前期调糖对冠心病患者18F-FDG PET心肌代谢显像图像质量的影响

尹 亮，岳建兰，黄世明，张 庆，刘 菲，王秋菊，林志春

冠状动脉粥样硬化性心脏病(coronary heart disease，CHD，简称冠心病)死亡率逐年增高。氟-18标记脱氧葡萄糖(18F-FDG)心肌代谢显像是无创性评价CHD患者心肌梗死后心肌存活的最有效手段之一。该检查的主要难点在于如何让心肌摄取FDG从而获得高质量的图像信息，尤其是对于合并糖尿病(diabetes mellitus，DM)的患者，心肌摄取18F-FDG常常不甚理想。口服葡萄糖+静脉注射胰岛素法是目前临床应用最多的方法[1,2]，前期调糖是显像成功的关键。本研究总结了本科近年来CHD患者18F-FDG PET心肌代谢显像前调糖情况对图像质量的影响，拟为临床提供经验及参考。

1 对象与方法

1.1 对象 回顾性分析2015-04至2020-07于我科就诊拟行搭桥术前检查的CHD患者131例，年龄33～79岁，平均(61.1±9.3)岁，其中男121例，女10例。131例中，68例为DM患者，63例为非DM患者。入选标准：空腹完成口服葡萄糖+静脉注射胰岛素法调节血糖，且完成18F-FDG PET心肌代谢显像的CHD患者。排除非空腹行18F-FDG PET心肌代谢显像的患者。所有患者在显像前停用硝酸酯类药物及各类降糖药12 h以上。所有患者均签署知情同意书。

1.2 调节血糖方法 结合指南采用空腹口服葡萄糖+静脉注射胰岛素法调糖。患者空腹8 h以上，应用自动血糖仪(美国拜安康Contour TS)及配套血糖试纸(葡萄糖脱氢酶法)，测量其空腹血糖(Fast Blood Glucose，FBG)浓度(mmol/L)，并根据血糖浓度口服葡萄糖(36.7±22.8)g，范围5～100 g(中国大冢制药有限公司，规格：20 ml/10 g支)。45～60 min再次测量血糖，根据峰值血糖(peak blood glucose，PBG)浓度，给予一定剂量胰岛素(江苏万邦生化医药集团有限责任公司，规格：10 ml/400 U),每隔30～50 min测量血糖浓度，并根据血糖浓度分次给予胰岛素，分1～4次静脉给予总计(1～23)U胰岛素，平均(6.9±4.7)U，直至血糖浓度较PBG浓度下降至少1 mmol/L以上，随后静脉注射(203.5～388.5)MBq18F-FDG(南京江源安迪科技股份有限公司提供)，平均(296.0±32.4)MBq，并记录注射18F-FDG时的末次血糖浓度，以BG注射表示。血糖差值为PBG与BG注射的差值，表示为BG差=PBG-BG注射。患者使用的胰岛素与高糖量比值用“胰岛素/高糖”表示。

1.3 显像方法 显像仪器为美国GE公司Discovery STE16型PET/CT。注射18F-FDG后45～65 min显像，图像采集时间为12 min，每个心动周期采集8帧图像，矩阵128×128，放大倍数1.0。采用有序子集最大期望值迭代法对PET图像进行重建(迭代2次，子集数为21)，通过XELERIS 2.1220后处理工作站的Myovation或ECToolbox软件包获得左心室心肌的短轴、垂直长轴和水平长轴断层图像。

1.4 图像评定 由两位有经验的核医学医师应用盲法评定图像质量，采用评分法[3]。0分：心肌不摄取18F-FDG，心肌未显影；1分：心肌仅少量摄取18F-FDG，心肌显影不清，无法进行诊断；2分：心肌摄取18F-FDG不理想，放射性本底较高，但能够进行诊断；3分：心肌摄取18F-FDG满意，图像清晰。0～1分为显像失败，2分为图像质量一般，3分为图像质量佳。

2 结 果

2.1 血糖及胰岛素情况 131例CHD患者，FBG浓度(6.80±1.83)mmol/L，PBG浓度(11.25±2.06)mmol/L，BG注射浓度(7.41±1.38)mmol/L，BG差(3.85±2.15)mmol/L，口服高糖量(36.73±22.76)g，胰岛素用量(6.85±4.67)U。

2.2 图像质量情况 本研究中图像质量评分为1分者1例，2分者38例，3分者92例，无0分图像。评分为2分及3分的心肌代谢图像见图1。2分及以上者表示显像成功，成功率达99.2%(130/131)。1例不成功者其2型糖尿病史长达25年，长期不规律服用各类降糖药及间断自用多种胰岛素，血糖极不稳定。

图1 CHD患者18F-FDG PET心肌代谢显像图

2.3 合并和不合并DM患者图像质量分析 由于图像质量评分为1分(显像失败)的仅有1例，故不纳入分析。将剩余评分为2分的38例及评分为3分的92例患者按照是否合并DM进行分析，结果显示不合并DM的患者出现图像质量3分的可能性高于合并DM的患者(表1)，差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 冠心病患者合并和不合并DM对图像质量的影响 (n；%)

2.4 血糖水平、高糖及胰岛素用量对图像质量的影响 通过对图像质量评分2分和3分患者的FBG、PBG、BG注射、BG差进行两独立样本t检验，发现FBG和BG注射较低者更易获得高质量的图像，差异有统计学意义(P<0.05)，而PBG和BG差对图像质量无明显影响(表2)。区分是否合并DM，分别对两组患者的胰岛素/高糖进行两独立样本t检验，发现不合并DM组的患者胰岛素/高糖对图像质量无明显影响，而合并DM组患者的胰岛素/高糖在不同图像质量组间有差异，图像质量更好组(评分3分)的胰岛素/高糖比值更高，差异有统计学意义(P<0.05，表3)。

表2 冠心病患者血糖水平对图像质量的影响

表3 冠心病合并DM患者高糖及胰岛素用量对图像质量的影响

3 讨 论

冠状动脉血运重建术是治疗CHD的有效手段，但没有一定数量存活心肌的患者不仅不能从中获益，反而可能死于手术风险，故术前检测存活心肌数量是决定治疗方案的关键因素之一。18F-FDG PET心肌代谢显像是影像学评估CHD患者心肌存活的“金标准”[4]，对接受再血管化治疗的患者有十分重要的预后预测价值，可为临床诊疗方案的制定提供重要依据[5]。目前采用的调糖法有高胰岛素葡萄糖钳夹法[6]、口服葡萄糖+胰岛素法或口服氧甲吡嗪法[7]促进心肌细胞摄取18F-FDG。口服葡萄糖+静脉注射胰岛素法是目前常用的方法，但心肌摄取18F-FDG常不理想，图像质量不佳，尤其对于合并DM的患者，心肌甚至无18F-FDG摄取而不显影。因此，规范化的调糖流程是获得高质量图像及准确评估存活心肌的先决条件。

参与人体心肌细胞能量代谢的底物主要包括游离脂肪酸、葡萄糖、丙酮酸、乳酸和氨基酸等，其中游离脂肪酸和葡萄糖是心肌能量代谢的主要底物，底物选择的过程是动态的，很大程度上取决于底物的可用性、氧浓度和心肌负荷[8]。为提高心肌对18F-FDG 的摄取，多采取改变心肌细胞能量代谢底物环境的相关措施。空腹状态下，游离脂肪酸是心肌的主要能量代谢底物[9]，在糖负荷状态下，血中葡萄糖和胰岛素水平升高，脂肪酸浓度下降，心肌则以葡萄糖为主要能量底物[10]。胰岛素是调节心肌糖代谢最重要的激素，2型DM患者存在胰岛素抵抗和(或)分泌不足导致机体能量代谢紊乱，使心肌细胞能量代谢的转换存在异常，心肌细胞不能由脂肪酸代谢转换为糖代谢，心肌葡萄糖摄取率降低，18F-FDG显像差。本研究结果显示相对于合并DM的患者，不合并DM的患者易获得更高质量的图像，也间接说明DM患者心肌细胞能量代谢的转换机制存在异常。有研究显示，通过改善胰岛素抵抗、补充胰岛素可增加心肌对葡萄糖的摄取量，以提高图像质量[3]。

已有研究结果显示口服葡萄糖+胰岛素法可促进心肌细胞摄取18F-FDG[6]，其图像质量明显高于单纯糖负荷[11-13]和未行葡萄糖负荷组的图像质量[14]。本研究显示，患者FBG对图像质量有影响，最终获得高质量图像患者的FBG相对更低，而FBG较低者多为不合并DM的患者或DM相对较轻的患者，与临床实际情况相符。PBG水平和BG差对最终图像质量无明显影响。有研究显示，糖负荷和胰岛素水平决定了PET/CT的图像质量[15]。本研究发现CHD不合并DM组的患者胰岛素/高糖比值对图像质量无明显影响，而合并DM组患者的胰岛素/高糖比值越高者图像质量也更佳，提示合并DM的患者为获得更佳的图像质量，需使用相对更高剂量的胰岛素和更低剂量的高糖。

目前，有研究结果显示BG注射为(7.9～8.8)mmol/L时是注射18F-FDG的最佳时机[14,16]。而本研究显示，BG注射约(7.12±1.31)mmol/L时较(8.09±1.33)mmol/L时图像质量更佳。李婷等[15]采用小型猪实验也发现BG注射为(6.23±1.79)mmol/L的图像质量较佳，这说明在临床实际操作中可以适当降低注射18F-FDG前的末次血糖水平。

综上所述，要增加心肌对18F-FDG的摄取，保证图像质量，提高显像成功率，调节血糖是关键。目前国内没有统一调节血糖浓度的方法，口服葡萄糖+静脉注射胰岛素法是一种行之有效的方法，可以使 90% 以上的显像符合诊断要求，值得推广应用。