小動物PET/CT結(jié)合PMOD在心臟應用中的分析

一、背景簡述

心肌組織是動物體內(nèi)組織中消耗氧和葡萄糖較多的組織，用PET檢測正電子顯影劑在心肌的氧代謝或葡萄糖代謝可以評價心肌存活情況和供血情況，常用于血灌注、代謝和心肌存活度的研究。
目前已有廣泛的示蹤劑可用于心臟研究。實際應用時，研究者可根據(jù)采用的示蹤劑和研究流程，結(jié)合小動物PET/CT提供的動態(tài)采集功能，通過示蹤劑攝取、以及對組織灌注和葡萄糖消耗，可實現(xiàn)量化的分析，獲得心臟組織的綜合信息。

二、心臟定量分析方法簡介

目前，心肌核素斷層顯像最常用的定量分析方法是極坐標靶心圖法（polar map），該方法建立在圓周剖面分析法（circumference profile analysis）的基礎上，可以增加分析的客觀性和標準化。 
極坐標靶心圖基于短軸斷層圖像、水平長軸斷層圖像和垂直長軸斷層圖像三個方向的斷層圖像，經(jīng)過角度取向校正和擬合繪制等步驟獲得，可直觀地顯示病變心肌的位置、范圍。
 

極坐標靶心圖法在PET動態(tài)心肌血流（MBF）、心肌葡萄糖代謝率（MTGlu）等參數(shù)的定量分析上有很大的價值。通過Super Nova PET/CT選配的PMOD軟件可實現(xiàn)極坐標靶心圖的獲取和分析。

​三、心臟實例分析

1. 心肌缺血再灌注 （利用Super Nova® PET/CT進行心肌缺血再灌注研究的發(fā)表論文實例[1]）
LXRα是針對缺血性心臟疾病的一個內(nèi)源性保護受體，在心肌梗塞后發(fā)生的缺血性心臟疾病中，利用PET/CT成像技術，可以分析LXRα這一受體在心肌葡萄糖代謝中的作用。
研究者對敲除了LXRα基因的小鼠和正常小鼠分別進行左心室的結(jié)扎和缺血再灌注，來建立心梗造模（MI）；同時設置Sham組進行假手術，以進行對比分析。缺血再灌注形成的心梗模型建立4天后，對對照組（WI）和實驗組（LXRα^-/-）小鼠注射FDG，并在2小時后在Super Nova® PET/CT（平生醫(yī)療）上進行掃描，監(jiān)測存活心肌情況以及SUV值。
實驗結(jié)果顯示，所有LXRα基因敲除小鼠相對于對照組小鼠表現(xiàn)了更大的心梗范圍；利用SUV分析在兩組小鼠在心梗部分心肌中的葡萄糖攝取情況，發(fā)現(xiàn)LXRα基因敲除小鼠的左心室心肌對葡萄糖的攝取率，明顯低于對照組小鼠；比較LXRα基因敲除小鼠和對照組小鼠自身的心梗區(qū)和非心梗區(qū)，也顯示了同樣的SUV結(jié)果。這表明LXRα基因?qū)�極大的影響葡萄糖在缺血性心肌中的獲取。

2.  靜態(tài)PET掃描心臟定量分析
 

在PMOD中，利用極坐標靶心圖，可以對心臟的各區(qū)域進行定位，得到心臟組織各區(qū)域的核素分布圖。以下是一只正常大鼠在注射FDG一小時后用Super Nova® PET/CT（平生醫(yī)療）靜態(tài)掃描10分鐘得到的圖像。通過PMOD中的極坐標靶心圖分析，可獲得各心臟區(qū)域的定量結(jié)果。

 

3. 動態(tài)PET掃描心臟分析
 

結(jié)合動態(tài)采集功能，可獲得更多心肌功能的定量信息，比如MBF、MRGlu等。以下實驗，是對一正常小鼠注射FDG后，立即采用Super Nova® PET/CT設備進行時長一小時的動態(tài)PET采集，對結(jié)果圖像進行坐標取正、坐標變換等操作后，可在極坐標靶心圖中將心臟劃分為若干區(qū)域，每個區(qū)域代表心臟不同的部位，通過對PET動態(tài)時間序列中的圖像進行time curve分析，可得到心肌血流量MBF、心肌葡萄糖代謝率MRGlu等定量分析結(jié)果。
 

 
 

四、小結(jié)
 

近年來開展的動物心臟成像研究越來越多，作為心臟功能性研究的“金標準”，小動物PET/CT有著無可替代的作用�？捎糜趯π�動物心臟局部缺血和梗塞模型的糖代謝和心肌血流的研究，評價小動物心肌梗塞模型的病變范圍、心肌發(fā)育和代謝；在心肌灌注顯像中評價冠狀動脈血供的研究；在小動物心臟做功減少時的血流保護研究；以及小動物在局部缺血前保護性介入的療效研究或針對局部缺血進行的介入治療（如通過基因或蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移進行的血管再生）；利用一些神經(jīng)類受體示蹤跡，還可進行心神經(jīng)受體顯像、顯示心臟交感神經(jīng)功能狀況，等等。隨著一些新的示蹤劑以及顯像技術如¹¹C-乙酸、乏氧顯像、神經(jīng)受體顯像等正逐漸應用于心臟顯像，PET正在心臟分析領域發(fā)揮其日益重要的作用。
 

五、續(xù)
 

結(jié)合小動物PET/CT配備的心跳門控（Cardiac Gating），小動物PET/CT還可以評估心臟收縮規(guī)律，對更多心肌參數(shù)進行評測，比如左心室容量-時間曲線（LV volume/time curve），舒張末期容量（ED(end-diastolic) volume），收縮末期容量（ES(end systolic) volume），心博出量（SV(stroke volume)），射血分數(shù)（EF(ejection fraction)），節(jié)段性攝�。╯egmental uptake）等等，從而獲得對于心肌狀態(tài)和功能的更全面評價。
關于心跳門控在心臟分析中的應用將在今后文章中再做詳細介紹，敬請關注！

注釋[1]：
QingqiJi, Yichao Zhao, Ancai Yuan, Jun Pu, Ben He.Deficiency of liver-X-receptor-a reduces glucose uptake and worsenspost-myocardial infarction remodeling[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,488,(2017): 489-495;