18F-FDG PET/MRI 中棕色脂肪组织摄取的影像学表现和规律分析

惠金子 李云波 施笑 蕊 袁梦晖 魏龙晓 许 建林 施常备

1 空军军医大学第二附属医院核医学科，西安 710024；2 陕西省肿瘤医院核医学科，西安 710061

人体内脂肪组织分为白色脂肪组织（white adipose tissue，WAT）与 棕 色 脂 肪 组 织（brown adipose tissue，BAT）2 种类型，WAT 主要以三酰甘油的形式起保温和储存能量的作用；BAT 可通过非战栗方式产热，是人体适应性产热的主要部位，也是目前研究代谢性疾病和肥胖的靶点[1-2]。在PET 显像中，3.6%～9.1%的成年人的BAT 可高摄取18F-FDG 而显影[3-4]。成年人的BAT 主要分布于锁骨上区、颈部、椎旁、纵隔及肾周区域[5]，这些亦是肿瘤淋巴结转移的好发部位。18F-FDG PET/MRI 和18F-FDG PET/CT 在肿瘤的诊断、分期及疗效评价方面有重要作用，BAT 的生理性摄取对二者的影像诊断均可产生不同程度的干扰。已有研究者对PET/CT 显像中BAT 摄取的影像学特点及规律进行了分析总结[6-7]，但关于PET/MRI 中BAT摄取特点的报道较少。本研究初步探讨18F-FDG PET/MRI 中BAT 摄取的规律和影像学表现。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2017 年7 月至2020 年1 月于空军军医大学第二附属医院核医学科行18F-FDG PET/MRI 检查的1 529 名受检者的影像学资料，其中男性836 名（54.7%）、女性693 名（45.3%），年龄14～93（53.6±13.2）岁。BAT 摄取18F-FDG 阳性者31 名（2.0%），其中男性13 名（41.9%）、女性18 名（58.1%），年龄16～61（33.3±11.6）岁。本研究符合《赫尔辛基宣言》的原则。

纳入标准：（1）临床资料完整；（2）在18F-FDG PET/MRI 检查前签署了知情同意书。排除标准：（1）体内有金属植入物，如心脏起搏器、人工瓣膜或其他磁敏感金属异物；（2）患有幽闭恐惧症；（3）有严重外伤、陷入昏迷、高热。

1.2 图像采集

设备使用德国西门子公司的Biography mMR PET/MRI 一 体 机（MRI 3.0T）。显 像 剂 为18F-FDG（南京江原安迪科正电子研究发展有限公司），放射化学纯度>95%。受检者禁食6 h 以上，空腹血糖水平<11.2 mmol/L，于安静状态下经肘静脉注射18F-FDG（3.7 MBq/kg），视听封闭休息40 min 后行PET/MRI 扫描，扫描范围从颅底至髋关节；采集方式为静态采集；扫描方式为容积扫描。PET与MRI 同步扫描。MRI 采集参数如下，（1）T1 加权成像（weighted imaging，WI）三维容积内插体部检查轴位扫描：重复时间4.04 ms，恢复时间1.24 ms，层厚3.2 mm，层距0 mm，视野420 mm×320 mm，矩阵320×175；（2）T2WI 轴位扫描：重复时间3000 ms，恢复时间89 ms，层厚6 mm，层距0 mm，视野400 mm×400 mm，矩阵256×256；（3）T2WI刀锋技术脂肪抑制频率衰减反转恢复序列（spectral attenuated inversion recovery，SPAIR）轴 位 扫 描：重复时间2200 ms，恢复时间86 ms，层厚6 mm，层距0 mm，视野400 mm×400 mm，矩阵320×320；（4）弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）扫描：采用平面回波成像序列，b 值为50、1000 s/mm2，重复时间6400 ms，恢复时间78 ms，层厚6 mm，层距0 mm，视野400 mm×300 mm，矩阵128×96，自动生成表观弥散系数图。PET 采集4～5 个床位，4 min/床位，衰减校正采用三维容积内插体部检查水脂分离技术，层厚2 mm，重建类型为高清PET，迭代次数2，矩阵172×172，放大倍数选择1，半峰全宽2.0，散射校正为相对校正。

1.3 数据和图像分析

记录受检者的性别、年龄、身高、体重、体重指数（body mass index，BMI）、检查日期、检查当日的平均气温，18F-FDG PET/MRI 图像由2 名取得MRI 大型设备上岗证及核医学大型设备上岗证的中级职称医师独立阅片，意见不同时与2 名核医学科高级职称医师商议后确定最终结果。采用MIMvista 6.5 后处理工作站（北京明维视景医疗软件开发有限公司）获得MRI、PET 和PET/MRI 融合图像。选取18F-FDG 摄取增高部位（以周围肌肉组织的SUVmax为界值），当其在相对应的MRI图像上为脂肪信号时，判断为激活的BAT，采用三维勾画法勾画ROI，测量并记录SUVmax和平均标准化摄取值（mean standardized uptake value，SUVmean）。

1.4 统计学分析

应用PASW Statistics 18.0 软件进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以±s表示，计数资料以个数或百分比表示。计数资料的比较采用卡方检验，方差齐的计量资料的比较采用独立样本t检验，连续资料采用Pearson 相关性分析，分类资料和等级资料采用Spearman 相关性分析。P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 BAT 摄取18F-FDG 阳性者的PET/MRI 影像特征

31 名BAT 摄取18F-FDG 阳性者的PET/MRI 图像表现为颈部、锁骨上区、纵隔、脊柱两旁及肾上区等部位呈对称性分布的片状、结节状及串珠状的18F-FDG 高摄取灶，MRI 图像的T1WI、T2WI 均呈高信号，SPAIR 呈低信号（图1），DWI 图像未见高信号。双侧颈部、锁骨上区摄取者30 名（96.8%，30/31），脊柱两旁摄取者21 名（67.7%，21/31），纵隔摄取者9 名（29.0%，9/31），双侧肾上区摄取者5 名（16.1%，5/31）。31 名出现1～5 个部位摄取的受检者数依次为2 名（6.4%）、8 名（25.8%）、11 名（35.5%）、6 名（19.4%）、4 名（12.9%）。

图1 18F-FDG PET/MRI 显像中棕色脂肪组织的摄取图 受检者女性，29 岁，因血清糖类抗原724 升高行PET/MRI 检查。A 为最大密度投影，可见双侧颈部及锁骨上区对称性分布串珠状18F-FDG 摄取增高灶；B 为PET 横断面，可见双侧锁骨上区对称性分布片状、结节状18F-FDG 摄取增高灶，SUVmax=9.7；C 为T1WI 横断面，可见对应位置T1WI 呈高信号；D 为T2WI 横断面，可见对应位置T2WI 呈高信号；E 为SPAIR 横断面，可见对应位置SPAIR 呈低信号；F 为SPAIR 与PET 融合显像横断面，可见18F-FDG 高代谢部位SPAIR 呈低信号，局部未见肿大淋巴结。FDG 为氟脱氧葡萄糖；PET 为正电子发射断层显像术；MRI 为磁共振成像；SUVmax 为最大标准化摄取值；WI 为加权成像；SPAIR 为频率衰减反转恢复序列Figure 1 Image of 18F-FDG uptake in brown adipose tissue by PET/MRI

2.2 BAT 摄取18F-FDG 的影响因素

男性和女性BAT 摄取18F-FDG 的阳性率分别为1.6%（13/836）和2.6%（18/693），差异无统计学意义（χ2=2.07，P=0.15）。BAT 摄取18F-FDG 阳性者的年龄[（33.3±11.7）岁]低于阴性者[（54.1±13.5）岁]，差异有统计学意义（t=−12.03，P<0.001）；BAT摄取18F-FDG 阳性者的BMI[（21.89±2.79） kg/m2]低于阴性者[（24.01±3.26 ） kg/m2]，差异有统计学意义（t=−5.15，P<0.001）。BAT 摄取18F-FDG 阳性者检查当日的气温[（7.5±6.5 ）℃]低于阴性者[（16.5±11.9）℃]，差异有统计学意义（t=−8.97，P<0.001）。31 名BAT 摄取18F-FDG 阳性者按检查月份1～12 月的人数分布依次为5、4、2、2、1、0、0、0、0、4、6、7 名，多分布于冬、春季节。

2.3 BAT 代谢活性的影响因素

31 名BAT 摄 取18F-FDG 阳 性 者 的SUVmax为7.49±3.62（2.82～17.60）、SUVmean为2.92±1.53（0.91～6.47），将SUVmax和SUVmean分别与性别、年龄、BMI、检查当日平均气温及摄取部位BAT 数量进行相关性分析，由表1 可知，SUVmax和SUVmean均与摄取部位数量呈正相关（均P<0.001）；与年龄和BMI 呈负相关（均P<0.05）；与性别及检查当日平均气温无明显相关性（均P>0.05）。

表1 31 名棕色脂肪组织摄取18F-FDG 阳性者PET/MRI 显像的SUVmax 和SUVmean 与各因素的相关性分析Table 1 Correlation analysis between maximum standard uptake value and mean standard uptake value by PET/MRI and various factors in 31 subjects with 18F-FDG uptake in brown adipose tissue

3 讨论

PET/MRI 作为一种新型多模态显像技术，具有空间分辨率和组织对比度高的优点，但是其更亦受运动伪影或磁敏感伪影的干扰，了解BAT 的活动规律和分布，熟悉BAT 摄取显像剂的PET/MRI影像学表现，有助于PET/MRI 诊断医师及时作出准确判断。

BAT 的摄取存在季节规律，寒冷的季节多发[8]。本研究结果显示，90.3%（28/31）的BAT摄取发生于寒冷的季节，且BAT 摄取18F-FDG 阳性者检查当日的平均气温明显低于BAT 摄取阴性者，与文献报道一致。寒冷是BAT 的重要激活因素[9]，寒冷刺激时受检者的BAT 显影率达70%～100%[2,10]。寒冷刺激主要通过交感神经系统和瞬时受体电位通道介导，BAT 细胞表面含丰富的β3受体，受到寒冷刺激时，去甲肾上腺素与甲状腺素协同上调解偶联蛋白（uncoupling protein, UCP）1 的基因表达，增加适应性产热从而维持体温。BAT 在婴儿体内的含量最高，占其体重的1%～5%，随年龄增长逐渐下降，成人经寒冷刺激后检测到可摄取18F-FDG 的BAT 含量仅几毫升至数百毫升不等[11]。在本研究中，BAT 摄取18F-FDG 阳性者较BAT 摄取阴性者更偏年轻化。国内外研究结果显示，BAT 摄取18F-FDG阳性在女性中的发生率高于男性[6-7]，因雌激素及孕激素可通过上调UCP1 基因转录增加BAT 的代谢活性，而睾酮可抑制UCP1 基因的转录。在本研究中，女性BAT 摄取18F-FDG 的阳性率高于男性，但差异无统计学意义，这可能与样本的构成有关。本研究结果显示，BMI 较低者更易出现BAT 摄取。活跃的BAT 和肥胖之间的负相关意味着BAT 在调节能量消耗方面发挥着重要作用，Crandall 等[12]发现，活跃的BAT 与BMI 呈负相关，偏瘦者的BAT 活性更强。基于此，利用BAT 调节能量消耗有望成为人类对抗肥胖和治疗代谢性疾病的有效靶点[13]。

Fraum 等[14]发 现，18F-FDG PET/MRI 检 查 中BAT 摄取的最大瘦体重校正标准化摄取值变化范围较大，为2.5～17.8；在本研究中，18F-FDG PET/MRI 检测到BAT 摄取的SUVmax范围为2.82～17.60，与文献报道基本一致。我们还发现，SUVmax和SUVmean均与摄取部位BAT 数量呈正相关，与年龄、BMI 呈负相关，与性别及检查当日平均气温无明显相关性。即BAT 显影的部位数量越多，激活范围越大，代谢程度越强。BAT 的代谢活性随年龄增长而降低，具体机制尚不明确，可能与交感神经系统及甲状腺轴的活性有关。我们还发现，检查当日的平均气温与BAT 活性无明显相关性，但具体机制尚不明确，可能是遇到寒冷刺激时，BAT 一经激活即呈整体动员趋势，其代谢活性不会随温度降低而增加。Fischer 等[15]报道，在亚低温环境中，UCP1 基因轻度激活小鼠的BAT 对葡萄糖的摄取增加，而持续低温暴露后则检测到较少的葡萄糖摄取，这可能是由于持续低温暴露后，BAT 对脂肪酸的处理能力增强，而对葡萄糖摄取相对减少造成的，尚需后期前瞻性研究证实。

基于BAT 的代谢特点，可在检查前采取一定的干预措施抑制BAT 的活性，减少甚至消除其对影像诊断的干扰。如何减少PET/MRI 显像中BAT对显像剂的摄取目前尚无统一标准，一般参考欧洲核医学协会制订的PET/CT 肿瘤显像程序指南[16]，在注射18F-FDG 前30～60 min 至检查过程中为受检者保温可有效减少BAT 对18F-FDG 的摄取，Crandall等[12]研制的抑制交感神经活性的药物也可抑制BAT 的活性。

综上所述，在PET/MRI 检查中，年轻、偏瘦的受检者较易出现BAT 摄取，且大多发生在寒冷季节。在PET/MRI 影像诊断过程中，结合BAT 摄取的影像学表现、发生规律和代谢特点，可对BAT 及时作出准确判断。

利益冲突 所有作者声明无利益冲突

作者贡献声明 惠金子负责研究的设计和实施、论文的撰写；李云波、施笑蕊负责图像数据的采集和处理；袁梦晖、魏龙晓负责论文知识性内容的审阅；许建林、施常备负责论文的指导与审阅