特發性間質性肺炎患者18F-FDG PET/CT與肺功能及炎性指標的相關性

李昊元，王 鐵，楊敏福*

(1.航空總醫院影像中心，北京 100012；2.首都醫科大學附屬北京朝陽醫院核醫學科，北京 100043)

作為特發性間質性肺炎(idiopathic interstitial pneumonia, IIP)中最常見的一類[1]，特發性肺間質纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)發病過程中纖維化占主導，相比其他類型IIP炎癥較輕，多發生于中老年人，病程長，預后不良，影像學發現肺間質纖維化表現時往往已到病程中晚期，且其CT表現與病變活動性不完全匹配[2]。腫瘤和炎性細胞的葡萄糖代謝增加，顯像劑攝取增高，在18F-FDG PET顯像中表現為濃聚，通過標準攝取值(standard uptake value， SUV)可判斷其代謝活性，從而評價疾病進展程度[3]。18F-FDG PET/CT對診斷IIP缺乏特異性，但可以評估IIP活動性及其對治療的反應[4-5]。本研究比較IPF及非IPF患者18F-FDG PET/CT肺攝取差異及其與肺功能及炎性指標的相關性，探討18F-FDG PET/CT評價IIP疾病程度的價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性分析2010年1月—2014年12月于首都醫科大學附屬北京朝陽醫院就診并接受PET/CT檢查的IIP患者資料。根據美國胸科學會及歐洲呼吸學會指南標準[6]進行IIP診斷、分類和肺功能檢測，排除與職業相關或由自身免疫性疾病、吸煙、藥物等引起的間質性肺疾病以及肺惡性腫瘤患者。最終納入20例IIP患者(IIP組)，男13例，女7例，年齡37～79歲，平均(63.3±10.0)歲；根據IIP分類診斷結果，10例為IPF(IPF亞組)，男8例，女2例，年齡53～79歲，平均(65.6±9.1)歲；10例為非IPF亞組，男5例，女5例，年齡 37～76歲，平均(61.0±10.7)歲。

收集同期因其他原因接受PET/CT顯像且肺部未見明顯異常的20例患者為對照組，男13例，女7例，年齡37～80歲，平均(63.3±10.0)歲。

1.2 儀器與方法 采用GE Discovery STE PET/CT顯像儀。18F-FDG由北京原子高科股份有限公司提供，放射化學純度>95%。檢查前患者避免劇烈運動，禁食6 h以上，血糖濃度<6.8 mmol/L，靜脈注射18F-FDG 3.7～7.4 Mbq/kg體質量后安靜坐位休息1 h，其間飲水500 ml，排尿后行PET/CT顯像。檢查時囑患者仰臥，雙臂抱肘舉于頭部以上，首先行低劑量CT掃描，管電壓120 kV，管電流120 mA，層厚5 mm，層間隔5 mm，旋轉時間0.8 s，螺距1.375:1，準直16×0.625 mm，光束準直10 mm，掃描范圍自顱頂至股骨上端。完成CT掃描后囑患者平靜呼吸，保持體位不動，行相同范圍的PET掃描，根據患者身高采集6～8個床位3D圖像，每床位采集2.5 min，層厚5 mm，矩陣512×512，以低劑量CT用作PET衰減校正。

1.3 圖像處理 PET原始圖像以有序子集期望最大值迭代法重建，CT圖像以標準重建法重建(層厚3.75 mm，層間隔5 mm)，將PET和CT重建圖像于GE AW VolumeShare 2工作站上進行融合，得到冠狀位、矢狀位及軸位CT、PET及PET/CT融合圖像(圖1、2)。

1.4 圖像分析 由1名具有5年PET診斷經驗的核醫學醫師和1名具有5年肺部CT診斷經驗的放射科醫師閱片，觀察PET/CT表現。

采用杏翔公司PACS醫學影像系統軟件，由2名具有2年及以上PET及胸部CT診斷經驗的核醫學醫師分別完成ROI勾畫和測量，取二者的平均值。將肺部由肺尖到肺底等分為10個層面，于每一層面以不規則曲線勾畫出雙肺輪廓作為ROI，為防止邊緣效應，曲線距肺邊緣約0.5 cm(圖1)，軟件自動生成最大SUV(maximum SUV，SUVmax)和平均SUV(mean SUV, SUVmean)，計算所有肺層面的平均值作為雙肺整體的SUVmax和SUVmean。采用縱隔血池法[7]對SUV進行校正，測量上腔靜脈中央SUV，計算肺部SUV與上腔靜脈SUV的比值，稱為靶背景比(target-to-back ratio, TBR)，包括最大TBR(maximum TBR, TBRmax)和平均TBR(mean TBR, TBRmean)。

圖1 患者男，59歲，IIP組內IPF亞組 A.CT圖像； B.PET圖像； C.PET/CT融合圖像 (紅色曲線示ROI勾畫方法) 圖2 患者男，59歲，對照組 A.CT圖像； B.PET圖像； C.PET/CT融合圖像

組別SUVmaxSUVmeanTBRmaxTBRmeanIIP組1.70(1.50,2.08)0.90(0.70,1.10)1.30(1.13,1.58)0.70(0.50,0.80)對照組1.00(1.00,1.20)0.60(0.50,0.60)0.80(0.80,0.90)0.50(0.40,0.50)Z值-5.331-3.888-5.004-3.725P值<0.001<0.001<0.001<0.001

表2 IIP組內IPF亞組與非IPF亞組間SUV和TBR比較[中位數(上下四分位數)，n=10]

1.5 臨床指標 收集IIP組肺功能資料及實驗室檢查資料，前者包括肺一氧化碳彌散量(diffusion capacity for carbon monoxide of the lung, DLCO)、第1秒用力呼氣量(forced expiratory volume in 1 second, FEV1)、用力肺活量(forced vital capacity, FVC)、FEV1/FVC、殘氣量(residual volume, RV)、肺總量(total lung capacity, TLC)及RV/TLC，后者包括C反應蛋白(C-reaction protein, CRP)和紅細胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate, ESR)，與PET/CT檢查時間間隔均不超過1周。

1.6 統計學分析 采用SPSS 22.0統計分析軟件。計量資料均不符合正態性檢驗，以中位數(上下四分位數)表示。采用Mann-WhitneyU檢驗比較IIP組與對照組、IPF亞組與非IPF亞組間的SUV和TBR差異。IIP組患者TBR與肺功能及實驗室指標的相關性分析采用Spearman相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

IIP組中，IPF亞組見胸膜下及肺基底部為主的蜂窩影，可伴牽拉性支氣管擴張或不規則網狀影；非IPF亞組表現為上肺或中肺分布為主、支氣管血管周圍廣泛的超過網狀影范圍的磨玻璃影、伴馬賽克或空氣潴留及實變影等；PET圖像可見局部蜂窩影、網狀影、磨玻璃影或實變影攝取增高(圖1)。對照組雙肺未見明顯攝取增高區域(圖2)。

IIP組SUVmax、SUVmean、TBRmax和TBRmean均高于對照組，差異有統計學意義(P均<0.001，表1)。IPF亞組與非IPF亞組SUVmax、SUVmean、TBRmax和TBRmean差異均無統計學意義(P均>0.05，表2)。

IIP組TBRmean與FVC(r=-0.811，P=0.004)、DLCO(r=-0.715，P=0.020)、FEV1(r=-0.698，P=0.025)、RV(r=-0.844，P=0.002)、TLC(r=-0.693，P=0.026)及RV/TLC(r=-0.711，P=0.021)呈負相關，與FEV1/FVC(r=0.888，P=0.001)呈正相關。TBRmax與FVC(r=-0.667，P=0.035)和RV(r=-0.643，P=0.045)呈負相關，與DLCO、FEV1、FEV1/FVC、TLC、RV/TLC無明顯相關性(P均>0.05)。TBRmax和TBRmean與ESR、CRP均無明顯相關性(P均>0.05)。

3 討論

PET顯像作為一種功能顯像，可從分子水平反映人體組織的生理、病理、生化代謝改變；CT作為形態學顯像，可顯示機體精細的解剖結構變化。PET/CT實現了功能顯像和形態顯像技術的同機融合，形成兩種技術的優勢互補。18F-FDG為葡萄糖類似物顯像劑，廣泛應用于腫瘤和炎癥疾病的PET/CT顯像中，目前缺乏IIP的特異性顯像劑[8]。CT所見IIP患者肺部磨玻璃影代表炎性滲出，研究[3]表明肺18F-FDG代謝增加區域與磨玻璃影一致，提示18F-FDG可反映間質性肺炎的炎癥活動性。肺纖維化患者18F-FDG攝取增加[4]，其機制為纖維化肺損傷引起新血管生成使紅細胞和炎性細胞(中性粒細胞和巨噬細胞)增加，紅細胞和炎性細胞均表達葡萄糖轉運體1，因此纖維化肺的葡萄糖代謝增加[9]。另有研究[10]表明IPF病理過程中上皮細胞功能失調，成纖維細胞和肌成纖維細胞累積，細胞外基質在肺間隙和肺泡間隙沉積，使得肺纖維化患者肺網狀影和蜂窩影區域纖維細胞活性增加，18F-FDG攝取增高[5]。因此，雖然18F-FDG針對間質性肺炎缺乏特異性，但可通過葡萄糖攝取的特異性監測疾病進展。

在18F-FDG PET顯像中，受檢者取仰臥位時，低位1/3肺組織顯像劑攝取增加[11]。18F-FDG攝取有重力依賴性，SUV升高與肺密度增加相關[12]。IIP肺組織中炎性病變部位密度增加，炎癥和纖維化改變亦多雙側彌漫對稱分布于基底部和胸膜下區，僅測量局部病變部位的SUV不能準確區分SUV升高是受肺間質改變影響還是受重力影響。Win等[2，8]測量IPF患者非病變肺區域的SUV，發現其攝取值仍高于對照組，故測量全肺SUV更能代表全肺的代謝水平。Umeda等[5]選取肺部上、中、下3個層面，測量每個層面前、中、后3個肺野的攝取值。為準確反映肺間質疾病代謝信息，盡量直接測量全肺的SUV，本研究將肺組織分為10層，通過測量每一層的肺SUV而得到全肺SUV，以最大程度地包括全肺的信息。為消除個體差異的影響，本研究對SUV采取縱隔血池校正法。

本研究結果顯示IIP組SUVmax、SUVmean、TBRmax和TBRmean均高于對照組(P均<0.001)，表明IIP肺組織的代謝活性高于正常肺，與Umeda等[5]的研究結果一致；其中IPF亞組與非IPF亞組患者SUVmax、SUVmean、TBRmax和TBRmean差異均無統計學意義(P均>0.05)，原因可能為IPF肺的纖維化病理過程可使細胞葡萄糖代謝增高，而非IPF的IIP肺中的炎癥反應也可使細胞葡萄糖代謝增高，兩者差異不明顯。

肺功能檢查指標，尤其是FVC，可以很好地反映IIP疾病進展狀態[13]。FVC、FEV1、FEV1/FVC、RV、TLC及RV/TLC均為肺通氣功能指標，DLCO是肺換氣功能指標。IIP屬于限制性通氣功能障礙，FVC、RV、TLC下降，FEV1、FEV1/FVC、RV/TLC下降或正常。IIP肺彌散功能受限，DLCO下降。Lee等[3]發現校正后的SUVmean與FVC和DLCO呈負相關。本研究IIP組FVC、DLCO、FEV1、RV、TLC、RV/TLC均與TBRmean呈負相關，與FEV1/FVC呈正相關。攝取值與肺功能的相關性表明IIP患者隨疾病進展肺通氣和彌散功能降低，整個肺的代謝活性增加。本研究中TBRmax與FVC、RV呈負相關，與其他肺功能指標無明顯相關性。攝取值的最大值只反映肺內代謝活動最高的部分，不能反映整個肺的代謝程度，而肺功能指標反映的是全肺的功能，提示TBR平均值比最大值更能反映整個肺的功能狀態。

本研究中，TBR與ESR和CRP均未見明顯相關性。ESR和CRP是急性炎癥反應的生物標志物。炎性指標受較多因素干擾，如患者合并其他疾病如心血管疾病也可導致ESR和CRP升高，同一患者不同時間的ESR和CRP變化也較大。目前認為KL-6、血清蛋白A、血清蛋白D等可以作為標志IIP活動性的實驗室指標[14]，但本研究未進行相關血清學檢查，尚需進一步前瞻性研究來驗證攝取值與炎癥活動性指標的關系。

本研究的不足之處：①樣本量較小，亞組分類不夠細化；②為回顧性分析，病例選擇可能存在偏倚。

總之，本研究發現18F-FDG PET/CT顯像中IIP患者肺放射性攝取高于正常肺，增高程度與肺功能具有相關性；TBRmean有助于評價IIP疾病狀態。