正电子显像剂概述

PET/CT将PET与CT结合为一体，由CT提供反映组织解剖结构信息，而由PET探测注入人体内的正电子核素在人体全身脏器的分布情况，得到组织细胞功能方面的信息。借助正电子显像剂，它可以从分子水平上无创伤地、动态地、定量地观察药物或其代谢物质进入人体内的生理、生化变化，基于它可显示生物物质相应生物活动的空间分布、数量及其时间变化，故称为生化显像或分子显像（molecular imaging）。PET/CT的出现是医学影像学的又一次革命，其应用从根本上改变了传统医学影像的模式，使核医学迈入分子影像学的新纪元，得到了医学界的公认和广泛关注。PET所采用的放射性药物主要是用“有机的”正电子发射体，即11C、13N、15O、18F等标记的药物，由于PET是一个典型的药物依赖型设备，PET的发展在一定程度上取决于正电子显像剂的研制与应用，研究与开发正电子显像剂是PET技术发展的一个必要条件，具有重要的意义。

正电子显像剂，又称正电子发射显像剂、正电子类放射性药物、PET药物或PET显像剂等，本书统称为正电子显像剂。正电子显像剂可按多种方式进行分类。现多按生化作用物质分类，可分为代谢型显像剂、结合型显像剂及血流灌注型显像剂等；还可按其功能分类，大体分为脑功能型显像剂、心功能型显像剂、肿瘤阳性显像剂；也可按正电子发射核素来分类，如11C正电子显像剂、13N正电子显像剂、15O正电子显像剂及18F正电子显像剂等；还可以按正电子核素生产方式分类，分为加速器生产正电子核素标记药物和发生器生产正电子核素标记药物等。由于PET药物种类繁多，很难严格地将其归为哪一类。本书按加速器生产的代谢型显像剂、结合型显像剂、血流灌注型显像剂及发生器生产正电子核素标记药物等分别加以叙述。

（一）代谢型显像剂

1.葡萄糖代谢显像剂　葡萄糖通常作为糖代谢的出发点，是人体能量的主要来源，体内细胞普遍存在葡萄糖代谢现象。葡萄糖代谢显像剂有11C-葡萄糖、11C-脱氧葡萄糖、11C-甲基-D-葡萄糖、18F-氟代脱氧葡萄糖（FDG）和2位二氟脱氧葡萄糖（DFDG）等，其中被称为世纪分子的FDG是PET的“working horse”，是目前临床上应用最广泛的正电子显像剂。FDG与葡萄糖的类似物相似，但因其结构差异（2位碳原子上的羟基被18F取代），使两者代谢途径有所不同：FDG在完成第一步磷酸化生成6-PO4-18F脱氧葡萄糖（6-PO4-18F-DG）后进入第二步时，不会被特异的果糖激酶-1识别和催化，无法生成相应的二磷酸己糖参加有氧和无氧代谢而停留和聚集在胞质内，因而不能通过细胞膜到其外侧继续分解，6-PO4-18F-DG较长时间滞留在细胞内（图5-1）。在葡萄糖代谢平衡状态下，6-PO4-18F-DG滞留量大体上与组织细胞葡萄糖消耗量一致，因此，18F-FDG能反映体内葡萄糖利用状况。FDG分布在脑、心、肺、肝和肾，但它仅在脑和心停留，放射性在大鼠体内可持续1～2h，而在人的心肌中可持续达4h。人的心肌和脑摄取分别为1%～4%和4%～8%。近来，有国外学者报道，FDG在肝中代谢物除6-PO4-18F-DG外，尚有2-18F-2-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸盐（FD-6-PG），从而使FDG体内代谢和定量测定更为复杂。

图5-1　FDG结构及与葡萄糖结构差异

FDG可测定肿瘤、心脏及脑中的葡萄糖代谢，主要应用于肿瘤、冠心病及神经精神病等的早期诊断、鉴别诊断及指导治疗。FDG被广泛用于各种肺部肿瘤、脑瘤、消化道肿瘤（结肠癌、直肠癌、食管癌、胃癌）、转移性肝癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、嗜铬细胞瘤、甲状腺癌、黑色素瘤、淋巴瘤、骨髓瘤等肿瘤的显像，对肿瘤良恶性鉴别、肿瘤的临床分期、原发灶和复发病灶的确定等，是一种非常准确且无创伤的诊断技术。它还可用于多种肿瘤的手术、放疗及化疗的疗效监测和评估。借助PET检查结果，有助于及时调整治疗方案，避免不必要的治疗及其带来的不良反应和浪费。FDG心肌代谢显像可以用来探测心肌缺血，但主要用途还是测定心肌存活。在脑功能研究方面，FDG在无损伤条件下可用于观察人脑局部功能与糖代谢关系，如视觉、听觉刺激、情感活动、记忆活动等引起相应的大脑皮质区域的放射性浓集。在脑临床研究方面，FDG可用于痴呆、癫　、脑血管疾病、抑郁症、早老性痴呆的早期诊断、脑外伤后脑代谢状况评估及脑肿瘤等疾病的鉴别诊断与检查。此外，FDG可用于动态、定量及全身显像。

2.氨基酸代谢显像剂　氨基酸是人体必需的营养物质，它参与蛋白质的合成、转运和调控，它在体内的主要代谢途径为合成蛋白质；转化为具有重要生物活性的酶、激素等；氨基酸转运、脱氨、脱羧，转变成二氧化碳、尿素等，进而被其他组织利用或被排出体外。其中，合成蛋白质和氨基酸转运是其被生物利用的重要途径。体内蛋白质合成的异常与各种生理、生化反应异常（如各种肿瘤、神经病、精神病等）有关。目前常用于研究脑胶质瘤、恶性淋巴瘤、脑转移瘤、肺癌和乳腺癌。

11C、18F和13N均可用于氨基酸的标记，以前两者最为常用，11C、18F标记的氨基酸是用于肿瘤研究很有发展前景的显像剂。目前，已用于人体PET显像的标记氨基酸有L-11C-甲基甲硫氨酸（11C-methionine，11C-MET）、L-1-[11C]亮氨酸、L-1-[11C]酪氨酸（11C-tyrosine，11C-TYR）、L-11C-苯丙氨酸（18F-fluoro-phenylalanine）、L-1-[11C]甲硫氨酸、S-（18F-氟代乙基）-L-甲硫氨酸{S-（2-[18F]fluoroethyl）-L-methionine，18F-FEMET}、L-2-18F-氟代酪氨酸、L-3-18F-α-甲基酪氨酸（L-18F-α-methyltyrosine，18F-FMT）、O-（2-18F-氟代乙基）-L-酪氨酸（18F-fluoroethyltyrosine，18F-FET）、O-（3-18F-氟代丙基）-L-酪氨酸{O-（3-[18F]fluoropropyl）-L-tyrosine，18F-FPT}、L-4-18F-氟代苯丙氨酸、18F-1-氨基-3-环丁基-羧酸（18F-1-amino-3-fluorocyclobutane-1-carboxylicacid，18F-FACBC）、L-6-18F-氟代多巴（18F-FDOPA）、11C-氨基异丙氨酸、及13N-谷氨酸等。由于11C-MET具有合成简单、易于自动化及显像效果较好等优点，已成为临床上应用最广泛的氨基酸代谢显像剂。肿瘤细胞氨基酸转运体的表达上调，因此，11C-MET在肿瘤组织内的积聚增加。已用于多种恶性肿瘤的鉴别诊断及放疗、化疗的监测。在肿瘤显像时，由于11C-MET发生11C-甲基的转移、S-腺苷甲硫氨酸的生成等非蛋白质代谢过程，不能够被用来精确地描述蛋白质的合成速率，11C-MET主要不是反映体内蛋白质的合成，而是反映氨基酸的转运、吸收利用及活性瘤细胞的代谢活性。而11C标记在羧基上的氨基酸如L-1-[11C]甲硫氨酸、L-1-[11C]酪氨酸、L-1-[11C]亮氨酸等由于代谢产物二氧化碳能很快被排除体外，其代谢产物对合成蛋白质的放射性影响较少，非常适合量化蛋白的合成过程，通过计算肿瘤组织的蛋白合成率，可以量化肿瘤的代谢率，更准确地评估病灶的良恶性。（S-[11C]-甲基）-L-半胱氨酸{（S-[11C]-methyl）-L-cysteine，11C-CYS}是L-半胱氨酸的类似物，但它不是组成蛋白质的氨基酸，在体内不参加蛋白质的合成，体内代谢较11C-MET简单，其显像机制可能只涉及氨基酸转运，因而在肿瘤PET显像剂中11C-CYS的特异性有可能优于11C-MET。L-2-18F-氟代酪氨酸（tyrosine）、L-4-18F-氟代苯丙氨酸两者由于放化产率极低，临床应用报道少。18F-FET是近年来研制成功的一种新的氨基酸代谢显像剂，其体内稳定性好，能与肿瘤组织快速结合，靶组织/本底比值高，主要用于脑肿瘤显像；由于18F-FET不与蛋白质结合，在骨髓、肾和胰腺中摄取相当低，故可以作为肺癌和乳腺癌显像剂，并表现出特异性区分肿瘤和炎症的优越性，已显示出巨大的应用前景。18F-FPT是近来研制的一种FET类似物，与FET具有相类似的药理活性，并且合成更容易，有望成为一种新型氨基酸代谢PET显像剂。FET和FPT在体内的摄取主要反映氨基酸的转运。18F-α-FMT的体内外性能较好，肿瘤组织与正常组织的放射性比值高，图像清晰，在骨骼肿瘤和脑肿瘤等方面表现出良好的诊断性能。FDOPA既是一种多巴胺能神经递质显像剂，又是一种氨基酸代谢显像剂，近年来已用于多种肿瘤PET显像的研究，并表现出较好的应用前景。此外，18F-FACBC是一类非天然氨基酸代谢显像剂，在动物研究和人体PET显像中表明，其可用于脑肿瘤的诊断。18F-FEMET是甲硫氨酸类似物，18F-FEMET PET的动物和临床实验表明，18F-FEMET脑肿瘤组织与周围正常组织的放射性比值高，肿瘤边界清楚，图像清晰，更易辨认；肿瘤组织与炎症部位或其他糖代谢旺盛的病灶更易鉴别，有望成为一种有前景的特异性肿瘤氨基酸代谢PET显像剂。11C-5-羟基色氨酸可用于神经内分泌肿瘤研究。13N-谷氨酸可用于心肌PET显像。Z-4-18F-L-脯氨酸在肿瘤组织中摄取高，肝、胰腺摄取少，目前已用于临床，但不能用于泌尿系统肿瘤显像。

在肿瘤PET显像中，11C和18F标记氨基酸反映氨基酸转运和蛋白质合成具有同等的临床应用价值，其优点是肿瘤组织与正常组织的放射性比值较FDG高，图像清晰，且肿瘤组织与炎症部位或其他糖代谢旺盛病灶较易区别，更易于诊断。

3.脂肪酸代谢显像剂　心肌的能量主要来自脂肪酸（fatty acid）的氧化，心肌脂肪酸代谢是否正常与心肌功能状况密切相关。11C-醋酸盐（11C-acetate）作为三羧酸代谢循环（TCAC）的直接底物，被心肌细胞摄取后，在线粒体内被合成酶转变为11C-乙酰辅酶A，然后经TCAC氧化为二氧化碳和水，可以反映心肌细胞的TCAC流量，与心肌耗氧量呈正比。因此，11C-醋酸盐可估测TCAC流量和局部心肌耗氧量，可用于估测心肌组织的活性，是评价心肌氧化代谢，测量心肌氧利用，反映心肌能量代谢中三羧酸循环活力的示踪剂。虽然心肌可以通过多种代谢过程来获得所需的能量，但正常情况下脂肪酸构成了心肌的主要能源。而长链脂肪酸的利用在由代谢旁路直接进入三酰甘油库中氧化和贮存时被缓冲，醋酸盐可在最后阶段通过结合辅酶A进入TCA。在此阶段通过观察心肌对11C-醋酸盐的转化来反映TCA的活力。静脉注射后，在静息状态时，人血液清除是单指数的。在心肌中，在正常受检者中，11C-醋酸的心肌摄取和清除是均匀的，在梗死心肌中发现11C-醋酸盐的摄取和清除减低，表明心肌氧耗减低。11C-醋酸盐也可用于肿瘤显像，在前列腺癌的诊断中，11C-醋酸盐显示了非常好的前景。在对分化较高的原发性肝癌，11C-醋酸盐的灵敏度显著高于FDG。但11C-醋酸盐不参与脂肪酸的β-氧化，不能反映β-氧化过程与氧化速率，而长链脂肪酸可弥补它的不足。

棕榈酸占循环脂肪酸的25%～30%，并且是心脏主要能源之一。11C-棕榈酸（11C-palmitic acid，11C-PA）最接近体内天然代谢底物脂肪酸的化学结构，被认为是脂肪酸代谢的标准品，已广泛用于人体研究，心肌摄取特征最初是以扩散形式进入肌细胞，并与白蛋白分离。分离后的脂肪酸或返回扩散到血管内，或在细胞内被硫酯化。硫酯化的脂肪酸在线粒体内进行β-氧化，或结合到三酰甘油或者磷脂分子上。11C活度从心肌逸出是双相的，即早期相与11C-棕榈酸的β-氧化过程一致；第二相是慢合成期，表明11C-棕榈酸结合到脂质池的三酰甘油或者磷脂分子上。缺血心肌由于相应的示踪剂摄取减少，结果脂肪酸的氧化减低，同样，缺血心肌的清除率减低。正常心肌11C-棕榈酸PET显像为示踪剂均匀累积，缺血心肌为局部的摄取减低。用11C-棕榈酸PET显像测量的梗死大小与相关的生物化学评估有良好的相关性。在PET显像中，心肌不摄取11C-PA是心肌细胞丧失活力的标志。在冠心病中，11C-棕榈酸PET显像以用于评价溶栓治疗的效果。近来有报道指出，1-[11C]hexanoate、1-[11C]octanoate和11C-C12C3也是较有前景的脂肪酸代谢显像剂。但长碳链脂肪酸由于发生β-氧化，代谢速率快，在体内停留时间短，为克服这一缺点，研究焦点转向3位、5位取代，以代替1位标记的脂肪酸。近年来比较成功的有18F-氟代-6-硫代十七烷酸（18F-fluoro-6-thia-heptadecanoyl acid，18F-FTHA）和18F-氟代-4-硫代-棕榈酸（18F-fluoro-4-thia-palmitate，18F-FTP），分别在长链脂肪酸的6位和4位杂一硫原子，降低了脂肪酸的β氧化速度，明显延长其在心肌中的滞留时间。研究表明，18F-FTHA通过线粒体摄取，心肌放射性浓集速度可以反映长链脂肪酸的氧化速率，目前已用于临床非创伤性测定心肌底物利用状态，指导临床药物治疗。结合FDG，可用于心肌活力的测定，也有报道用于骨骼肌脂肪酸代谢测定。此外，大鼠离体肝脏肉碱棕榈酸转移酶抑制实验表明，15-18F-fluoro-3-oxa-pentadecnoate（FOP）可用于肝脏线粒体脂肪酸氧化测定，很有可能成为临床酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪肝和胰岛素依赖型糖尿病患者的PET显像剂。

4.核酸代谢显像剂　核酸的合成与代谢可以反映细胞分裂繁殖状况。较为常用的核酸代谢显像剂为11C-胸腺嘧啶（11C-TdR）、5-18F-氟尿嘧啶（5-18F-FU）和3'-脱氧-3'-18F-氟代胸苷（3'-deoxy-3'-18F-fluorothymidine，18F-FLT）。11C-胸腺嘧啶参与核酸的合成，可用于肿瘤组织的显像。人脑肿瘤显像结果表明，11C-胸腺嘧啶在血中清除速度很快，给药后20min能够得到清晰图像，与18F-FDG相比，11C-胸腺嘧啶在肿瘤组织中虽然放射性浓集少，但肿瘤显像清楚。5-18F-FU在化疗疗效评价方面具有一定优势。11C-胸腺嘧啶脱氧核苷等也可用于肿瘤显像。18F-FLT是一种胸腺嘧啶类似物。能够和胸腺嘧啶一样进入细胞内，并被细胞质内的人胸苷激酶-1（thymidine kinase-1，TK-1）磷酸化，但由于3'端氟原子的置换，其磷酸化后的代谢产物不能进一步参与DNA的合成，也不能通过细胞膜返回到组织液而滞留在细胞内。肿瘤细胞在增殖的过程中DNA的合成需要TK-1上调，加快核苷类底物的合成利用，因而处于S期的细胞TK-1活性增强，18F-FLT PET通过反映TK-1的活性而间接反映肿瘤细胞的增殖状况，有助于对肿瘤进行良恶性鉴别、疗效评估和预后判断，是目前性能最好的核酸代谢显像剂。动物模型实验结果表明，注入18F-FLT后，95%以原形清除，并可在快速增生的器官中大量浓聚，已成功地用于人体脑肿瘤、肺癌、食管癌、淋巴转移癌。PET显像结果满意，可为肿瘤治疗成功与否提供早期的评价指标。5'-18F-氟尿苷（18F-fluorouridine）和5'-18F-氟脱氧尿苷参与DNA和RNA的合成，两者可用于脑胶质瘤、肝癌、结肠癌和乳腺癌的诊断，由于体内降解迅速，清除半衰期分别只有8min和10min，故现已很少用。18F-氟代甲基阿糖呋喃尿嘧啶（18F-fluoro-methyl-arabino-furanosyl-uracil，FMAU）也可用于核酸代谢研究，它能整合到DNA中，缺点是其会在体内降解。

Perault等报道，5-18F-氟尿嘧啶（5-18F-fluorouracil，18F-5-FU）已成功用于探测肿瘤。18F-5-FU PET也可以测量5-FU在肿瘤和正常组织中的药物动力学，为确定临床治疗方案提供了有价值的依据。Alauddin等报道，18F-9-［4-氟-3-（羟甲基）-丁基］鸟嘌呤（9-[4-18F-3-hydroxy methylbutyl]-guanine，18F-FHBG）是一种抗病毒核苷衍生物，可以无创伤地监测肿瘤的自杀性基因的表达产物。这类显像剂主要以18F标记的无环鸟苷衍生物较多且最有发展前景，如18F-阿昔洛韦（8-18F-fluoro acyclovir，18F-FACV）、18F-8-3H-丙氧鸟苷（8-18F-fluoroganciclovir，18F-FGCV）、18F-喷昔洛韦（8-18F-fluoropenciclovir，18F-FPCV）、18F-9-（1-氟-3-羟基-2-丙氧基甲基）-鸟嘌呤{9-[（1-18F-fluoro-3-hydroxy-2-propoxy）methyl]-guanine，18F-FH PG）等。

5.胆碱代谢显像剂　胆碱是一种对动植物非常重要的季铵盐碱在哺乳动物体内有三种主要代谢途径。第一种代谢途径为胆碱磷酸化途径，即所有细胞都利用胆碱作为其合成生物膜分子的重要成分磷脂，如磷脂酰胆碱（卵磷脂）等的前体。首先，胆碱激酶（胆碱激酶广泛分布于哺乳动物肝、脑和肺等组织中）利用三磷腺苷（ATP）提供的磷酸基催化胆碱发生磷酸化反应，生成磷酰胆碱;接着，磷酰胆碱在胞苷三磷酸（CTP）和磷酰胆碱胞苷转移酶存在下转化为胞苷二磷酸（CDP）-胆碱；最后，CDP-胆碱在二酰甘油和脂肪酰甘油转移酶作用下转化为卵磷脂。卵磷脂是生物膜的重要组分之一，参与细胞识别和信息传递。第二种代谢途径为胆碱氧化途径。胆碱在胆碱脱氢酶作用下转化为甜菜碱醛，后者在甜菜碱醛脱氢酶作用下转化为甜菜碱。甜菜碱是一种有机渗透剂，可维持细胞容量动态平衡。第三种代谢途径为胆碱乙酰化途径。在胆碱乙酰化转移酶催化下，胆碱与乙酰辅酶A作用生成乙酰胆碱。尽管只有少量胆碱发生乙酰化，但这种代谢途径也非常重要，因为乙酰胆碱是一种胆碱能神经递质，可以特异地作用于各类胆碱受体。三种代谢途径中，以胆碱磷酸化途径与肿瘤关系最密切。

致癌作用具有加剧细胞增殖的特性。细胞恶性转化会激活胆碱激酶，导致磷酰胆碱含量增加，快速增殖的肿瘤细胞含有大量磷脂特别是卵磷脂；膜结构成分，如脂蛋白及磷脂（卵磷脂）等，也可调节细胞信息转导过程，从而影响细胞增殖和分化。大量研究结果表明，大多数恶性肿瘤细胞磷酰胆碱含量高，而相应正常细胞磷酰胆碱含量相当低，甚至无法探测到。可见，恶性肿瘤的发生与胆碱磷酸化途径密切相关。如果用正电子核素（如11C和18F等）标记胆碱（如[11C-甲基]胆碱，11C-choline）或其类似物，该标记物进入体内后，肿瘤组织可高度摄取，而正常组织摄取低甚至不摄取。基于此，用PET测定其在体内的代谢变化过程，则可以鉴别诊断肿瘤病变。因此，胆碱代谢PET显像可用于肿瘤PET显像研究。

多数正常脑细胞和脑瘤细胞中都存在磷酰胆碱、乙酰胆碱和磷脂胆碱等合成反应。最常用的胆碱代谢显像剂为11C-甲基胆碱（11C-choline），它已用于脑瘤、肺癌、食管癌、结肠癌、前列腺癌及膀胱癌等肿瘤的鉴别诊断。用11C-甲基胆碱进行脑肿瘤PET显像，全部恶性肿瘤及垂体腺瘤均得到阳性显像。但11C半衰期较短，11C-甲基胆碱应用有限。近来已研制出半衰期较长的18F标记胆碱，如18F-氟代甲基胆碱（18F-fluoromethylcholine）、18F-氟代乙基胆碱及18F-氟代丙基胆碱等。其中18F-氟代甲基胆碱与11C-甲基胆碱结构非常相似，显示出与11C-甲基胆碱相类似的肿瘤PET显像效果.具有比11C-甲基胆碱更好的临床应用前景。胆碱代谢显像剂的优点是与FDG相比较，肿瘤显像图像清晰，周围正常组织的放射性非常低，肿瘤边界清楚；可以观察到骨盆中肿瘤及其转移灶；检查时间大大缩短，给药后5min内可以进行显像，可大大缩短整个PET显像时间。

6.氧代谢显像剂　15O-氧气（15O2）为氧代谢显像剂。15O2吸入体内，与血液中血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白。随血流进入组织血管，氧溶解在血中，在细胞中分解，再通过与细胞色素系统提供的氢离子结合，转化为代谢水，然后细胞内代谢水与总血池交换。根据15O2在脑内代谢变化，可测定脑局部氧耗量（局部脑氧代谢率）和氧提取分数。15O2PET显像主要用于测定组织中氧代谢，临床上用于痴呆症和脑卒中的研究。此外，也可用于测定局部肺功能。

7.乏氧组织显像剂　乏氧组织显像剂是一类阳性显像剂，能选择性地滞留在乏氧组织中，应用乏氧组织显像能直接提供器官中组织存活但有功能障碍的证据，在心、脑血管疾病和肿瘤的诊断中有重要价值。细胞在有氧状态下比在缺氧状态下对射线更为敏感，因此，放疗前评价肿瘤细胞的缺氧状态也成为评估放疗效果的有效手段。18F-甲氧甲基硝基咪唑丙醇（18F-fluoromisonidazole，18F-FMISO）是一种与乏氧（hypoxia）细胞具有电子亲和力的硝基咪唑化合物，能选择性地与肿瘤乏氧细胞结合，是一种较好的乏氧显像剂。18F-FMISO可通过主动扩散透过细胞脂膜，在细胞内硝基还原酶的作用下，硝基（NO2）被还原，在具有正常氧水平的细胞内，硝基还原产物立即被氧化。但在乏氧细胞中，由于缺氧，不能发生再氧化，还原产物与细胞内大分子物质发生不可逆结合，滞留于乏氧组织细胞中，其浓集程度与组织氧浓度成反比。18F-FMISO为肿瘤乏氧状况提供了无创伤性评估方法，可用于测定鼻咽癌、头颈部肿瘤乏氧状态，预测化疗效果，也可区分存活/缺血和坏死/梗死的心肌等，但存在些不足之处。①作为MISO衍生物，其脂溶性高，它不可避免地具有神经毒性和软组织吸收；②它的病灶/本底计数比低，而注射与显像之间间隔90min，使计数率下降，影响图像质量。用18F标记亲水性的依他硝唑（etanidazole），制备了单氟取代的18F-依他硝唑（18F-fluoro-etanidazole，18F-Feta）和五氟取代的18F-2-（2-硝基-1H-咪唑基）-N-（2，2，3，3，3-五氟丙基）-乙酰胺{18F-2-（2-nitro-1[H]-imidazol-1-yl）-N-（2，2，3，3，3-pentafluoropropyl）-acetamide，18F-EF5}，毒性明显下降。将18F-MISO结构稍加改造后，制备了亲水性的18F-硝基咪唑丁二醇（18F-fluoro-erythro-nitroimidazole，18F-FETNIM）和18F-硝基咪唑呋喃糖苷（18F-fluoro-azomycinarabino-furanoside，18F-FAZA），动物研究表明，其均有望成为性能更优的乏氧组织显像剂。N-（3-18F-fluoropropyl）-2-（2-nitro-imidazole-1[H]-yl）-acetamide（EF1）、18F-Feta对乏氧细胞的摄取和滞留与18F-MISO类似，FETNIM、EF5、EFl已用于肿瘤乏氧研究。此外，值得一提的是正电子发射核素铜（60Cu、62Cu和64Cu）标记的Cu（Ⅱ）-diacetyl-bis（N4-methylthiosemicarbazone）（60Cu-ATSM、62Cu-ATSM和64Cu-ATSM）在临床肿瘤乏氧PET显像中很有发展潜力，并且优于18F-MISO。

8.骨盐代谢显像剂　18F-氟化钠（Na18F）是一种亲骨性代谢显像剂。18F-能与骨质羟基磷灰石晶体中的羟基离子交换而沉积于骨质中。Na18F PET显像可用于骨血流的测定、骨移植的监测及骨肿瘤转移灶的鉴别诊断。

（二）血流灌注型显像剂

正常人的运动、情感活动及不正常状态都可以引起局部血流分布和血容量的变化，依靠血流灌注显像剂，PET显像可用来诊断肿瘤、冠心病、脑血管病等。血流灌注正电子显像剂有15O-水（15O-H2O）、15O-CO、15O-CO2、15O-正丁醇、15O-乙醇、13N-稀氨溶液（13N-NH3·H2O）、11C-甲烷、11C-正丁醇（11C-n-butanol）、11C-烟碱、18F-乙醇、18F-甲醇、18F-安替比林、62Cu（或64Cu）-pyruvaldehyde-bis（N4-methylthiosemicarbazone）（62Cu-PTSM和64Cu-PTSM）等，15O-CO和15O-CO2也用作氧代谢显像剂，其中较为常用的为15O-H2O、15O-CO、15O-CO2、15O-正丁醇和13N-NH3·H2O，最常用的为15O-H2O和13N-NH3·H2O。15O-H2O是接近理想的血流灌注显像剂，能自由扩散通过细胞膜，且代谢上为惰性的，被组织细胞摄取和滞留基本上与代谢变化无关，而与血流变化呈线性关系。15O-H2O可定量测定组织血流量，用于肿瘤、心脑血管疾病诊断研究。13N-NH3·H2O不受Na+-K+-ATP泵的影响，通过自由扩散的方式进入组织细胞，其首次通过摄取率接近100%。它参与代谢，在谷氨酰胺合成酶作用下，转变为谷氨酸和谷氨酰胺，但不影响首次通过摄取率。13N-NH3·H2O可定量测定组织血流量，主要用途是与FDG结合用于检测存活心肌。

（三）结合型显像剂

1.多巴胺系统结合型显像剂

（1）多巴胺能神经递质显像剂：用于多巴胺（dopamine，DA）神经递质显像的正电子显像剂主要为6-18F-L-3，4-二羟基苯丙氨酸（6-18F-L-多巴，FDOPA）。FDOPA是L-多巴的类似物，L-多巴是神经递质多巴胺的前体。FDOPA能通过血脑屏障进入脑内，被多巴脱羧酶脱羧转变成L-6-18F-多巴胺（神经递质多巴胺类似物），分布于纹状体，经摄取、贮存、释放及代谢而发挥生理作用，根据FDOPA在纹状体摄取和清除率及其在中枢和外周血中代谢变化规律，可测定神经递质多巴胺在脑内分布及定量测定多巴脱羧酶活性，从而可用于评估体内突触前多巴胺功能失调疾患的鉴别诊断。FDOPA在体内主要代谢途径为在外周神经，FDOPA被儿茶酚-O-甲基转移酶（COMT）代谢成L-3-甲氧基-6-18F-多巴（3-OMFD）和被芳香族氨基酸脱羧酶（AADC）代谢为L-6-18F-多巴胺（FDA），FDA进一步硫酸盐化转变为6-18F-氟代多巴胺硫酸盐，3-OMFD则能通过血脑屏障均匀地进入脑中；在纹状体，FDOPA被COMT代谢为3-OMFD和被AADC代谢为FDA，FDA被单胺氧化酶（MAO）代谢为3，4-二羟基-6-18F-氟代苯醋酸，后者可被COMT转化为18F-氟代高香草酸。FDOPA体内代谢复杂，PET显像时测得的总放射性浓度包括其代谢产物的放射性，这使PET定量显像复杂化。FDOPA的制备有亲电取代法和亲核取代法，亲电取代法反应步骤较少，国外较为常用，但是该法要求条件比较苛刻。特别是核反应需要的靶材料在国内很难购到，因而难以进一步推广应用。目前，亲核取代法合成FDOPA已获得成功，其中相转移催化烷基化和酶催化亲核取代法最具代表性，但以相转移催化烷基化亲核取代法最有应用前景。FDOPA已广泛用于帕金森病（Parkinson's disease，PD）等神经精神疾病的PET显像研究，如PD的早期诊断、鉴别诊断、病程评价及疗效评价等。

另外，L-6-18F-氟代间酪氨酸（6-FMT）、L-4-18F-氟代间酪氨酸（4-FMT）和11C-DOPA也可用来测定AADC活性，其中以6-FMT最为重要。6-FMT是研究突触前多巴胺能功能的一种重要探针，可以用类似于合成FDOPA的亲电取代法制备，它在体内与FDOPA有相类似的代谢途径，但不被COMT甲基化，能够定量测定AADC活性，可获得比FDOPA更高的靶/本底放射性比值，因而弥补了FDOPA的某些不足。最近，6-FMT已用于体内PD基因治疗的监测研究，并取得较好效果，但其应用范围远不如FDOPA广泛。

（2）多巴胺能转运蛋白显像剂：多巴胺能转运蛋白（dopamine transporter，DAT）是位于DA神经元突触前膜的神经递质DA摄取位点，通过DAT的再摄取功能，调控突触间隙的DA浓度，从而在DA神经元之间信息传递中起着非常重要的作用。若DAT的再摄取功能异常，将导致突触间隙的DA浓度增高或降低，引起DA神经递质系统功能活动的改变；而在某些病理生理状态，如神经元退行性病变等，突触前递质的量将发生改变，这时不仅突触后膜的相应DA受体会出现上调或下调变化，而且突触前膜的DAT也会发生一系列相应代偿性变化，并且DAT的变化要比DA受体变化更加灵敏、直接。因此，DAT的功能活动、密度变化是反映DA递质系统功能的一个重要指标，在人体神经精神活动的调节中发挥着极其重要作用。

DAT正电子显像剂有nontropanes（如11C-nomifensine）、cocaines（如11C-可卡因）、phenyltropanes、benztropines和GBRs（哌嗪类），对DAT亲和力顺序为GBR类＜nontropanes＜benztropines～cocaines＜phenyltropanes。benztropines结构不仅具有cocaine和phenyltropanes化合物中的tropane环，而且具有GBRs化合物中的diphenylmethoxy基，但尚未发现这类正电子显像剂的研究报道。nontropanes、cocaines和GBRs显像剂由于选择性和纹状体/小脑放射性比值均较低，其有关研究应用的报道较少。phenyltropanes显像剂具有较高的亲和力、特异性及较好的显像效果，其应用前景最为广阔。phenyltropane显像剂具有代表性的是11C、18F和123I标记的2β-甲酯基-3β-（4-碘苯基）莨菪烷（β-CIT）类化合物，如11C-β-CIT、11C-altropane、11C-d-threo-MP、11C-β-CIT-FP、11C-β-CIT-FE、11C-PE2I、11C-CFT（WIN35428）、18F-CFT、18F-β-3-CIT-FP、18F-FPCT及18F-β-FECNT等，它们可以以可卡因为原料，经多步反应合成相应前体，再用11C或18F标记各种前体制备相应PET药物。在这些显像剂中，18F-β-CIT、18F-β-CIT-FP和18F-β-FECNT具有较高的亲和力、选择性及纹状体/小脑放射性比值，并且18F具有较长的半衰期，因而是最有希望的DAT PET显像剂。DAT PET显像主要用于研究和监测多巴胺能神经系统变性、衰退紊乱相关的神经精神疾病，包括运动障碍性疾病及药物滥用成瘾等。

（3）多巴胺能受体显像剂：应用分子克隆技术可将多巴胺受体（dopamine receptor，DAR）区分为D1、D2、D3、D4和D5，共五种受体亚型，因D1和D5受体亚型结构同源性，统称为D1样受体，而D2、D3和D4三种亚型性质接近，统称为D2样受体。DA受体密度大小、表达和功能与多种神经精神性疾病的病理有关，如帕金森病患者脑中D2受体密度明显高于正常，精神分裂症患者脑中D2受体数量增多及遗传性舞蹈症患者脑中尾核和壳核中D1、D2受体量明显减少等。因而，DA受体的PET显像可用于神经精神疾病的研究。

多巴胺受体正电子显像剂分为D1样和D2样受体显像剂，目前研究较多的是D1受体（D1R）正电子显像剂和D2受体（D2R）正电子显像剂。D1受体显像剂有18C标记的SCH23390、SCH38548、NNC112、NNC756、SKF82957、SCH39166、NNC687、SKF75670和SKF69024等，它们可由18CH3I和相应去甲基前体制备。此外，尚有18F-氟代SCH23390和76Br-氟代SCH23390。所有这些显像剂中，以11C-SCH23390在临床应用较为广泛。11C-NNC756对D1受体具有很高的亲和力，其选择性也明显高于11C-SCH39166，11C-NNC756能弥补SCH23390的某些缺陷，可能更适于D1受体PET显像。但是，D1受体PET显像应用范围远不如D2受体PET显像。D2受体正电子显像剂的研究非常活跃，应用最广，主要包括螺环哌啶酮类（spiperones）衍生物、替代基苯甲酰胺类衍生物和lisuride类衍生物，它们可方便地由11C、18F和76Br等正电子核素标记而成。目前，临床应用较多的有11C-雷氯必利（11C-raclopride）、3-N-11C-甲基螺环哌啶酮（11C-MSP，11C-NMSP）、3-N-18F-甲基螺环哌啶酮（18F-MSP，18F-NMSP）、3-N-（ω-18F-氟乙基）螺环哌啶酮（18F-FESP）、3-N-（ω-18F-氟丙基）螺环哌啶酮（FPSP）和76Br-bromolisuride等，11C-FLB457、11C-eticlopride、18F-NCQ115、18F-fluorotropapride、18F-fallypride、11C-benpridol、18F-benpridol及76Br-FLB457等也都是较有希望的显像剂，其中最常用的为11C-raclopride、11C-MSP、18F-MSP和18F-FESPE。D2受体正电子显像剂是诊断和鉴别诊断神经精神系统疾病的一种重要工具，且可用于监测疗效和估测预后。此外，DA受体PET显像对精神分裂症病因、发病机制、疗效监测及新药研究也起着非常重要的作用。近来，国内外学者设计合成了性能优良的多巴胺D3受体显像剂 18F-7-OH-PFPAT和18F-5-OH-PFPAT，D4受体显像剂也有报道。

2.5-羟色胺系统结合型显像剂

（1）5-羟色胺转运蛋白显像剂：5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT），又名血清素（serotonin），储存于神经突触前，在体内由色氨酸羟化、脱羧生成。5-HT在中枢神经系统和一些外周组织具有广泛的生理效应，如睡眠、体温调节、情绪反应、下丘脑神经激素分泌和平滑肌张力等的调节。由于选择性差、标记难等原因，绝大多数5-羟色胺转运蛋白显像剂未能用于临床。5-HT转运蛋白显像剂主要有11C-MADAM、11C-DASB、11C-McN5652、11C-nor-β-CIT及11C-RTI357等，其临床应用有限。11C-McN5652是用于人脑5-HT转运蛋白PET显像的第一个很有前景的正电子显像剂，但是其特异性摄取较差。11C-nor-β-CIT和11C-MADAM能够弥补11C-McN5652的某些不足，有望成为更有前景的5-HT转运蛋白显像剂。

（2）5-羟色胺受体显像剂：5-HT所具有的生理效应都是由5-HT受体介导的，5-HT受体已发现7类14种亚型（5-HT1～5-HT7），但用于PET显像的放射性配基较少，主要有5-HT1A受体显像剂和5-HT2A受体显像剂。5-HT1A受体显像剂主要有11C-WAY100635、11C-DWAY、11C-NAD299、18F-FCWAY及18F-p-MPPF等。11C-WAY100635是最早发现的5-HT1A受体显像剂，但其代谢产物与α-肾上腺素能受体有亲和力，该显像剂有待于进一步改进。18F-p-MPPF是WAY100635的类似物，人体研究结果表明，18F-p-MPPF是一种很有潜力的5-HT1A受体显像剂。5-HT2受体有3个亚型（5-HT2A，5-HT2B，5-HT2C），用于PET显像主要是5-HT2A受体显像剂，常用的有18F-setoperone、18F-altanserin、18F-MSP、11C-ketanserin、11C-MSP及11C-ritanserin等，其中18F-altanserin对5-HT2A受体显示出较好的特异性，是较好的放射件配体。近来，有研究者报道了测定5-HT2A受体的一种新的显像剂[3-O-甲基-11C]MDL100907，具有较好应用前景。

3.苯二氮受体显像剂　中枢神经系统存在着能与苯二氮　类特异结合的苯二氮　受体（benzodiazepine receptor）。这些受体的分布与γ-氨基丁酸（GABA）受体的分布一致，可以说苯二氮　类药物的药效是间接通过GABA起作用的。密度的变化与焦虑、失眠、癫　及舞蹈症等有关。研究苯二氮　受体的正电子显像剂有11C-地西泮、11C-氟西泮、11C-suriclone、R-[N-甲基-11C]PK11195、11C-flunitrazepam、11C-Ro5-4513及11C-氟马西尼（11C-flumazenil，11C-FMZ）等，其中，最常用的是拮抗药11C-flumazenil。11C-flumazenil与苯二氮　受体有很强的亲和力，已用于癫　病灶及遗传性舞蹈症的PET显像检查。近来，18F-氟乙基氟马西林（18F-FEFMZ）研制成功，并显示出与11C-flumazenil相类似的活性，有望成为一种很有前景的显像剂。

4.单胺氧化酶活性显像剂　单胺氧化酶（MAO）的活性（或浓度）与帕金森病、遗传性舞蹈症、抑郁症等神经系统疾病有关，单胺氧化酶抑制药在脑内的浓集和清除可反映酶的活性。MAO显像剂有MAO-A显像剂和MAO-B显像剂，但用于PET显像的主要是MAO-B显像剂。用于PET显像的单胺氧化酶活性显像剂有18F-AHPA、11C-deprenyl、11C-地帕尼尔（11C-deprenyl）、11C-clorgylinc、18F-deprenyl、11C-Ro 19-6327及11C-DPEA等，其中最为常用的是11C-deprenyl，18F-AHPA是一种特异地绘制MAO-B图的显像剂。

5.肾上腺素能受体显像剂　肾上腺素受体（adrenergic receptor）分为α-肾上腺素受体和β-肾上腺素受体，各受体又分为α1、α2及β1、β2等亚型，肾上腺素受体与心律失常、抑郁及精神病等疾病有关。用于PET显像的肾上腺素能受体显像剂分为α-肾上腺素受体显像剂和β-肾上腺素受体显像剂，前者较为常用的有18F-氟代间羟胺（6-18F-fluorometaraminol）、18F-多巴胺、11C-麻黄碱和11C-间羟基麻黄碱（11C-meta-hydroxyephedrine），近来报道的11C-氟代间羟胺是一种较有希望的α-肾上腺素受体显像剂。β-肾上腺素受体显像剂比较多，主要有11C标记的CGP12177、Metoprolol（美托洛尔）、Propranolol（普萘洛尔）、Atenolol（阿替洛尔）、Practolol（普拉洛尔）、Pindolol（吲哚洛尔）和18F标记的Carazolol（卡拉洛尔）等，其中S-11C-CGP12177用于人心脏β-肾上腺素受体的显像效果较好，也是目前广泛应用的β-肾上腺素受体显像剂。但S-11C-CGP12177极性较大，不易通过血脑屏障，不能用于脑β-肾上腺素受体的显像。18F-carazolol除用于人肺β-肾上腺素受体的显像外，还可以用于人脑β-肾上腺素受体的显像。

6.乙酰胆碱能受体　乙酰胆碱受体（acetylcholine receptor）与认知、记忆等生理作用密切相关，也与痴呆等疾病有关。乙酰胆碱受体分为毒蕈碱样乙酰胆碱受体（M受体）和烟碱样乙酰胆碱受体（N受体）。用于PET显像的M受体显像剂有11C-tropanyl benzylate、11C-NMPB、11C-3-MPB、11C-benztropine、76Br-QNT、[N-11C-甲基]-东莨菪碱（11C-scopolamine）及[N-甲基-11C]MQNB（[N-11C-methyl]MQNB）等，其中后两者较为常用。[N-11C-甲基]-东莨菪碱已用于人脑M受体的显像。用于PET显像的N受体显像剂有11C-烟碱、18F-2-F-A-85380、18F-6-I-A-85380、18F-NEFP和18F-FPH等。11C-烟碱可用于人脑烟碱受体的显像，但其非特异性高，而限制了其应用。18F-FPH与人脑N受体有较好的特异性结合，但其毒性较强，应慎重使用。此外，尚有心肌突触前乙酰胆碱受体显像剂（如11C-hydroxyephedrin）和突触后乙酰胆碱受体显像剂（如11C-methylquinuclidinyl-benzylate和11C-methyhropanyl-benzylate），其应用有待进一步研究。11C-PMP和11C-MP4A是测定乙酰胆碱酯酶活性很有前景的PET显像剂。

7.阿片受体显像剂　阿片受体（opiate receptor）广泛分布于中枢和外周神经系统、内分泌系统及胃肠道的嗜铬细胞。阿片受体分为μ、δ、χ、ε等亚型，与疼痛、呼吸、体温、调节、运动行为、精神活动等生理功能有关。用于PET显像的阿片受体显像剂主要有11C-卡芬太尼（11C-carfentanil）、11C-diprenorphine及18F-cyclofoxy等。11C-carfentanil可特异地与μ-阿片受体结合，11C-diprenorphine选择性不如11C-carfentanil，但它除结合μ-阿片受体外还可以结合其他亚型阿片受体，而18F-cyclofoxy是一种无选择性的阿片受体拮抗药。将diprenorphine进行结构改造，可以合成与阿片受体有较强亲和力的显像剂18F-FPND，18F-FPND是一种较有前景的阿片受体显像剂。

8.甾体激素受体显像剂　雌激素和孕激素受体的检测对乳腺癌的预后和治疗非常重要。18F-fluoroethylnorprogesterone（18F-FENP）对雌激素受体有很高的亲和力，但特异性差，不适于孕激素受体PET显像。雌激素受体（estrogen receptor）是第一个被证实的甾体激素受体，在肿瘤防治中得到人们充分的重视。近年来，这方面研究主要集中于雌激素受体显像剂的研究，该类显像剂主要有18F-17β-雌二醇（18F-FES）、18F-fluoromoxestrol、18F-FMOX等。18F-FES对雌激素受体有高亲和性和特异性，是一种较好的受体显像剂，已用于乳腺癌原发灶和转移灶的显像及疗效监测等。

雄激素受体的监测对前列腺癌的早期发现及预后评价非常重要。与雄激素受体特异性结合的配体可选择性聚集在前列腺中。因此，正电子发射核素标记配体可用于前列腺癌PET显像。这类显像剂主要为18F标记配体，包括16β（或α）-fluoro-mibolerone[16β（或α）-氟代米勃酮]、16β（或α）-fluoro-7α-methyl-19-nortestoslterone[16β（或α）-氟代-7α-甲基-19-降睾丸甾酮]、20-fluoro-metribolone（20-氟代美曲勃龙）、20-fluoro-mibolerone（20-氟代米勃酮）、17β-fluoro-androstan-3-one、3，3-difluoro-androstan-17β-fluoro-DHT及F-DHT（氟代雄诺龙）等，其中后两者是最近研究成功的很有前景的显像剂。

9.σ受体显像剂　σ受体（σ receptor）存在于中枢神经系统、肝脏、肾脏、肾上腺和垂体等内分泌腺体，可分为σ1受体和σ2受体，能够调控多巴胺能和儿茶酚胺能系统的神经受体。在黑色素瘤、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌及非小细胞肺癌等恶性肿瘤中有过度表达，可用于上述肿瘤显像。显像剂有18F-α-4-（fluorophenyl）-5-fluoro-2-pyrimidinyl）-1-piperazine-butanol和18F-1-（3-氟丙基）-4-（4-腈基苯氧基甲基）哌啶[18F-1-（3-fluoropropyl）-4-（4-cyanophenoxy methyl）-piperidine，18F-FPS，后者是选择性σ1受体显像剂，已用于脑σ1受体密度的定量测定。临床前研究表明N-（n-ben-zylpiperidin-4-yl）-2-18F-fluorobenzamide对σ1受体和σ2受体都有高的亲和力，可用于心、肺、肾、脑和胰腺的σ受体显像，18F-SA5845[1-（4-2-18F-fluoroethoxy-3-methoxyphenyethyl）-4-（3-（4-fluorophenyl）-propyl）piperazine]与σ1受体有高度选择性结合，PET显像可用于肿瘤分期。有试验表明18F标记的苯甲酰胺系列衍生物在大鼠脑内分布显示纹状体和海马有显著放射性摄取。

10.多肽、蛋白质类显像剂　多肽（peptides）、蛋白质（proteins）类显像剂在核医学显像中占有非常重要的地位，特别是小分子多肽显像剂近年来备受人们重视，这些显像剂在肿瘤显像中具有具独特作用。用正电子发射核素标记多肽蛋白质类药物可以实现特异性放射免疫PET显像和多肽受体PET显像，这是PET药物发展的重要方向之一，其难点是标记物的制备。肽类显像剂的优点为：①体内分布特异性好；②免疫原性小；③至多含有50个氨基酸,方便易得。标记多肽蛋白质（抗体）的正电子发射核素主要有18F、64Cu、76Br及124I等，用76Br和124I可以进行直接标记，64Cu需要借助螯合剂实现标记，而18F只能通过弥补基团来实现标记，18F-SFB是最常用的弥补基团（酰化剂）。目前主要研究领域包括18F标记α-MSH（18F-α-melanocyte stimulatinghormone）或抗体片段用于黑色素瘤显像；18F标记奥曲肽类似物，如4-18F-fluorobenzoyl-octreotide和2-18F-fluoropropionyl-（D）-pheloctreotide，用于生长抑素受体阳性肿瘤显像；18F-chemotactic用于细菌感染显像，18F-galato-RGD可用于细胞粘连受体avb3表达和肿瘤治疗过程中的avb3受体变化的定量。此外，76Br标记抗CEA抗体、18F标记抗dsFv片段、124I标记CDR-A33单抗及64Cu标记单抗1A3等已用于肿瘤实验研究。这些研究为多肽蛋白质类显像剂进一步临床应用奠定了基础。

11.基因表达类显像剂　基因治疗（gene therapy）是治疗肿瘤最有希望的新方法，但是，困扰基因治疗的难点是人体内基因表达缺乏有效的监测方法，PET显像在这方面显示巨大的潜力。基因表达（gene expression）PET显像主要包括反义（antisense）PET显像和报告基因表达（reporter gene expression）PET显像两种方法，反义PET显像是一种内源性基因表达显像，在这两种方法中尤为重要，但反义显像难度更大。

由于正电子核素半衰期短及标记寡核苷酸技术难度大等原因，造成内源性基因的反义PET显像不如报告基因表达PET显像发展迅速。尽管目前已能实现用18F和11C标记寡核苷酸，但合成的标记寡核苷酸放化产率和比活度均较低，且体内显像很复杂，反义PET显像发展到临床应用水平仍很困难，此研究仍处于实验研究阶段。

报告基因表达显像又称转基因表达显像，其发展远比反义PET显像迅速。该显像必须具备两个基本要素，即PET报告基因和PET报告探针。PET报告探针常用的标记正电子发射放射性核素为124I和18F，其中以18F最为常用。报告基因PET显像技术分为两类：一类是酶介导报告基因与报告探针PKI显像系统；另一类是受体介导报告基因与报告探针PET显像系统。对于酶介导PET显像系统，其报告基因表达的蛋白质产物是一种酶，报告探针是正电子发射放射性核素标记的酶底物，目前主要研究的PET报告基因是胞核嘧啶脱胺酶和单纯疱疹病毒1型胸腺嘧啶激酶（HSV1-tk）。胞核嘧啶脱胺酶报告基因表达机制为脱胺作用，但该类显像剂应用有限。HSV1-tk报告基因表达机制为磷酸化作用，其标记底物分为两类，即尿嘧啶核苷衍生物和无环鸟苷衍生物。用于PET显像的标记尿嘧啶核苷衍生物很少，主要是5-124I-2'-fluoro-2'-deoxy-1-β-D-arabinofuranosyl-5-iodouracil（124I-FIAU）。标记无环鸟苷衍生物较多，主要有18-18F-fluoroacyclovir（18F-FACV）、8-18F-fluoroganciclovir（18F-FGCV）、8-18F-fluoro-9-[4-hydroxy-3-（hydroxy-methyl）-1-butyl]-guanine（18F-FPCV）、9-[（3-18F-l-hydroxy-2-propoxy）methyl]-guanine（18F-FHPG）和9-（4-18F-3-hydroxy-methylbutyl）-guanine（18F-FHBG）等。上述显像剂以18F-FHPG、18F-FHBG和124I-FIAU最有发展前景，其中后两者已开始用于临床研究。对于受体介导PET显像系统，其报告基因表达的蛋白质是一种受体，报告探针是正电子放射性核素标记的配体。其作用机制是受体-配体间的作用，经基因转导可明显提高靶细胞特异性受体的表达。目前，研究最多的是多巴胺D2受体（D2R）报告基因，有望用于D2受体报告基因PET显像的配体有11C-raclopride、11C-N-methylspiperone（11C-MSP）和18F-fluoroethylspiperone（18F-FESP）等，它们已用于动物和人体的受体显像研究，但其在报告基因表达显像应用方而仍处于动物实验研究阶段，且目前文献报道甚少。D2R与18F-FKSP系统是用于D2R报告基因表达PET显像的唯一例子。重复、无创伤的报告基因表达PET显像可用于动物和人体内基因表达的监测、活体动物和人体器官或细胞移植的监测及转基因动物基因表达调控的监测，也可用于活体靶基因表达的定量研究，但主要还是用于基因治疗效果的监测。

除以上结合型显像剂外，单胺转运蛋白显像剂（如11C-DTBZ）、组胺受体显像剂（如11C-doxepin和11C-pyrilamine）、乙酰胆碱能转运蛋白显像剂（如FBT）、兴奋性氨基酸受体显像剂（如18F-MEM）及多药耐药基因显像剂（如11C-秋水仙碱）等也具有一定发展前景，尚有显像剂正处于研究之中。