使用[18F]氟脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（FDG-PET/CT）定量评估动脉粥样硬化斑块活性与血管炎症

摘要

迫切需要无创地识别动脉粥样硬化，本文展示了如何利用FDG-PET/CT来检测和量化动脉粥样硬化斑块的活性及血管炎症。

摘要

动脉粥样硬化的传统无创成像方式，如冠状动脉钙化（CAC）¹和颈动脉内膜中层厚度（C-IMT）²，可提供有关疾病负荷的信息。然而，尽管CAC^3-5和C-IMT^2,6已有多项验证研究，这些成像方式并不能准确评估斑块特征^7,8，而斑块的组成成分及其炎症状态决定了其稳定性，从而影响临床事件的风险^9-13。

利用正电子发射断层扫描（PET）/计算机断层扫描（CT）进行 [¹⁸F]-2-氟-2-脱氧-D-葡萄糖（FDG）成像已在肿瘤代谢研究中得到广泛探讨^14,15。采用动物模型及人类免疫组织化学的研究表明，FDG-PET/CT 对检测巨噬细胞活性具有极高的敏感性¹⁶，而巨噬细胞活性是血管壁细胞炎症的重要来源。最近，我们^17,18 及其他研究者已证实，FDG-PET/CT 能够对大中型动脉粥样硬化斑块的炎症活性进行高度精确且新颖的测量^9,16,19,20。与其他影像学方法相比，FDG-PET/CT 研究具有诸多优势：1）高对比度分辨率；2）可对斑块体积和代谢活性进行定量，从而实现多模态动脉粥样硬化斑块定量分析；3）具备动态、实时的体内成像能力；4）操作者依赖性极低。最后，FDG-PET/CT 检测到的血管炎症已被证明可独立于传统危险因素预测心血管（CV）事件^21,22，并且与动脉粥样硬化的总体负担密切相关²³。FDG-PET/CT 所测得的斑块活性会受到已知有益的心血管干预措施的影响，例如短期（12 周）他汀类药物治疗²⁴ 以及长期（16 个月）治疗性生活方式改变²⁵。

目前，量化动脉粥样硬化斑块中氟脱氧葡萄糖（FDG）摄取的方法涉及测量目标动脉和静脉血池的标准摄取值（SUV），以计算靶/本底比值（TBR），该比值通过将动脉SUV除以静脉血池SUV获得。该方法已被证明在时间上具有稳定且可重复的表型，对血管炎症的检测具有高敏感性，并且具有良好的观察者间和观察者内可靠性²⁶。本文介绍了我们在患者准备、图像采集以及使用SUV、TBR和一种称为代谢容积乘积（MVP）的全局参数对动脉粥样硬化斑块活性和血管炎症进行定量分析的方法。这些方法可用于以一致的方式评估各种研究样本中的血管炎症，我们已在多项前期研究中展示了其应用^9,20,27,28。

方案

1. 患者准备与图像获取

1. 在 PET/CT 扫描仪上至少预约一小时的成像时段，最好选择具备飞行时间（time-of-flight）功能的设备以提高图像质量。在我们机构，使用的是 Gemini TF 扫描仪，这是飞利浦医疗系统公司最新的 PET/CT 系统，结合了基于 LYSO 探测器的 PET 扫描仪与 16 层 Brilliance CT 系统。
2. 要求受试者在进行 FDG-PET/CT 扫描前禁食 8 小时。通过指尖采血检测空腹血清葡萄糖（FSG）水平，确保在注射 FDG 前血清葡萄糖 < 200 mg/dL。这可确保体内葡萄糖不会与 FDG 竞争。
3. 若空腹血清葡萄糖 < 200 mg/dL，则置入不小于 20 号的静脉（IV）导管，用于静脉注射放射性示踪剂（FDG）。按约 5.2 MBq/kg 的剂量给予 FDG。
4. 静脉注射 FDG 约 60 分钟后，对全身进行低剂量 CT 成像。随后采集从颅顶至足趾的 PET 发射图像。对于第 1.1) 条中列出的特定 PET/CT 系统，图像重建通常采用列表模式最大似然期望最大化（ML-EM）算法，包含 33 个有序子集和 3 次迭代，系统模型中包含飞行时间信息以及归一化、衰减、随机符合和散射校正。经重新缩放的低剂量 CT 图像被自动用于 PET 图像的衰减校正，与仅使用 PET 设备时采用的外部放射源衰减校正相比，可缩短检查时间并提高图像质量。

讨论

本文所述方法操作简便，可提供有关临床重要动脉床中动脉粥样硬化斑块活性和血管炎症的有用信息。该分析方法有几个重要特点需要强调：1）我们使用一台高质量的PET/CT扫描仪，配备16排探测器，并具备飞行时间（time of flight）功能；2）我们采用两名经验丰富的观察者进行测量，且观察者对临床信息设盲，以确保定量数据的一致性；3）我们同时描述了四种具有信息量的定量结果。我们建议至少测量动脉平均SUV和静脉血平均SUV，以便计算TBR。我们认为，MVP作为一种新型定量参数，也将成为评估动脉粥样硬化斑块活性和血管炎症的重要指标，因为它通过整合结构和分子测量实现了对疾病负荷的全局量化。SUV和TBR无法反映动脉粥样硬化血管疾病中观察到的结构变化，而MVP可以。此外，MVP允许对感兴趣血管获取的多个测量值进行汇总，用于整体评估。

鉴于PET/CT具有高灵敏度、高对比分辨率、定量特性以及能够提供代谢与解剖信息的结合，它非常适用于评估针对这些结局进行治疗干预的短期和长期效果。未来的研究应进一步探讨除他汀类治疗外，标准及新型治疗方法对PET/CT所测得的血管炎症的影响，以及对其他与过量动脉粥样硬.......