實驗犬放射性心臟損傷心肌代謝-灌注顯像及超微結構損傷研究.pdf

1、目的：
　　放射性心臟損傷（Radiation induced heart disease，RIHD）是由胸部腫瘤放療引起的遲發(fā)性不良反應之一，可增加患者心臟病病死率，部分抵消放療產生的生存受益。近年來RIHD逐漸引起臨床關注，目前仍缺乏RIHD特異檢查方法及監(jiān)測指標，本研究擬探討可早期診斷及監(jiān)測RIHD的方法。
　　1.構建實驗犬放射性心臟損傷模型及無創(chuàng)性評價方法。
　　2.分析18F-FDG PET/CT顯像前不同

2、準備方法對Beagle犬心肌18F-FDG生理性攝取的影響，為本實驗確定合適實驗條件。
　　3.利用18F-FDG PET/CT顯像監(jiān)測實驗犬心肌局部照射后代謝改變，同期對照觀察心肌超微結構改變，分析照射后心肌代謝變化與病理損傷關系及代謝改變可能發(fā)生機制，探討18F-FDG PET/CT檢查在監(jiān)測RIHD中的潛在價值。
　　4.利用13N-NH3 PET/CT心肌灌注顯像（myocardial perfusion imagi

3、ng,MPI）監(jiān)測實驗犬心肌局部照射后灌注以及左室功能改變，同期對照觀察心肌病理損傷，分析心肌照射后灌注改變與病理損傷關系，以及RIHD的可能發(fā)生機制，評估13N-NH3 PET/CTMPI在監(jiān)測早期RIHD中的潛在價值。
　　方法：
　　1.取健康成年一歲齡雄性Beagle犬8只，心臟照射前行18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像，然后行CT模擬定位，勾畫心室前壁作為照射靶區(qū)，給予20Gy適形放療（6MV-X線），照射3

4、個月后行同條件下18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像，觀察照射前后心肌代謝變化情況，計算照射區(qū)/非照射區(qū)的SUV比值(SUVig/SUVnig)，發(fā)現與照射野一致的代謝增高區(qū)視為造模成功；處死動物，大體病理觀察照射區(qū)與非照射區(qū)心臟變化情況，取照射區(qū)和非照射區(qū)正常心肌作HE染色，光鏡觀察心肌及血管損傷情況。
　　2.將24只Beagle犬隨機分為短時間(12 h)禁食+高糖（SF-GS）組、短時間禁食（SF）組、長時間(18 h

5、)禁食（PF）組和短時間禁食+高脂餐（SF-HF）組，每組各6只犬，行18F-FDG PET/CT心肌代謝顯像。圖像質量分為4個等級：0級為不攝??；1級為輕度(或部分心肌)攝取；2級為心肌攝取且顯像基本清晰，但不均勻；3級為心肌完全均勻攝取且顯像清晰。在PET/CT融合圖上選擇左心室為ROI并測定SUVmax。評價心肌18F-FDG攝取程度，比較各組間心肌18F-FDG圖像質量、SUVmax及血糖水平(注射顯像劑前測定)間的差異。

6、>　　3.將36只Beagle犬隨機分為對照組（n=18）和照射組（n=18），照射組在圖像引導下對實驗犬左室前壁行單次20Gy照射，而對照組不進行照射。實驗犬于照射前1周及照射后3、6、12個月時以12h禁食+高脂餐顯像前準備行18F-FDG PET/CT心臟顯像檢查，并計算照射區(qū)/非照射區(qū)的SUV比值(SUVig/SUVnig)。完成18F-FDG PET/CT心臟顯像檢查后在各個時間點分別從兩組隨機選擇6只實驗犬，而后處死取離體心

7、臟，進行病理檢測觀察超微結構改變。
　　4.取36只正常1歲齡雄性Beagle犬，按隨機數表法將Beagle犬完全隨機分為對照組（n=18）和照射組（n=18），照射組在圖像引導下對實驗犬左室前壁行單次20Gy照射，而對照組不進行照射。兩組實驗犬分別于照射前1周及照射后3、6、12個月行13N-NH3 PET/CT心肌灌注顯像。照射組實驗犬在完成13N-NH3 PET/CT MPI檢查后1周行冠狀動脈造影（Coronary Ang

8、iography，CAG）檢查。照射后3個月、6個月及12個月分別從兩組隨機選擇6只實驗犬，而后處死取離體心臟，進行病理檢測。
　　結果：
　　1.根據PET/CT顯像及病理結果，8只Beagle犬均產生了RIHD。與照射前相比，照射后3個月實驗犬前壁照射野內心肌代謝均明顯增強，代謝增加區(qū)域與照射靶區(qū)匹配良好。照射3月后處死動物，取心臟肉眼觀察8只均可見照射區(qū)外表蒼白，一只出現心包積液，一只照射區(qū)局部心包粘連，橫斷切開心肌，

9、照射野處質硬，呈灰白瘢痕狀，病理觀察照射區(qū)心肌可見退變，血管腫脹，周圍向外滲透，與未照射區(qū)有明顯差異。
　　2. SF-GS組心肌顯像完整均勻(2級2只，3級4只)，SF組心肌顯像組內差異變化較大，常不均勻(2級4只，1級、3級各1只)；PF組(0級3只，1級2只，2級1只)與SF-HF組(0級4只，1級2只)心肌幾乎不顯影；各組間心肌18F-FDG顯像質量分級差異有統(tǒng)計學意義(H=16.83，P<0.01)。PF組SUVmax(

10、3.01±0.97)與SF-HF組SUVmax(2.84±1.15)明顯低于SF-GS組(14.76±4.72)與SF組(10.91±2.48)(F=69.84, P<0．01)。PF組血糖水平(4.18±0.27)mmol/L與SF-HF組血糖水平(4.25±0.58)mmoL/L也明顯低于SF-GS組(5.80±0.56)mmoL/L與SF組(4.91±0.51)mmoL/L(F=13.58, P<0.01)。
　　3.照射前

11、對照組及照射組所有實驗犬以及照射后3、6、12個月對照組實驗犬心肌幾乎不顯影；與對照組及照射前相比，照射組照射后3個月、6個月及12個月，照射區(qū)心肌代謝增加，照射區(qū)與非照射區(qū)SUVig/SUVnig比值增高，心肌代謝增高區(qū)域均位于照射野內，但是隨著時間的延長，心肌代謝增高區(qū)域逐漸縮小。電鏡檢查發(fā)現，照射后3個月，照射區(qū)心肌超微結構出現損傷，照射后6個月，損傷進一步加重，照射后12個月，出現損傷修復改變。
　　4.與對照組及照射前相

12、比，照射組照射后3個月，照射區(qū)心肌血流灌注增加；照射后6個月，照射區(qū)血流灌注減低；照射后12個月，照射區(qū)灌注缺損。照射前及照射后3個月，對照組及照射組左心室射血分數值(Left Ventricular Ejection Fraction,LVEF)無統(tǒng)計學差異；照射后6個月，照射組與對照組相比，LVEF減低（50.0±8.1％vs.59.3±4.1%,P=0.016）；照射后12個月，照射組與對照組相比，LVEF明顯減低（47.2±6.

13、7%vs.57.4±3.3%, P=0.002）。照射組與對照組在照射前及照射后3、6、12個月冠狀動脈造影檢查均未見狹窄。照射組照射后3個月未觀察到局部室壁運動異常，照射后6個月，左室5/20個節(jié)段室壁運動異常，在照射后12個月，左室11/20個節(jié)段室壁運動異常，這些室壁運動異常節(jié)段位于照射野及其鄰近區(qū)域。病理學檢查發(fā)現照射區(qū)輻射誘導的心肌退變、微血管損傷及間質纖維化隨著時間的延長進行性加重。
　　結論：
　　1.20Gy

14、適形照射左室前壁心肌可構建穩(wěn)定、可靠的RIHD模型，18F-FDG PET/CT可用于驗證RIHD模型是否構建成功。
　　2.PET/CT代謝顯像前準備方法不同，心肌顯影質量不同，在進行18F-FDG PET/CT檢查前，根據檢查目的，采用不同準備方法以增強或抑制心肌18F-FDG的生理性攝取，提高圖像質量，避免誤診及漏珍。
　　3.18F-FDG PET/CT代謝顯像有助于RIHD的早期發(fā)現與診斷，心肌受照后照射區(qū)域FDG