核医学细菌感染及炎症显像

李周雷 陈志丰 岳殿超 张祥松

感染性和炎性疾病是一类异质性疾病，存在临床情况的多样性，可分为感染、急性炎症和慢性炎症，这些疾病可影响多个器官（系统）或位于一个特定器官中并经常复发且具有抗药性，可能需要终生治疗［1］。临床医生在对传染性和炎性疾病患者诊断时常遇到困难，即使能确诊也存在很多问题，如是否有传染性病灶或发炎性征兆？ 病变大小和程度如何？ 是原发还是有传染性转移？ 什么时候可停止治疗，或转换或继续治疗？对于临床医生来说，区分感染和无菌炎症非常重要，可能直接影响治疗的方式。通过医学领域对许多传感染性和炎性疾病的病理、生理学的了解日趋深入，多种新的、特异性的放射性药物被开发，以满足临床对感染性及炎性疾病诊疗的需求［2-4］。现今，影像学诊断的目标是确定疾病类型以及发病过程中涉及的细胞和介 体［5］。

针对感染或炎症过程的诊断，通常是通过影像学和生化检查进行的。在可用的几种成像方式中，核医学技术在诸如超声和磁共振成像等放射技术之后起着次要作用。尽管如此，将放射学和核医学相结合的多学科技术是疾病管理里中诊断、预后和疗效监测的有效工具。放射技术主要反应出解剖学变化，这些改变通常发生在疾病晚期和慢性阶段，导致诊断和治疗的延迟；核医学成像技术作为一种无创性显象工具，可以检测疾病早期的生理及病理变化，以便临床医生尽早鉴别感染或炎症，为患者选择最佳治疗方法。以放射性药物为基础的功能成像技术，如正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）或单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography，SPECT）是分子成像的基础，其灵敏度高和特异性强。可用于炎性显像的SPECT 显像剂，例如风湿类的显像剂锝标记TNFα抗体［6-10］、CD20 抗 体［11,12］及生长抑素（奥曲肽）［13,14］及Ⅰ型糖尿病诊断中的锝标记的白介素［15］、用于确定引起感染的病原体性质的锝标记的抗生素［16］，以及在神经炎或炎性心脏疾病中使用其他放射性药物［17］，在我国常用的锝标记炎性疾病显像剂是锝标记的二膦酸盐（99mTC-MDP）（图1）。

然而，在某些情况下疾病诊断率与放射性药物特异性并不直接相关，反而与图像采集策略相关性更高［18,19］。对放射性药物特性和图像采集方式与疾病诊断率间关系的理解是从成功对嗜中性粒细胞进行标记开始的［20］。

作为PET/CT 显像剂的氟标记的脱氧葡萄糖（18Fflurodeoxyglucose，18F-FDG）对感染性及炎性疾病的诊断效力很高［21-23］。18F-FDG 是一种放射性标记的葡萄糖类似物，细胞通过细胞膜葡萄糖转运蛋白吸收并随后在大多数细胞内被己糖激酶磷酸化［21］。18F-FDG PET/CT 识别炎症和感染部位的能力主要依赖于参与炎症反应的细胞的糖酵解活性［21］。由于参与感染和炎症的细胞，尤其中性粒细胞和单核细胞/巨噬细胞家族，能表达高水平的葡萄糖运蛋白和己糖激酶活性，因此18F-FDG PET/CT 可有效用于诊断感染性或炎症性疾病［4,21,24］。另外，在对儿童真菌感染［22］、糖尿病引起的感染［23］，及不明原因发热的诊断［25］等方面18F-FDG PET/CT 也有不俗表现。然而，18F-FDG PET/CT 很难区分无菌发炎和感染引起的发炎。使用18F-FDG 标记的自体白细胞进行PET/CT 显像时可提高对感染性疾病诊断的准确度，但还需要大量研究证实［26］。图2 展示了对不明原因发热患者出现系统性炎性反应，但无法区分感染或风湿免疫性疾病致。

在过去十年中，68Ga 标记的显像剂在肿瘤领域的开发已大大增加，然而，基于68Ga 的炎症和感染显像剂应用范围还相当有限［2,27,28］。过去五年中，基于68Ga 的示踪剂用于炎症和感染的诊断和鉴别的研究和开发提速明显［29-33］，为感染及炎性疾病诊疗提供了新方向。

此外，正电子发射断层扫描/磁共振成像（positron emission tomography/magnetic resonance，PET/MR）技术已越来越多用于临床。PET/MR 结合了MR 的独特功能，包括出色的软组织对比、扩散加权成像、动态对比增强成像、fMRI和其他特殊序列、MR 光谱学及PET 提供的定量生理信息。PET/MRI 的潜在临床应用包括神经成像［34-36］及肿瘤显像［37-40］。由于，MR 还可以提供疾病及其患者生物学特性因素相关信息，包括肿瘤血管的新生；通过动态对比增强成像的灌注特性及使用扩散加权成像反应细胞膜的完整性［41,42］；实时图像采集方式，支持动态PET 数据与fM 数据整合，从而提供一系列功能信息，如灌注（微血管密度、血管渗漏等），扩散（细胞密度、微结构等）和新陈代谢（细胞死亡、增殖等）［43］，以研究传染性和炎症性疾病的发病机理。目前，在神经［34-36］、心肌［44-46］、肠道［47-49］等炎性显像中得到一定应用。

未来，随着人们对炎性疾病的病理及生理学信息的深入了解，且伴随分子成像技术进一步发展，将有越来越多放射性药物被开发，以提高炎性疾病诊断的准确性和特异性。另外，PET/MRI 技术进步也将对感染及炎症疾病鉴别诊断提供新的视角和依据。