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第4节 PET/CT心肌代谢显像
正电子发射型计算机断层显像(PET)与检测单光子的SPECT不同,主要用来检测发射正电子的核素,如 11C、 13N、 18F等,由于这些核素是组成人体组织的元素,故可标记人体所需的代谢底物,如葡萄糖、脂肪酸、氨基酸等。在不同条件下应用相应的标记药物进行代谢显像,了解心肌的代谢状态,从而用于心脏疾病的诊断和心肌细胞存活的判断。PET/CT则可通过CT进行透射扫描和衰减校正,提高检查速度,并且进行解剖定位。
一、基本原理
葡萄糖是心肌工作的重要能量来源物质,用 18F标记的脱氧葡萄糖( 18F-deoxyglucose, 18F-FDG)是当前最常用和最重要的葡萄糖代谢显像剂。心肌葡萄糖代谢显像的独特之处在于能定量代谢过程。 18F-FDG的结构类似于葡萄糖,与葡萄糖不同的是,在己糖激酶作用下经磷酸化后,不再参与进一步的代谢过程,而滞留在心肌细胞内,因此可以应用PET进行心肌代谢显像。
二、适应证
1.估计心肌细胞活性;
2.急性缺血综合征的评价:心肌顿抑与心肌梗死后可挽救心肌的估计;
3.心肌缺血治疗(如冠脉搭桥术、血管成形术及溶栓治疗)效果的评价;
4.心肌病和心肌炎的辅助诊断等。
三、显像剂
18F-FDG由加速器生成,半衰期为110分钟,是应用最广泛的心肌葡萄糖代谢显像剂。葡萄糖和脂肪酸是心肌细胞代谢的重要能量底物。在正常情况下,心脏的主要能量代谢底物为脂肪酸,但当各种原因引起血浆脂肪酸浓度降低时,葡萄糖的氧化利用则成为心脏的主要能量来源。正常人禁食状态下,脂肪酸是心脏的主要能量来源,心肌摄取 18F-FDG减少,显像不清,而脂肪酸代谢显像则清晰;在葡萄糖负荷下(进餐后),血浆葡萄糖和胰岛素水平上升,血浆脂肪酸水平减低,则心脏主要利用葡萄糖作为能源物质,因此,心肌葡萄糖代谢显像清晰。禁食和运动状态下,缺血心肌可摄取 18F-FDG,而正常和坏死心肌则不摄取。而在葡萄糖负荷下,正常和缺血心肌都摄取 18F-FDG。
四、显像方法
1.注射显像剂前禁食至少12小时,检查前避免服用咖啡类饮料,测定空腹血葡萄糖水平,若<8.3mmol/L(150mg/dl),患者口服葡萄糖20~50g;如糖尿病患者血糖水平较高,可用胰岛素将血糖控制在6.66~8.88mmol/L(120~160mg/dl),有利于提高血浆葡萄糖浓度和胰岛素水平,促使心肌充分摄取 18F-FDG。
2.注射 18F-FDG(5~10mCi),60分钟后进行图像采集。
3.先进行CT透射扫描和衰减校正,通过预扫描确定心脏位置和扫描范围。随后进行PET采集,三维模式采集,扫描时间10~15分钟。
4.PET采集的原始数据用有序子集最大期望值迭代(OSEM)法重建,心脏断层重建获得短轴、水平长轴和垂直长轴图像。
五、结果判读及检查意义
临床上, 18F-FDG心肌葡萄糖代谢一般与静息心肌灌注显像结合应用。在心肌灌注减低节段,葡萄糖负荷后 18F-FDG PET/CT显像显示相应节段 18F-FDG摄取正常或相对增加(灌注-代谢不匹配,图3-4),提示心肌缺血但仍然存活;反之,相应节段 18F-FDG摄取减低和血流灌注呈固定缺损(灌注-代谢匹配,图3-5)提示心肌细胞没有活性。在缺血过程中,能量的产生由游离脂肪酸的氧化转变为葡萄糖,葡萄糖成为心脏能量的主要来源,故其葡萄糖利用率增加,缺血区 18F-FDG摄取增高。而在不可逆损伤的心肌节段,组织中葡萄糖的利用与血流量呈平行性降低,因而, 18F-FDG显像可有效地鉴别低血流灌注状态但仍存活的冬眠心肌组织与不可逆性损害的心肌组织。
图3-4 99mTc-MIBI静息心肌灌注SPECT/ 18F-FDG代谢PET显像显示:左心室前壁、心尖心肌灌注-代谢不匹配,表明心肌存活
图3-5 99mTc-MIBI静息心肌灌注SPECT/ 18F-FDG代谢PET显像显示:左心室心尖部、前壁、间隔部、下壁心尖段和中段、侧壁心尖段灌注-代谢匹配,表明心肌无存活
心肌梗死心室功能受损的患者,在进行冠状动脉血管重建术前,判断心肌存活非常必要。如果局部有明显的存活心肌,进行冠状动脉血管重建手术后,可明显改善冠心病患者心脏的局部、整体功能及长期预后,这类患者适合行冠状动脉再血管化手术。如果梗死部位无存活心肌或极少量的存活心肌,手术的危险性很大,术后心脏功能得不到改善,患者的预后差,该类患者不适合进行再血管化手术。
六、注意事项
1.糖尿病患者,即使在常规胰岛素或口服降糖药的情况下,在有或无葡萄糖负荷时存活心肌都可能出现不摄取FDG的现象。在注射 18F-FDG前2小时,口服阿昔莫司(氧甲吡嗪)的方法可改善大部分糖尿病患者心肌显像的图像质量。
2.急性心肌梗死早期,梗死心肌部位也可摄取FDG。近期的研究显示,在空腹 18F-FDG PET显像中,心肌梗死部位摄取 8F-FDG是心肌损伤的炎症反应。
因此,心肌存活的判断最好结合患者心肌血流灌注显像(如 99mTc-MIBI SPECT)综合分析。另外,在急性心肌梗死早期不适宜进行 18F-FDG PET-CT心肌存活评价。
(孙晓昕)