本文關鍵詞：FDG-PET動態(tài)建模分析對腫瘤、炎癥和棕色脂肪組織的鑒別

  更多相關文章： 動態(tài)FDG-PET 假陽性 分室模型 炎癥 腫瘤 棕色脂肪

【摘要】：β-2-[F]氟-2-脫氧-D-葡萄糖-正電子發(fā)射計算機斷層成像(FDG-PET)通過注射18F標記的葡萄糖,即示蹤劑FDG,反應人體各個器官和組織葡萄糖代謝程度,以達到確定惡性腫瘤,其它疾病或過程在體內(nèi)分布情況的效果,是目前臨床上用于腫瘤診斷以及癌癥分期的最佳功能成像技術之一,具有很高的準確度和靈敏度。然而FDG作為非腫瘤特異性的示蹤劑,在PET圖像掃描過程中會不可避免地造成癌癥假陽性結果,臨床上肺部假陽性尤為顯著且難以診斷。除了生理上的高攝取以外,主要造成FDG-PET假陽性結果的原因為炎癥和棕色脂肪。炎癥病灶是機體一種防御反應的表現(xiàn)。炎癥發(fā)生時,淋巴細胞、巨噬細胞、中性粒細胞等在炎癥處聚集形成炎性細胞浸潤。炎性細胞浸潤時葡萄糖轉運蛋白表達提高引起葡萄糖代謝提升,從而在PET圖像上引起FDG攝取顯著提升從而與腫瘤組織混淆。棕色脂肪為哺乳動物體內(nèi)特有,具有維持體溫和能量代謝的功能,是哺乳動物非顫栗性產(chǎn)熱的主要能量來源。近年來在肥胖癥、糖尿病等治療的應用上收到很多的關注。棕色脂肪細胞內(nèi)含豐富的線粒體,通過燃燒脂肪和葡萄糖產(chǎn)生熱量,對葡萄糖攝取量大,因此在PET掃描時容易被檢測。季節(jié)、環(huán)境溫度以及食物干預對刺激棕色脂肪活性有著很大的影響,在寒冷季節(jié)以及禁食的情況下,棕色脂肪活性被激發(fā),此時PET掃描圖像上會有FDG的高攝取,從而形成癌癥假陽性結果。另外,炎癥和棕色脂肪活性本身的研究近年來也在關于老年癡呆癥和代謝疾病方面研究中收到更多的重視傳統(tǒng)靜態(tài)PET掃描和雙時相PET掃描無法區(qū)分炎癥或棕色脂肪造成的假陽性結果。使用其他示蹤劑替代FDG對診斷結果并沒有顯著的改善,并伴隨著許多其他缺點。因此本課題通過建立小鼠不同身體部位腫瘤和炎癥動物模型,以及通過季節(jié)和食物干預刺激棕色脂肪活性,并通過使用動態(tài)PET掃描和數(shù)據(jù)分析的方法結合示蹤劑動力學模型,估計不同組織的動力學參數(shù),以達到區(qū)分炎癥或棕色脂肪造成的假陽性的結果。本課題的創(chuàng)新之處在于,除了分析皮下腫瘤與炎癥病灶在PET圖像上的區(qū)別以外,還建立了原位腫瘤與炎癥模型進行分析比較,以及區(qū)分同種身體部位不同病灶FDG攝取各個參數(shù)的不同。本文第二章主要介紹了小鼠不同部位腫瘤和炎癥動物模型的建立,以及通過季節(jié)和禁食刺激小鼠棕色脂肪模型的過程。小鼠腫瘤模型分為皮下和原位兩個組別,分別通過在腋下和肺部原位注射Lewis肺癌細胞獲得。炎癥分為皮下(腓腸肌)、原位和自發(fā)炎癥三個組別,皮下炎癥通過在小鼠后腿腓腸肌注射松節(jié)油獲得,肺部原位炎癥模型通過吸入脂多糖(LPS)建立,而自發(fā)炎癥通過小鼠肝炎細胞(MHV)誘導。此外,實驗還在腫瘤組別中取出一部分建立炎癥模型,觀察腫瘤和炎癥同時存在時兩種病灶FDG的攝取以及互相影響的情況。小鼠棕色脂肪的活性通過長時間禁食以及在冬季掃描的方法刺激。在動物模型建立后進行動態(tài)PET掃描,并將小鼠解剖進行冰凍切片和HE染色以觀察細胞和組織形態(tài),確認動物模型建立成功,并從生物學的角度與PET圖像掃描結果進行互相驗證。本文第三章詳細介紹了動態(tài)PET對已經(jīng)建立的動物模型進行數(shù)據(jù)采集的過程。整個采集過程為時長1小時20分鐘的PET/CT掃描,并采用不均勻時長的分幀方法,數(shù)據(jù)采集以及圖像重建后對各個組別的PET圖像進行直觀視覺分析。結果顯示小鼠腫瘤和炎癥模型中相應病灶都存在FDG的顯著攝取,在圖像中表現(xiàn)為局部高亮區(qū)域。棕色脂肪中有4例存在FDG的高攝取,圖像中表現(xiàn)為背部高亮區(qū)域。數(shù)據(jù)采集后的直觀圖像分析結果并不能從圖像上直接區(qū)分腫瘤與炎癥或棕色脂肪。本文第四章介紹了PET掃描后進一步采用靜態(tài)分析和動態(tài)分析對各個組織的特定參數(shù)進行比較的方法。首先圈定圖像上的多個組織和病灶作為感興趣區(qū)域(ROI),靜態(tài)分析方法為計算各ROI中最大的標準化攝取值SUVmax作為半定量指標并進行統(tǒng)計分析,靜態(tài)分析結果為:皮下腫瘤與皮下炎癥、不同部位炎癥、腫瘤與棕色脂肪存在顯著性差異,其余組別皆無法區(qū)分。動態(tài)分析方法通過使用FDG示蹤劑動力學模型模擬FDG在體內(nèi)一系列的生化反應,估計出各個組織的動力學參數(shù)Ki,表示FDG凈攝取率。統(tǒng)計分析的結果顯示動態(tài)分析能顯著地區(qū)分同一種部位(皮下或原位)的腫瘤與炎癥,以及腫瘤與棕色脂肪的區(qū)別,動態(tài)掃描結果還能體現(xiàn)腫瘤和炎癥在小鼠身體不同部位動力學參數(shù)的區(qū)別。除了分析動力學參數(shù)以外,動態(tài)掃描得出的組織時間活度曲線(TAC)也能很好地描述各個組織FDG攝取隨時間變化的過程,并通過觀察這一動態(tài)過程區(qū)分小鼠體不同病灶。本文第五章總結了全文的工作,得出以下結論,相比于靜態(tài)PET圖像以及相應的半定量靜態(tài)數(shù)據(jù)分析,動態(tài)PET掃描以及通過示蹤劑動力學模型估計不同組織動力學參數(shù)Ki能靈敏以及準確地區(qū)分腫瘤和炎癥與棕色脂肪組織,從而避免了圖像診斷中出現(xiàn)的假陽性結果。通過動態(tài)PET數(shù)據(jù)分析,還可以評估身體不同部位腫瘤或炎癥的FDG動力學參數(shù)。此外,本文對研究的后續(xù)工作進行了介紹與展望。
【關鍵詞】：動態(tài)FDG-PET 假陽性 分室模型 炎癥 腫瘤 棕色脂肪
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R817.4;R730.44
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景及研究意義11-21
• 1.1.1 FDG-PET介紹11-13
• 1.1.2 FDG-PET造成的假陽性診斷結果13-17
• 1.1.3 PET靜態(tài)掃描與PET雙時相掃描17-18
• 1.1.4 PET動態(tài)掃描與示蹤劑動力學模型18-20
• 1.1.5 現(xiàn)存的問題20-21
• 1.2 本文主要工作21-23
• 1.2.1 本文的研究內(nèi)容和研究目標21-22
• 1.2.2 本課題創(chuàng)新性22-23
• 第二章 小鼠腫瘤、炎癥和棕色脂肪動物模型的建立23-36
• 2.1 前言23
• 2.2 實驗試劑和儀器23-25
• 2.2.1 主要試劑和儀器23-24
• 2.2.2 自行配制的試劑24-25
• 2.3 小鼠皮下和原位腫瘤模型的建立25-30
• 2.3.1 實驗材料與方法25-28
• 2.3.2 實驗結果28-30
• 2.4 小鼠皮下、原位和自發(fā)炎癥模型的建立30-33
• 2.4.1 實驗材料與方法30-32
• 2.4.2 實驗結果32-33
• 2.5 小鼠棕色脂肪活性刺激33
• 2.5.1 實驗材料與方法33
• 2.5.2 實驗結果33
• 2.6 討論33-34
• 2.7 本章小結34-36
• 第三章 PET動態(tài)數(shù)據(jù)采集36-48
• 3.1 前言36
• 3.2 實驗試劑和儀器36
• 3.2.1 主要試劑和儀器36
• 3.2.2 自行配制的試劑36
• 3.3 實驗材料與方法36-40
• 3.3.1 實驗動物組別36-37
• 3.3.2 MicroPET/CT掃描方案37-40
• 3.4 實驗結果40-46
• 3.4.1 腫瘤PET數(shù)據(jù)采集結果40-41
• 3.4.2 炎癥PET數(shù)據(jù)采集結果41-43
• 3.4.3 棕色脂肪PET數(shù)據(jù)采集結果43-44
• 3.4.4 腫瘤與炎癥假陽性結果分析44-45
• 3.4.5 腫瘤與棕色脂肪假陽性結果分析45-46
• 3.5 討論46-47
• 3.6 本章小結47-48
• 第四章 PET數(shù)據(jù)分析48-66
• 4.1 前言48
• 4.2 數(shù)據(jù)分析方法48-52
• 4.2.1 感興趣區(qū)域(ROI)的確定48-50
• 4.2.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)分析方法50-51
• 4.2.3 動態(tài)數(shù)據(jù)分析方法51-52
• 4.2.4 統(tǒng)計分析方法52
• 4.3 分析結果52-63
• 4.3.1 腫瘤與炎癥病灶結果分析52-60
• 4.3.2 腫瘤與棕色脂肪結果分析60-63
• 4.4 討論63-64
• 4.5 本章小結64-66
• 第五章 全文總結與展望66-68
• 5.1 全文總結66
• 5.2 后續(xù)工作與展望66-68
• 參考文獻68-76
• 附錄1 符號說明76-77
• 致謝77-79
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文79-81

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