靜脈糖負荷聯合胰島素法調控血糖在豬18F-FDG PET/CT心肌顯像中的應用

李 婷，李劍明，盧如明

(泰達國際心血管病醫院核醫學科，天津 300457)

18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像是目前公認的評價存活心肌的“金標準”[1-2]，其聯合灌注顯像評價存活心肌對指導再血管化治療及預后判斷具有重要意義[3-6]。血糖濃度和胰島素水平是保證18F-FDG心肌顯像成功和圖像質量的關鍵，而在動物實驗18F-FDG心肌顯像中調節血糖的方法尚缺乏統一、成熟的方案。本研究建立小型豬心肌梗死模型，采用靜脈糖負荷聯合胰島素法，探討實驗豬18F-FDG PET/CT顯像中血糖調控方法，分析血糖調整中影響圖像質量的關鍵因素，為相關動物實驗研究提供借鑒。

1 材料與方法

1.1實驗動物 實驗用廣西巴馬小型豬30頭(天津市百農實驗動物繁育科技有限公司提供)，實驗動物許可證號SCXK(津)2015-0002，均為雄性，體質量20～25 kg，平均(22.50±2.32)kg。

1.2建立急性心肌梗死模型 經實驗豬耳后頸部肌肉注射陸眠寧(8 mg/kg體質量)誘導麻醉動物后，開胸暴露心臟前壁及側壁的冠狀動脈，分離左前降支(left anterior descending branch， LAD)近中段，選擇第一對角支開口部位以遠0.5～1.0 cm處結扎LAD。手術結束后于安靜避光處等待實驗動物復蘇，待其生命體征平穩后送回至飼養中心。于術后2 h對實驗動物行臍帶間充質干細胞治療。

1.3儀器與方法

1.3.1儀器及顯像劑 心肌灌注顯像采用GE Millennium VG-5 SPECT顯影儀，顯像劑采用99Tcm-MIBI(放化純度>95%，由北京原子高科股份有限公司提供)；心肌代謝顯像采用GE NM690 PET/CT掃描儀，顯像劑采用18F-FDG(放化純度>95%，由本科室回旋加速器及Tracerlab生產)；血糖測定采用羅氏自動血糖儀及配套血糖試紙。

1.3.2顯像過程 為評價造模后干細胞治療效果，于治療后第1、4周分別行一日法SPECT心肌灌注和PET/CT心肌代謝顯像。顯像當日實驗豬停飼、停飲，以耳后頸部肌肉注射陸眠寧行誘導麻醉，建立靜脈通道，以丙泊酚(5～8 ml/h)維持麻醉。局部消毒后，以無菌注射器針頭扎豬鼻取血后測定血糖濃度(基礎血糖值)，根據血糖濃度予不同劑量25%葡萄糖溶液靜脈推注(表1)。隨后經靜脈推注99Tcm-MIBI 370～555 MBq，15 min后再測血糖(二次血糖值)，據血糖濃度靜脈推注普通胰島素注射液(劑型10 ml，400 IU，表2)，隨即行SPECT顯像，采集時間10 min，結束后10 min(即胰島素注射后約20 min)，第3次測量血糖(末次血糖值)，直至血糖達7.9～8.8 mmol/L時，經靜脈注射18F-FDG 74～92.5 MBq(3.7MBq/kg體質量)，40 min后行PET/CT顯像，采用門控采集方案，三維采集，每個R-R間期采集8幀圖像，每個床位采集10 min，共采集1個床位。

表1 靜脈注射葡萄糖方案

表2 靜脈注射胰島素方案

注：當注射胰島素后末次血糖值下降不明顯時，可追加注射0.5～1.0 IU胰島素

1.4圖像處理及質量評價 采用Xeleris 3工作站重建PET/CT圖像，獲得左心室短軸、垂直長軸和水平長軸斷層圖像。由2名具有8年經驗的核醫學醫師對圖像質量進行評估，意見不同時經協商達成一致。評分標準[7]：0分，心肌不攝取FDG；1分，心肌少量攝取FDG，不能做出或嚴重影響診斷；2分，心肌基本攝取FDG，基本不影響診斷；3分，心肌完全攝取FDG，圖像完整清晰。將圖像分為優、良、差共3組：0分和1分為圖像質量差，2分為圖像質量良，3分為圖像質量優。

記錄基礎血糖值、二次血糖值及末次血糖值，計算血糖升高百分比[血糖升高百分比=(二次血糖值-基礎血糖值)/基礎血糖值×100%]和血糖下降百分比[血糖下降百分比=(二次血糖值-末次血糖值)/二次血糖值×100%]。采用Viability Cedars QPS軟件評價心肌存活情況，采用17節段心肌分布圖，獲得灌注代謝匹配性減低的心肌節段數，為無存活心肌節段[8]，計算存活心肌百分比[存活心肌百分比=(1-無存活心肌節段數/17)×100%]。采用Viability Cedars QGS軟件計算左心室射血分數(left ventricular ejected function， LVEF)。

1.5統計學分析 采用SPSS 19.0統計分析軟件。計量資料用±s表示，以單因素方差分析比較圖像質量優、良、差3組間各項參數的差異，兩兩比較采用LSD-t檢驗。以圖像質量好(圖像質量評分為2分或3分)和圖像質量差(圖像質量評分為0分或1分)為因變量，以基礎血糖值、血糖升高百分比、二次血糖值、血糖下降百分比、末次血糖值、存活心肌百分比、LVEF為協變量，采用多因素Logistic回歸分析獲得影響圖像質量的因素。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

30頭實驗豬中，2頭造模后因心室顫動而死亡，2頭因首次心肌灌注顯像示心肌梗死面積過小而被剔除，最終26頭實驗豬入組，完成PET/CT顯像52頭次，其中圖像質量優者24頭次(圖1)，良19頭次，差9頭次(圖2)。

圖像質量優、良、差3組間基礎血糖值、血糖升高百分比、二次血糖值、血糖下降百分比及末次血糖值總體差異均有統計學意義(P均<0.05)，存活心肌百分比及LVEF差異均無統計學意義(P均>0.05)，見表3。3組間兩兩比較，血糖下降百分比和末次血糖值任意2組間差異均有統計學意義(P均<0.05)。圖像良組與差組、優組與差組間基礎血糖值和二次血糖值差異均有統計學意義(P均<0.05)，而圖像優組與良組間差異無統計學意義(P均>0.05)。圖像優組與差組間血糖升高百分比差異有統計學意義(P<0.05)，而圖像優組與良組、良組與差組間差異無統計學意義(P均>0.05)。

二元多因素Logistic同歸分析結果表明，基礎血糖值、血糖升高百分比、血糖下降百分比及末次血糖值是圖像質量的獨立影響因素(P均<0.05，表4)。

表3 圖像質量優、良、差組實驗豬血糖參數比較(±s)

表3 圖像質量優、良、差組實驗豬血糖參數比較(±s)

組別基礎血糖值(mmol/L)血糖升高百分比(%)二次血糖值(mmol/L)血糖下降百分比(%)末次血糖值(mmol/L)存活心肌百分比(%)LVEF(%)優組(n=24)5.13±1.871.53±0.9911.73±1.73 0.47±0.12 6.23±1.79 89.55±2.8764.24±9.92良組(n=19)5.76±2.081.10±0.3911.78±2.360.39±0.10?7.46±1.67?89.00±1.6366.21±7.91差組(n=9)7.89±2.41?#0.82±0.41?13.69±2.67?#0.31±0.13?#8.96±1.45?#90.36±1.6068.79±9.35F值8.5464.6954.3788.67812.5071.2831.048P值0.0010.0130.017<0.001<0.0010.2850.357

注：*：與優組比較，P<0.05；#：與良組比較，P<0.05

圖1 實驗豬PET/CT心肌代謝圖，心肌完全攝取18F-FDG，心肌外放射性本底較低，心肌顯影好，梗死區顯示清晰，圖像質量評分為3分 A.短軸位； B.垂直長軸位； C.水平長軸位

圖2 實驗豬PET/CT心肌代謝圖，心肌不均攝取18F-FDG，心腔及周圍本底影較高，圖像質量評分為1分 A.短軸位； B.垂直長軸位； C.水平長軸位

變量回歸系數P值優勢比95%CI基礎血糖值0.4820.0021.619(1.190,2.202)血糖升高百分比-0.0080.0450.992(0.984,1.000)二次血糖值0.2160.0781.241(0.976,1.576)血糖下降百分比-7.0020.0010.015(0,0.263)末次血糖值0.9620.0012.618(1.469,4.664)

3 討論

葡萄糖是存活心肌能量代謝的主要底物之一，18F-FDG是葡萄糖類似物。受試者空腹時，18F-FDG心肌顯像圖像質量差，難以診斷存活心肌[9-10]。在糖負荷下，胰島素分泌增多，血漿脂肪酸水平下降，在胰島素介導下心肌細胞以葡萄糖作為主要能量來源[11]。因此，18F-FDG心肌代謝顯像質量依賴于糖負荷和體內胰島素水平[12-13]。

目前臨床多應用口服葡萄糖負荷聯合使用胰島素調節血糖[3,14]，耗時較長，口服葡萄糖一般1 h才能達到血糖峰值，再聯合心肌灌注顯像時，常需2天才能完成，而在動物實驗中尚無調節血糖的統一方法，一般參照人體方案。本實驗研究采用靜脈注射葡萄糖，達血糖高峰時間明顯縮短；不同圖像質量組別間基礎血糖值、血糖升高百分比、二次血糖值、血糖下降百分比及末次血糖值差異均有統計學意義，而存活心肌百分比及LVEF無明顯差異；進一步行Logistic多因素回歸分析顯示，基礎血糖值、血糖升高百分比、血糖下降百分比及末次血糖值是圖像質量的獨立影響因素。

血糖下降百分比反映血糖下降的幅度，糖負荷聯合胰島素干預后的快速、大幅度的血糖下降階段應是注射18F-FDG的最佳時機。靜脈注射胰島素后10～30 min作用達高峰，此時體內胰島素作為調節激素對心肌攝取葡萄糖的促進作用最大[15]，同時降血糖的作用最強，體內血糖與18F-FDG的競爭力最弱，于此時注射可提高心肌攝取18F-FDG程度，從而獲得較好的圖像質量，目前多認為末次血糖達7.9～8.8 mmol/L時為注射18F-FDG的最佳時機[9-10,16]，而末次血糖過高必然降低心肌對18F-FDG攝取的競爭力，從而影響圖像質量。本研究中圖像質量優組動物末次血糖值為(6.23±1.79)mmol/L，低于上述臨床推薦值，但仍獲得了較佳圖像質量，提示實際應用中或不能固化末次血糖值，可能是基礎血糖及自身胰島細胞功能均存在個體差異，也可能與動物血糖水平不完全等同于人體有關。

動物實驗過程中，胰島素高峰時間不易準確識別，因此應盡量增大血糖下降幅度，并在下降幅度最大時注射18F-FDG，可明顯提高顯像成功率。筆者體會如下：①根據血糖濃度，盡量給予充足的胰島素劑量；②適當延后測量末次血糖時間，至少30 min；③當末次血糖值與前次血糖值相比下降不明顯時，可暫緩注射18F-FDG，等待約10 min再次測量，直至血糖下降幅度明顯增大時再行注射，必要時追加少量胰島素；④推薦以血糖下降百分比(0.47±0.12)%或末次血糖值(6.23±1.79)mmol/L作為參考值，用于指導相關動物實驗的注射時機。

本研究的局限性在于實驗動物的基礎糖代謝狀況不詳，僅能依據血糖值對葡萄糖及胰島素的劑量進行調整，可能對存在糖代謝紊亂的動物效果欠佳。

綜上所述，應用靜脈注射葡萄糖聯合胰島素法對豬PET心肌代謝顯像進行血糖調控，合理安排血糖調控與顯像時間，可明顯縮短18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像時間、提高效率，為相關實驗提供了有效的方法學依據。