилизонитрила (МИБИ) в миокарде у крыс в норме и при экспериментальном инфаркте. Материал и методы. Комплекс Mn с МИБИ был получен в один этап из карбоната марганца (II) и гидроксида метоксиизобутилизонитрила (синтезированного лабораторией технологий и методов контроля радиофармпрепаратов ГНЦ России - ФМБЦ им. А.И. Бурназяна) с выходом в итоге 0,5 М раствора Mn-МИБИ при pH 6,3. Препарат Mn-МИБИ вводился внутривенно медленно из расчета 0,05 мл 0,5 М раствора на 1 кг массы тела. В исследование включено 9 контрольных белых крыс и 10 (все самцы) с предварительно смоделированным инфарцированием передней стенки сердца. Сканирование в Т1-взвешенном спин-эхо выполнено до и спустя 8-10 мин после введения Mn-МИБИ при TR 500 мс и TE 15 мс в аксиальных и сагиттальных плоскостях при толщине среза 2-2,5 мм в матрицу 256 х 256 и при размерах поля сканирования 200 х 200 мм. Оценивалались визуальные изменения картины Т1-взвешенной МРТ всего тела и, в частности, сердца, а также количественно степень усиления интенсивности Т1-взвешенного спин-эхо МРТ, как: ИУ = (средн.инт. Т1-взв. МРТ)Mn-МИБИ/ (средн.инт. Т1-взв. МРТ)исходи. Результаты. Визуально отмечалось усиление интенсивности Т1- взвешенного спин-эхо-изображения МРТ в области миокарда левого желудочка в одинаковой степени по всем отделам левого желудочка и визуально меньше - в области правого желудочка. Интенсивность Т1-взвешенных изображений стенок левого желудочка усиливалась в 2,5 раза и более, тогда как в области перегородки - в 1,8-1,9 раза, т.е. достоверно меньше. Индекс усиления правого желудочка не отличался от значений для миокарда левого желудочка. При исследовании у животных с инфарктом миокарда усиление в области инфаркта визуально было незначительным; при количественной оценке индекса усиления для инфарцированных отделов составил 1,19 ± 0,08, в неповрежденной боковой стенке - 2,65 ± 0,14, в неповрежденной передней - 2,28 ± 0,17. Вывод. Комплекс Mn-МИБИ обеспечивает достаточно интенсивное усиление изображение миокарда при МРТ в Т1-взвешенном спин-эхо-режиме и позволяет визуализировать грубые нарушения кровоснабжения сердечной мышцы в эксперименте. Комплекс Mn-МИБИ может рассматриваться как основа для создания парамагнитных контрастных препаратов для визуализации миокарда и, вероятно, также других органов и структур, где было отмечено накопление метоксиизобутилизонитрила. Предполагается использовать комплексонаты99mTc как основу для аналогичных комплексонатов Mn, если их стабильность и R1-релаксивность окажутся достаточными для парамагнитного контрастирования в МРТ

Aim: to evaluate with MRI technique the uptake of paramagnetic complex Mn-methoxyisobutylisonitrile (MIBI) to myocardium in rats in normal control animals and in experimental infarction. Material and methods. Complex Mn-MOBI was obtained with one-stage synthesis from manganese (II) carbonate and methoxyisobutylisonitrile hydroxide (produced by the Laboratory of technology and control of radiopharmaceuticals of the A.I. Burnazyan Russian state federal medical and biophysics Center), obtaining finally the 0.5 M solution of Mn-MIBI at pH = 6.3. The Mn-MIBI was injected intravenously slowly to sleeping rats (Telazol, i/m), as 0.05 ml of 0,5 M solution per Kg of BW. For this study nine normal control Whistar rats were employed as well as ten animals with previously induced anterior myocardial infarction of the left ventricle (all males). MRI scanning in T1-weighted spin-echo has been carried out with TR = 500 ms and TE = 15 ms, in axial and frontal slices as thin as 2-2.5 mm, to the matrix 256 х 256, with the field of view as large as 200 х 200 mm. The uptake was scored visually as change in intensity of T1-weighted MRI frontal scans of the whole body of the animals, of axial scans of chest and heart; and also quantitatively, with calculating for the T1-weighted MRI the index of enhancement (IE) of intensity per voxel, as : IE = (MeanInt of T1-w.MRI)Mn-MIBI / (MeanInt of T1-w.MRI)initial Results. Visually on whole-body T1-weighted SE frontal scans the MN-MIBI induced increase of intensity of the heart image, essentially equal for all parts of the left ventricle and less intense over the right ventricle. The values of the IE were over 2.5 for all parts of the left ventricle, whereas only 1.8-1.9 in case of the septum. IE of the right ventricle did not differ significantly when compared to the LV values. When injected to animals with experimental myocardial infarction the Mn-MIBI did not induced any essential changes of intensity in non-perfused regiones, with IE = 1.19 ± 0. 08, but raised the intensity over intact lateral wall of the left ventricle, with IE = 2.65 ± 0.14, and also over intact anterior wall, with IE = 2.28 ± 0.17. Conclusion. Complexonate Mn-MIBI provides well enough intense enhancement of myocardium in T1-SE MRI and makes possible to image severe disorders of myocardial blood flow in experimental models. The Mn-MIBI complex can be suggested as basic molecule for nearest future design of paramagnetic contrast agents for myocarrdial perfusion imaging, as well as for other organs taking up the MIBI. Manganese also is conceivable to be employed for labelling of other complexones currently in use in nuclear medicine.

Mn-МИБИMn-метоксиизобутилизонитрилМРТ миокардаMn-MIBIMn-methoxyisobutylisonitrileMRI of myocardiumReferencesЛитвиненко Р.И., Шуленин С.Н., Куликов А.Н., Свёклина Т.С., Нагорный М.Б., Талантов С.В. Информативность различных методов диагностики преходящней ишемии миокарда. Доктор.Ру. 2014; 4 (92): 13-16.Литвиненко Р.И., Шуленин С.Н., Куликов А.Н., Свёклина Т.С., Нагорный М.Б., Талантов С.В. Информативность различных методов диагностики преходящней ишемии миокарда. Доктор.Ру. 2014; 4 (92): 13-16.Кармазановский Г.Г., Степанова Ю.А., Аскерова Н.Н. История развития контрастного усиления при ультразвуковом исследовании. Медицинская визуализация. 2015; 2: 110-119.Кармазановский Г.Г., Степанова Ю.А., Аскерова Н.Н. История развития контрастного усиления при ультразвуковом исследовании. Медицинская визуализация. 2015; 2: 110-119.Slomka P.J., Pan T., Germano G. Recent Advances and Future Progress in PET Instrumentation. Semin. Nucl. Med. 2016; 46 (1): 5-19.Slomka P.J., Pan T., Germano G. Recent Advances and Future Progress in PET Instrumentation. Semin. Nucl. Med. 2016; 46 (1): 5-19.Майоров Н.В., Давыденко В.В., Амосов В.И., Лапекин С.В., Пушкарев А.А. Опыт клинической апробации радиофармпрепарата “Йодофен” в комплексной оценке состояния миокарда при хирургическом лечении больных пороками клапанов сердца. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012; 11 (3): 51-56.Майоров Н.В., Давыденко В.В., Амосов В.И., Лапекин С.В., Пушкарев А.А. Опыт клинической апробации радиофармпрепарата “Йодофен” в комплексной оценке состояния миокарда при хирургическом лечении больных пороками клапанов сердца. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2012; 11 (3): 51-56.Синицын В.Е., Мершина Е.А., Архипова И.М., Глазкова М.А. Возможности снижения лучевой нагрузки при проведении МСКТ коронарных артерий. Диагностическая и интервенционная радиология. 2011; 5 (1): 21-29.Синицын В.Е., Мершина Е.А., Архипова И.М., Глазкова М.А. Возможности снижения лучевой нагрузки при проведении МСКТ коронарных артерий. Диагностическая и интервенционная радиология. 2011; 5 (1): 21-29.Курбатов В.П., Гензель Н.Р., Обединский А.А., Мироненко С.П., Осиев А.Г. Оценка нарушений перфузии миокарда методом магнитно-резонансной томографии с аденозиновым стресс-тестом в бассейне кровоснабжения правой коронарной артерии при обосновании показаний к эндоваскулярной реваскуляризации. Радиология-практика. 2012; 2: 27-34.Курбатов В.П., Гензель Н.Р., Обединский А.А., Мироненко С.П., Осиев А.Г. Оценка нарушений перфузии миокарда методом магнитно-резонансной томографии с аденозиновым стресс-тестом в бассейне кровоснабжения правой коронарной артерии при обосновании показаний к эндоваскулярной реваскуляризации. Радиология-практика. 2012; 2: 27-34.Усов В.Ю., Гарганеева А.А., Федоров А.Ю., Карпов Р.С. Оценка кровотока миокарда в абсолютных единицах методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с 99mTc-Технетрилом (МИБИ). Методика и клиническая апробация при ИБС. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 1998; 43(4): 30-36.Усов В.Ю., Гарганеева А.А., Федоров А.Ю., Карпов Р.С. Оценка кровотока миокарда в абсолютных единицах методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с 99mTc-Технетрилом (МИБИ). Методика и клиническая апробация при ИБС. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 1998; 43(4): 30-36.Larsen L.E., Grant D. General toxicology of Mn-DPDP Acta Radiol. 1997; 38 (4, Pt 2): 770-779.Larsen L.E., Grant D. General toxicology of Mn-DPDP Acta Radiol. 1997; 38 (4, Pt 2): 770-779.Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: Химия, 1988. 544 с.Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Попов К.И. Комплексоны и комплексонаты металлов. М.: Химия, 1988. 544 с.Parodi O. Thallium-201 and sestamibi: principles and kinetics of the two tracers. G. Ital. Cardiol. 1991; 21 (8): 885-888.Parodi O. Thallium-201 and sestamibi: principles and kinetics of the two tracers. G. Ital. Cardiol. 1991; 21 (8): 885-888.Ussov W.Yu., Riannel Yu.E., Slonimskaya E.M., Mihailovic Y.M., Scopinaro F. Quantification of breast cancer blood flow in absolute units using Gjedde-Rutland-Patlak analysis of 99mTc-MIBI uptake. Nucl. Med. Rev. Cent. East. Eur. 1999; 2 (1): 4-9.Ussov W.Yu., Riannel Yu.E., Slonimskaya E.M., Mihailovic Y.M., Scopinaro F. Quantification of breast cancer blood flow in absolute units using Gjedde-Rutland-Patlak analysis of 99mTc-MIBI uptake. Nucl. Med. Rev. Cent. East. Eur. 1999; 2 (1): 4-9.Барышева Е.В., Анисеня И.И., Тюкалов Ю.И., Усов В.Ю. Оценка местной распространенности злокачественных опухолей опорно-двигательного аппарата по данным сцинтиграфии с 99mTc-Технетрилом. Медицинская визуализация. 2002; 1: 114-121.Барышева Е.В., Анисеня И.И., Тюкалов Ю.И., Усов В.Ю. Оценка местной распространенности злокачественных опухолей опорно-двигательного аппарата по данным сцинтиграфии с 99mTc-Технетрилом. Медицинская визуализация. 2002; 1: 114-121.Dahlberg S.T., Leppo J.A. Myocardial kinetics of radiolabelled perfusion agents: basis for perfusion imaging. J. Nucl. Cardiol. 1994; 1 (2, Pt 1): 189-197.Dahlberg S.T., Leppo J.A. Myocardial kinetics of radiolabelled perfusion agents: basis for perfusion imaging. J. Nucl. Cardiol. 1994; 1 (2, Pt 1): 189-197.Bae K.T., Piwnica-Worms D. Pharmacokinetic modeling of multidrug resistance P-glycoprotein transport of gamma-emitting substrates. Q. J. Nucl. Med. 1997; 41 (2): 101-110.Bae K.T., Piwnica-Worms D. Pharmacokinetic modeling of multidrug resistance P-glycoprotein transport of gamma-emitting substrates. Q. J. Nucl. Med. 1997; 41 (2): 101-110.Finkelstein Y., Zhang N., Fitsanakis V.A. et al. Differential deposition of manganese in the rat brain following subchronic exposure to manganese: a T1-weighted magnetic resonance imaging study. Isr. Med. Assoc. J. 2008; 10 (11): 793-798.Finkelstein Y., Zhang N., Fitsanakis V.A. et al. Differential deposition of manganese in the rat brain following subchronic exposure to manganese: a T1-weighted magnetic resonance imaging study. Isr. Med. Assoc. J. 2008; 10 (11): 793-798.Самуилов Ф.Д., Никифорова В.И., Никифоров Е.А. Эффект парамагнитных добавок на спин-решеточную релаксацию протонов внутриклеточной воды. Биофизика. 1979; 24 (2): 270-273.Самуилов Ф.Д., Никифорова В.И., Никифоров Е.А. Эффект парамагнитных добавок на спин-решеточную релаксацию протонов внутриклеточной воды. Биофизика. 1979; 24 (2): 270-273.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.