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

本正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）图像分析方法的总体目标是研究非人灵长类动物中结核分枝杆菌感染的疾病进程及潜在治疗手段。该方法有助于解答结核病研究中的关键问题，包括感染部位随时间的变化、潜伏感染的再激活以及特定治疗方案的效果。该技术的主要优势在于，无需进行周期性动物尸检，即可实时追踪结核分枝杆菌的感染过程及治疗反应。

首先将配准好的PET/CT图像导出至相应的软件，并在软件数据库中以轴向视图打开图像。点击CT扫描图像，将窗位和窗宽调整为肺部CT模式。此时肺组织将显示为暗色，解剖结构则呈现较亮的影像，其中气道为黑色，血管系统为白色。

每次聚焦一个叶段，滚动融合的PET/CT图像以识别病灶。可通过将光标悬停在待判断结构上并上下滚动一到两个层面，以区分小病灶与血管。若该结构始终位于光标下方，则为病灶。

为测量感兴趣病灶的大小，需去除PET信号，仅保留可见的CT图像，并选择长度测量工具。滚动切片至显示病灶最大截面的层面，沿病灶最长径画一条直线。该感兴趣区域所包含的数据将表示病灶直径的毫米长度。

在窗位、窗宽和颜色查找表菜单中，选择“设置窗位”和“窗宽”，在窗位、窗宽的下拉菜单中手动设置，并在对话框中将“从”设为 0，将“到”设为 20。从鼠标按钮功能工具的下拉菜单中选择椭圆工具，滚动至病灶区域以评估组织中最致密的部分。然后在病灶周围绘制一个椭圆，以获取该区域内所有特定阈值水平的体素描述性统计信息。

为了测量全肺的氟脱氧葡萄糖（FDG）摄取活性，可在CT扫描图像上任意位置点击。在“感兴趣区域”下拉菜单中，选择“生长区域2D/3D分割”，并将下限阈值设为1024，上限阈值设为200。设置好阈值后，点击肺部内部任意位置，即可使整个层面以绿色高亮显示。

在分割参数对话框中，单击“计算”以将生长区域从一个切片扩展到整个肺部体积。接下来，单击 CT 扫描名称左侧的小图标，并将该图标拖动到 PET 扫描上。然后，选择“复制感兴趣区域”以将肺部分割结果叠加到 PET 扫描上。

为了填补肺部在PET扫描中显示为间隙的高密度区域。在“感兴趣区域”下拉菜单中，选择“画笔感兴趣区域”和“闭合”。在弹出窗口中，将滑块箭头移动至3，使框的顶部显示为“结构元素半径3”，并勾选“应用于所有同名感兴趣区域”。

根据需要手动闭合任何剩余的间隙。当 PET 扫描中整个肺部均可见时，删除肺部区域外的所有像素，打开感兴趣区域菜单并选择“设置像素值”，勾选“感兴趣区域外部”复选框，将感兴趣区域外的所有像素值设置为零。为了分离出高代谢“病变”，再次选择“设置像素值”并勾选“感兴趣区域内”复选框，点击结束框，使所有介于零到 2.3 之间的值均设为零。

为了确保仅测量疾病病变，在“感兴趣区域”菜单下，选择删除本序列中的所有感兴趣区域，并进行2D 3D分割区域生长。将下限阈值更改为2.3，上限阈值更改为100，然后滚动浏览整个PET窗口，单击任何疾病病变区域并进行计算。对每一处心脏病灶区域重复此操作后，打开“感兴趣区域”菜单，选择保存感兴趣区域，以保存整个肺部的感兴趣区域。

然后将原始数据值导出到电子表格中。为了确定“热”淋巴结中的FDG摄取情况，选中PET/CT融合图像，在工具栏中打开颜色查找表下拉框，并选择UCLA查找表设置。要围绕目标淋巴结手动绘制感兴趣区域，请单击主工具栏中鼠标功能右侧的下拉菜单，然后选择闭合多边形。

点击淋巴结边缘以确定感兴趣区域的第一个点，继续点击并勾勒组织片段，直至几乎完全包围整个淋巴结。然后双击以闭合感兴趣区域，并在单独的电子表格中记录具体的阈值。为了标准化疾病病理的FDG数据值，点击配准的PET和CT图像并滚动浏览，直到找到包含主支气管汇合处的切片为止。

使用椭圆工具在背部肌肉以及脊柱后侧和外侧的肌肉上绘制大小相近的感兴趣区域，以获得背景特异性的阈值。将共配准的PET/CT扫描图像左侧的图标拖动至PET窗口，并选择、复制这些感兴趣区域。这些感兴趣区域应出现在PET扫描图像窗口中。

在主菜单下方，选中模式复选框，并确保下拉菜单中已选择“最大强度投影”。然后确认厚层滑动标尺设置为 10，并在新的电子表格中记录两个感兴趣肌肉区域的平均特异性阈值。可对单个肉芽肿进行定性观察，包括其数量、大小和氟脱氧葡萄糖（FDG）摄取情况，以了解感染过程的整体范围。

通过随时间对图像中的肉芽肿进行计数，可以定量评估疾病的扩散情况。例如，在本项代表性实验的10只动物中，有3只发展为活动性结核病，6只发展为潜伏感染。自感染后第六周起，那些后续将发展为活动性疾病的动物，其肉芽肿数量在统计学上显著高于将发展为潜伏感染的动物。

在所有活动性感染的动物中，感染后三至六周，每个肉芽肿的FDG摄取量均有所增加。而在进入潜伏期的动物中，FDG摄取量则表现出差异，部分病灶在此期间摄取量增加、减少或保持不变。

尽管在感染后三周时，活动性感染动物与潜伏感染动物的纵隔淋巴结FDG摄取水平相似，但活动性感染动物的淋巴结在六周、八周和十二周时表现出显著更高的摄取水平。事实上，在本实验中，总肺部FDG亲和力较高的动物整体更易发生再激活，超过90%的动物表现出肺部FDG亲和力超过1×10³，或在肿瘤坏死因子中和后出现至少一个扫描可见的肺外感染灶再激活。

一旦掌握，若操作得当，根据疾病严重程度的不同，每只动物的该技术可在一至三小时内完成。在实施该过程时，需注意细节，并始终保存感兴趣的区域。完成该步骤后，可进行其他评估，例如测定免疫学和细菌学参数，以进一步探究肉芽肿大小和标准摄取值（SUV）与感染结局之间的关系。

该技术建立后，为结核病领域的研究人员在多种非人灵长类动物中评估特定治疗方法和疫苗提供了可能。观看本视频后，您应能够较好地掌握如何对结核分枝杆菌感染的非人灵长类动物进行PET/CT扫描的定性与定量评估。请务必注意，结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）的操作具有极高危险性，在对感染的非人灵长类动物进行影像学检查时，必须采取相应防护措施，例如穿戴符合生物安全三级（BSL-3）要求的个人防护装备（PPE），并严格遵循经批准的操作规程。