Name: 动脉粥样硬化斑块的活动和血管炎症的定量使用 18 F ，氟正电子发射断层扫描/电脑断层扫描（FDG-PET/CT） (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-05-02T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 2 s
Description: 了解使用FDG-PET/CT技术检测和定量人体大中型动脉粥样硬化斑块活动及血管炎症的非侵入性方法。该技术可全面评估动脉粥样硬化负担，为心血管疾病的早期诊断和治疗策略提供重要依据。

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NNM 受美国银屑病基金会资助，资助编号为 NHLBI 5K23HL97151-3 和 HL111293。JMG 受 NHLBI R01 HL089744 和 R01 HL111293 资助。

1. 患者准备与图像获取
<ol>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
	<li>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。</li>
</ol>
2. PET 图像定性评估
<ol>
	<li>使用低剂量非增强CT图像进行PET重建的轴向、矢状和冠状位图像解读，无论是否进行衰减校正，均用于对感兴趣血管结构进行空间界定，以及精确定位PET图像上显示的放射性示踪剂摄取增高区域的解剖位置。</li>
</ol>
3. PET 图像定量评估
<ol>
	<li>在对图像进行定性评估后，确定分界以将主动脉划分为以下部分：升主动脉、主动脉弓、降胸主动脉、肾上腹主动脉和肾下腹主动脉。为简化起见，主动脉弓可定义为在横断图像上从头侧向尾侧移动时呈现为连续节段的胸主动脉部分，此时胸主动脉的升部与降部在图像上不相连。腹腔干动脉的起始处可作为降胸主动脉与腹主动脉之间的解剖标志，而肾动脉则作为腹主动脉肾上段与肾下段之间的解剖标志。</li>
	<li>通过在配准后的横断面 PET/CT 图像上感兴趣动脉所经过的层面围绕每条目标动脉放置感兴趣区域（ROI），测量腿部和颈部动脉的氟脱氧葡萄糖（FDG）摄取（作为动脉炎症的指标）。对于主动脉，从最上方的主动脉层面开始，仔细绘制每个 ROI，使其包含该层面内全部的 FDG 摄取区域，同时避免包含周围其他具有较高放射性示踪剂摄取的组织（图 1）。此图像取自我们关于衰老与动脉粥样硬化研究中的一位患者20。</li>
	<li>接下来，使用专用的 PET/CT 图像分析软件计算每层的标准化摄取值（SUV）[本机构采用 Philips Healthcare（美国博瑟尔）的 Extended Brilliance Workstation]，测量每个 ROI 的最大和平均标准化摄取值（SUV）（图 2）。此图像取自我们关于衰老与动脉粥样硬化研究中的一位患者20。</li>
	<li>对穿过目标动脉的 PET 扫描层面，以固定间隔（例如每 5–20 mm）重复上述操作。由于个体体型和解剖结构的差异，不同受试者所需的总层数会有所不同。</li>
	<li>在腹部定位下腔静脉（IVC），确保至少可观察到 6–8 个连续层面。在每个横断层面围绕 IVC 放置 ROI，获得至少 8 个静脉平均 SUV 测量值，用于后续描述的组织与背景比值（TBR）计算。</li>
</ol>
4. 成像结果计算
<ol>
	<li>对所有穿过动脉（如颈动脉）或目标动脉节段（如升主动脉、主动脉弓、降胸主动脉、肾上腹主动脉、肾下腹主动脉）的切片，取其平均动脉切片SUV值（使用平均值和最大值），以生成每个目标动脉或动脉节段的平均SUV和最大SUV测量值。这些参数可作为评估特定动脉或动脉节段内动脉粥样硬化平均负荷的一项结局指标。记录从各切片测量中获得的SUV标准差，用于统计分析。</li>
	<li>接下来，将目标动脉或动脉节段的平均SUV除以步骤3.4中获得的静脉平均SUV，以进行归一化处理。所得结果为动脉或动脉节段的靶本比（TBR）值，作为评估动脉粥样硬化斑块活性的另一项结局指标。</li>
	<li>最后，为了解目标动脉或动脉节段内动脉粥样硬化疾病的总体负荷，将每一层切片ROI所得的动脉平均SUV乘以该切片ROI的体积（通过ROI面积乘以切片厚度计算），并对所有穿过该动脉或动脉节段的切片求和。由此得到动脉或动脉节段的平均代谢-容积乘积（MVP），作为评估斑块活性与负荷的第三项结局指标。需注意的是，血管中无代谢活性的区域对MVP的贡献极小，因此该参数仍可有效反映活性斑块的情况。</li>
	<li>若将4.3中列出的各主动脉切片平均MVP在所有穿过主动脉的切片上进行累加，所得结果即为全身炎症负荷（GIB），可作为评估主动脉内动脉粥样硬化斑块活性及动脉粥样硬化程度的第四项结局指标。</li>
</ol>
在一项正在进行的银屑病研究18中，来自单个患者的这四项结局指标的示例数值如表1所示。
5. 典型结果
下表显示了通过FDG-PET/CT在一名银屑病患者中检测动脉粥样硬化斑块活性和血管炎症的各种结果评估方法。
<table border="1">
	<tbody>
		<tr>
			<td>动脉节段（切片数量）</td>
			<td>SUV均值（标准差）</td>
			<td>TBR（标准差）</td>
			<td>MVP（标准差）</td>
			<td>GIB（标准差）</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>升主动脉（n=8）</td>
			<td>1.43 (0.24)</td>
			<td>1.31 (0.18)</td>
			<td>5.68 (3.08)</td>
			<td>53.99 (19.50)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>主动脉弓（n=5）</td>
			<td>1.38 (0.25)</td>
			<td>1.30 (0.22)</td>
			<td>8.88 (4.94)</td>
			<td>59.85 (18.66)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>降胸主动脉（n=20）</td>
			<td>1.42 (0.20)</td>
			<td>1.29 (0.19)</td>
			<td>3.11 (0.98)</td>
			<td>125.66 (53.11)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>腹主动脉肾上段（n=29）</td>
			<td>1.40 (0.19)</td>
			<td>1.26 (0.17)</td>
			<td>2.37 (0.66)</td>
			<td>50.75 (17.64)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>腹主动脉肾下段（n=26）</td>
			<td>1.38 (0.21)</td>
			<td>1.20 (0.16)</td>
			<td>1.72 (0.54)</td>
			<td>45.80 (10.86)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
<img alt="核医学成像，示意图，各种身体扫描，诊断分析，比较研究。" src="/files/ftp_upload/3777/3777fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 1"> 
图 1. PET 图像。本研究中一位患者在衰老与动脉粥样硬化研究中的系列代表性初始 PET 重建图像结果20，显示了 FDG 在以下部位的摄取：A）髂动脉和股动脉；B）腘动脉；C）腹主动脉；D）主动脉弓。
<img alt="显示SUV测量值的CT扫描示意图，突出医学诊断中的区域分析。" src="/files/ftp_upload/3777/3777fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图2"> 
图2. 感兴趣区域（ROI）的放置。 显示的是本研究中一位受试者在胸降主动脉近端水平的横断面融合FDG-PET/CT图像20。将感兴趣区域（ROI）置于胸降主动脉周围，软件将计算平均SUV、最大SUV以及ROI的面积（mm2）。此为穿过该目标动脉节段的一层数据切片，该技术随后将重复应用于所有穿过主动脉各节段的切片。

<ol><li>Church, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Coronary+artery+calcium+score%2C+risk+factors%2C+and+incident+coronary+heart+disease+events%5BTitle%5D)+AND+%22Atherosclerosis%22%5BJournal%5D)">Coronary artery calcium score, risk factors, and incident coronary heart disease events.</a> Atherosclerosis. 190, 224-231 (2007).</li>
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<li>Bural, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+assessment+of+the+atherosclerotic+burden+of+the+aorta+by+combined+FDG-PET+and+CT+image+analysis%3A+a+new+concept%5BTitle%5D)+AND+%22Nucl.+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">Quantitative assessment of the atherosclerotic burden of the aorta by combined FDG-PET and CT image analysis: a new concept.</a> Nucl. Med. Biol. 33, 1037-1043 (2006).</li>
</ol>

无利益冲突声明。

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...

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

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

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CAC3-5和C-IMT2,6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。

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。

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

传统的动脉粥样硬化无创成像方式，如冠状动脉钙化（CAC）1 和颈动脉内膜中层厚度（C-IMT）2...

本实验的总体目标是检测并量化中型和大型人类动脉中的动脉粥样硬化斑块活性及血管炎症。首先对全身进行氟脱氧葡萄糖（FDG）正电子发射断层扫描-计算机断层扫描（PET-CT），从心脏至足部成像主动脉及其主要分支。然后利用配准的CT扫描图像，定性分析血管炎症的存在情况。定量分析PET扫描各层面检测到的放射性示踪剂含量，并定位感兴趣区域。随后计算用于评估血管炎症的传统和新型指标。最终，通过FDG PET CT结合定量分析，对任意特定动脉区域的动脉粥样硬化负荷进行描绘和量化。FDG PET CT 可以帮助回答血管成像领域的一些关键问题，例如治疗如何调节斑块活性，或体内血管炎症随时间如何变化？其意义还延伸到活体亚临床动脉粥样硬化的诊断，因为目前的技术尚无法实现全身实时分子成像，难以在短期内用于疗效评估。FDG PET CT 还可揭示细菌性硬化（bacteria sclerosis）的自然病程，因为它也可应用于诊断场景中。治疗与预后。与现有的CT血管造影或CT冠状动脉钙化评分等方法相比，FDG PET CT具有多项优势，且操作者依赖性极小。FDG PET CT可提供高对比度分辨率，并实现体内实时成像。通过代谢活性对全身分子成像中的斑块体积进行定量，可实现多模态动脉粥样硬化斑块的定量分析。这些因素共同有助于检测动脉粥样硬化在治疗干预后的早期变化。为确保成像质量，执行该工作的团队应具备PET扫描经验。在图像分析中，对血管结构的识别经验也同样重要。因此，最初一些人如果不知道血管解剖结构或不熟悉PET-CT影像的解读，可能会遇到困难。然而，总体而言，该方法相当直接。我们相信，对该方法的可视化演示将对有意应用此技术的人员非常有帮助。为了研究动脉粥样硬化患者，将提供一种标准化且易于使用的图像采集与分析方法。请在PET CT扫描仪上预约一个成像时段，以提高图像质量。使用具备飞行时间（time of flight）功能的扫描仪，例如Gemini TF scanner plus CT，以确保内源性葡萄糖不会与FDG放射性示踪剂发生竞争。确认患者在进行FDG PET CT扫描前已禁食八小时。现在，通过指尖采血检测空腹血清葡萄糖水平。如果空腹血糖（FSG）低于200毫克/分升，置入20号静脉留置针以注射FDG放射性示踪剂。在获取随附文稿中所述的CT和PET图像后，使用低剂量非增强CT图像定性勾画所有感兴趣的血管结构，然后在PET图像上评估是否存在相应解剖区域的放射性示踪剂摄取明显增加。同时，定性评估CT图像中是否存在明显的血管异常，例如管壁钙化或动脉瘤样扩张。首先确定分界点，将主动脉划分为若干节段。为简便起见，从升主动脉开始，识别其起源于心脏的位置，并向头侧移动。将主动脉弓定义为胸主动脉的一部分，在横断面图像上表现为升主动脉和降主动脉部分相连接的连续节段。同时确定降主动脉胸段的上端。接下来，识别

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动脉粥样硬化斑块的活动和血管炎症的定量使用[18 F]，氟正电子发射断层扫描/电脑断层扫描（FDG-PET/CT）

我们详细介绍了一种用于斑块生物学二维血管内分子成像的新型近红外荧光（NIRF）导管 体内NIRF 导管可通过检测对斑块具有高亲和力的可激活型和靶向型近红外荧光染料的存在，从而实现对炎症等关键生物过程的可视化。该导管采用符合临床标准的工程设计和功耗要求，旨在应用于人类冠状动脉。以下研究描述了一种多模态成像策略，该策略利用一种新型的 体内...

体内 近红外荧光（NIRF）血管内分子成像技术对炎症斑块的检测：一种多模态动脉粥样硬化成像方法

本文介绍了使用放射性示踪剂18F-FDG通过正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）对癌组织进行多模态成像。具有高糖酵解活性的癌组织会摄取更多的18F-FDG。...

基于FDG的PET/CT扫描：一种利用放射性示踪剂无创成像肿瘤代谢的方法

利用临床前正电子发射断层扫描结合可注射放射性探针18F-氟脱氧葡萄糖，可对大鼠脑缺血所致的脑损伤进行无创成像和研究。此外，使用包含感兴趣区域（VOI）脑模板的现代软件工具，可显著提高从这些研究中获得的定量信息。...

使用18F-FDG进行活体大鼠脑缺血的无创成像与分析

本文介绍了一种用于分析感染结核分枝杆菌（M. tuberculosis）的非人灵长类动物的18F-FDG...

分析 18FDG PET/CT 成像作为研究工具 结核分枝杆菌 非人灵长类动物的感染与治疗

通过转位蛋白18 kDa（TSPO）的正电子发射断层扫描（PET）成像，可无创地观察神经炎症在脑部疾病发生与进展过程中的动态作用。本方案描述了在缺血性脑卒中动物模型小鼠中，利用TSPO-PET结合离体（ex...

缺血性卒中小鼠模型中使用[11C]DPA-713进行神经炎症的PET成像

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使用18F-FDG PET/CT对活性人类棕色脂肪组织进行全身及局部定量分析

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一种用于研究病变生物学的人类 ex vivo 动脉粥样硬化斑块模型

了解使用FDG-PET/CT技术检测和定量人体大中型动脉粥样硬化斑块活动及血管炎症的非侵入性方法。该技术可全面评估动脉粥样硬化负担，为心血管疾病的早期诊断和治疗策略提供重要依据。

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

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