趙斌，王劍杰

北京大學(xué)首鋼醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，北京 100144；*通信作者 王劍杰 wjj7712@163.com

近年來，生物醫(yī)學(xué)工程材料的研發(fā)及逐步應(yīng)用于臨床，為外科開展新材料置換手術(shù)提供了可能，隨之而來的人工植入物相關(guān)的術(shù)后感染，成為影響手術(shù)成敗及術(shù)后患者生活質(zhì)量的關(guān)鍵因素。既往研究顯示，骨外科人工材料植入術(shù)后感染發(fā)生率約為2.39%，高齡、體質(zhì)量指數(shù)偏高、糖尿病、術(shù)中出血量大和手術(shù)時間長是術(shù)后感染的獨立危險因素[1]。

由于植入物相關(guān)感染的臨床表現(xiàn)不典型，早期診斷困難，導(dǎo)致病程遷延，嚴(yán)重影響預(yù)后。超聲、CT等傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查無法在疾病發(fā)生形態(tài)學(xué)改變前做出診斷，加之術(shù)后瘢痕形成和植入物引發(fā)的偽影，會嚴(yán)重干擾影像醫(yī)師的判斷[2]。近年來，功能代謝與形態(tài)解剖融合顯像技術(shù)逐漸應(yīng)用于臨床診療評估，18FFDG PET/CT最早應(yīng)用于腫瘤診斷分期。此外，F(xiàn)DG還可以聚積于一些糖代謝活躍的炎癥細(xì)胞中，如被激活的淋巴細(xì)胞、粒細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞等，因此FDG攝取可以反映各種炎癥和感染性疾病。

本文對18F-FDG PET/CT 檢測人工血管感染（vascular prosthetic graft infection，VPGI）、心臟植入式電子裝置感染（cardiac implantable electronic devices infections，CDIs）、左心室輔助裝置（left ventricular assist devices，LVAD）感染及人工關(guān)節(jié)假體感染的臨床應(yīng)用價值進(jìn)行綜述。

1 18F-FDG PET 的顯像原理及檢出感染性病變的原理

18F-FDG是葡萄糖類似物，通過細(xì)胞膜上的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白進(jìn)入細(xì)胞，而后在細(xì)胞線粒體高活性己糖激酶的作用下進(jìn)行磷酸化反應(yīng)，生成6-磷酸脫氧葡萄糖，由于分子結(jié)構(gòu)的差異，不能參與進(jìn)一步的糖代謝過程，從而滯留于細(xì)胞內(nèi)。葡萄糖是一種廣譜代謝底物，除腫瘤細(xì)胞外，參與炎癥反應(yīng)的中性粒細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞、細(xì)胞因子激活的淋巴細(xì)胞同樣具備葡萄糖代謝增高的特性。在諸多炎癥病灶中，活化的白細(xì)胞是參與炎癥擴(kuò)散的主要細(xì)胞，因此炎癥病灶在18F-FDG PET顯像上呈異常放射性濃聚。與其他核素顯像相比，18F-FDG PET不能準(zhǔn)確地區(qū)分惡性腫瘤、感染與非感染性炎癥，但正是因為其非特異性，或者說顯像劑的廣譜性，F(xiàn)DG PET可以顯示所有上述情況，進(jìn)而協(xié)助醫(yī)師發(fā)現(xiàn)以上病變，指導(dǎo)深入的檢查，最終明確診斷。

2 V PGI

隨著動脈粥樣硬化和糖尿病的日趨多發(fā)，應(yīng)用于動脈狹窄或栓塞、血管受損難以修復(fù)等血管重建的人工血管移植術(shù)越來越多，約1%～6%的血管手術(shù)會發(fā)生感染，預(yù)后很差，若治療不當(dāng)，5年內(nèi)死亡率可達(dá)40%[3]。VPGI由表面?zhèn)诤蜕蠲嫜芗袤w移植物的細(xì)菌定植引起，臨床表現(xiàn)因移植物位置和感染時間不同而表現(xiàn)各異，早期感染（術(shù)后4個月內(nèi)）常由毒力較強的細(xì)菌（金黃色葡萄球菌）及革蘭陰性細(xì)菌（大腸桿菌、變形桿菌和銅綠假單胞菌）引起，多表現(xiàn)為發(fā)熱、寒戰(zhàn)、膿腫，嚴(yán)重者可形成潰瘍、移植物閉塞等，早期診斷并不困難；晚期感染（術(shù)后4個月以上）通常是由毒性較小的細(xì)菌引起，癥狀更隱匿[4]。有時VPGI很難與上覆軟組織感染相區(qū)分?？刂聘腥竞捅３诌h(yuǎn)端動脈血運是最重要的處理原則。

早期診斷對改善VPGI的預(yù)后有重要影響，VPGI的診斷涉及微生物學(xué)、臨床表現(xiàn)、影像學(xué)以及實驗室炎癥指標(biāo)等多方面。VPGI的診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”是外植移植物或移植物周圍組織的細(xì)菌培養(yǎng)，還可以通過超聲快速識別移植物周圍的液體和炎癥，但目前CT是一線的診斷方法，它可以顯示移植物感染的不規(guī)則結(jié)構(gòu)邊界、移植物區(qū)域積氣積液、假性動脈瘤形成、人工血管壁增厚、軟組織腫脹等[5]，增強CT診斷急性VPGI的敏感度和特異度接近100%，但對慢性VPGI的敏感度和特異度僅為55%[6]。盡管MRI對軟組織病變比較敏感，但由于心臟手術(shù)患者體內(nèi)有金屬植入物，不宜接受MRI檢查。

18F-FDG PET/CT是評估血管移植物感染的一種非常有用的無創(chuàng)性工具，在一些沒有解剖學(xué)改變的病例中，代謝增加是感染的唯一跡象[5]。王文璋等[7]使用FDG PET/CT對臨床可疑的血管植入物感染灶進(jìn)行顯像，發(fā)現(xiàn)FDG PET/CT能夠?qū)Ω腥驹钸M(jìn)行準(zhǔn)確定位，其探查到的感染范圍與術(shù)中所見完全一致，有利于幫助醫(yī)師在術(shù)前制訂合理的手術(shù)方案。雙時相顯像對進(jìn)一步診斷VPGI有更高的價值，Chang等[8]使用雙時相FDG PET/CT進(jìn)行主動脈移植物感染檢測顯示，試驗組最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值明顯升高，診斷敏感度和特異度分別為100%和90%，可以明顯顯示感染移植物的范圍。人工血管移植物會引起慢性低度炎癥，從而出現(xiàn)假陽性。Keidar等[9]研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后92%的非感染患者會出現(xiàn)植入血管周圍FDG攝取增高，且不會隨時間減弱。因此，診斷時需注意分析放射性分布的特點，若呈條狀并沿血管假體走行的攝取輕度增高，可能是生理性炎癥反應(yīng)，如果呈點狀局灶性攝取明顯增高，應(yīng)高度懷疑植入物周圍感染[5]。

3 CDIs

鑒于心血管疾病的高度流行和心臟植入式電子裝置的廣泛應(yīng)用，CDIs逐漸引起外科醫(yī)師的重視。CDIs是一種嚴(yán)重的潛在并發(fā)癥，未經(jīng)治療死亡率接近66%[10]。

CDIs的臨床癥狀及治療方法依據(jù)發(fā)生部位不同而異，發(fā)生于淺層囊袋區(qū)的感染常發(fā)生于術(shù)后早期，多是由于術(shù)中或后續(xù)操作囊袋受到污染所致[11]，臨床上與局部炎癥體征相關(guān)，如局部紅腫、疼痛、發(fā)熱等，嚴(yán)重時可出現(xiàn)破潰、流膿及竇道形成，臨床診斷并不困難。深層感染指沿導(dǎo)線的血管內(nèi)部分感染擴(kuò)散并進(jìn)展累及心內(nèi)外膜或瓣膜[11]，多數(shù)患者會出現(xiàn)發(fā)熱、畏寒等全身癥狀，由于癥狀和體征無特異性，診斷常被延誤，目前其診斷主要依據(jù)微生物學(xué)、影像學(xué)及臨床表現(xiàn)，經(jīng)胸超聲是一線影像學(xué)檢查方法。確診為CDIs（包括系統(tǒng)感染及局部囊袋感染）的治療關(guān)鍵是完整地移除整個植入系統(tǒng)以及充分的抗感染治療。

對使用起搏器、植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫器等心臟植入式電子設(shè)備的心內(nèi)膜炎和感染患者，18F-FDG PET/CT已納入ESC指南[12-13]。既往研究[14-16]顯示，18FFDG PET/CT檢測CDIs具有較高的敏感度（83%～100%）和特異度（93%～95%），其中對囊袋感染的診斷效果更好，敏感度可達(dá)86.7%～100.0%，還能區(qū)分感染灶位于囊袋深部還是局限于淺表的軟組織，有利于指導(dǎo)治療[14]；但對導(dǎo)線相關(guān)感染的診斷效果不佳，敏感度僅為24%～60%，特異性約為62.5%[17]。李原等[18]研究顯示，囊袋區(qū)感染灶在FDG影像衰減校正和非衰減校正圖中均表現(xiàn)為條狀、片狀放射性濃聚灶，感染性心內(nèi)膜炎在PET上顯示為左心室以外沿心肌壁走行的異常FDG濃聚，提示18F-FDG PET/CT對疑診起搏器植入術(shù)后感染的定位及病因?qū)W診斷具有較高的價值。

此外，18F-FDG PET/CT的優(yōu)勢為陰性預(yù)測值較高，即盡管經(jīng)食管超聲心動圖懷疑植入物感染，但只要PET顯像陰性，基本可以排除感染，無需手術(shù)拆除裝置[19]。

4 LVAD 相關(guān)感染

LVAD植入改善了終末期心力衰竭患者的存活率和生活質(zhì)量，且由于心臟移植器官短缺以及年齡相關(guān)性心臟病患者預(yù)期壽命的延長，臨床將面臨越來越多的LVAD患者[20]。設(shè)備感染仍然是LVAD植入后的主要并發(fā)癥[21]，尤其是通過經(jīng)皮傳動線連接的體內(nèi)泵和體外控制單元的傳動線感染，發(fā)病率為17%～22%[20]，當(dāng)合并血行感染時死亡率可達(dá)50%[22]。采用傳統(tǒng)的影像學(xué)方法很難診斷LVAD感染[23]，CT檢查局限于顯示傳動系統(tǒng)感染時的浸潤性改變和膿腫[24]，18F-FDG PET/CT能夠評估感染的代謝特征[20]。

FDG PET/CT的視覺評估及半定量分析檢測傳動系統(tǒng)感染均具有高度敏感度和特異度。Dell'Aquila等[25]研究發(fā)現(xiàn)，PET/CT對診斷深部傳動系統(tǒng)感染的敏感度高于淺表感染（80%比62%），可能與淺表感染的局部治療相關(guān)，提示PET/CT可以幫助臨床更好地把控感染范圍，潛在地提高對所有病灶的治療能力。Tam等[20]研究發(fā)現(xiàn)，LVAD傳導(dǎo)系統(tǒng)感染有4種不同模式，由于傳動系統(tǒng)的部分主要植于幾乎沒有背景攝取的皮下，且高攝取的鄰近器官溢出的風(fēng)險幾乎不存在，因此在該研究中FDG PET/CT診斷傳導(dǎo)系統(tǒng)感染的敏感度和特異度可達(dá)100%。Avramovic等[26]研究發(fā)現(xiàn)，半定量參數(shù)比單純視覺分級的敏感度和特異度更高，其中代謝體積作為度量參數(shù)較SUVmax進(jìn)一步提高了診斷準(zhǔn)確率，陰性似然比和敏感度較后者提高到95%以上，提示基于閾值的容積評估可能比檢測單個體素能更好地確定細(xì)菌性軟組織炎癥的程度。

此外，Dell'Aquila等[25]研究認(rèn)為，F(xiàn)DG PET/CT對深層裝置感染的診斷能力有限，可能是由于左心室周圍的異物反應(yīng)和相鄰心室的非特異性示蹤劑攝取所致，PET/CT檢查前使用抗生素，慢性瘺管的形成等還會造成假陰性結(jié)果。Ten Hove等[27]系統(tǒng)回顧既往有關(guān)FDG PET/CT診斷疑似LVAD感染的檢出性能，結(jié)果表明FDG PET/CT對血泵/囊袋感染和傳動線感染的檢出敏感度（97%和96%）及特異度（93%和99%）均較高，盡管該薈萃分析納入的文獻(xiàn)研究方案間存在顯著差異，各研究間的異質(zhì)性較大（I2＞50%），但該研究結(jié)論仍支持PET/CT檢測LVAD感染具有可行性和較高的診斷準(zhǔn)確性。

18F-FDG PET/CT結(jié)果還可以用于識別LVAD不良結(jié)局風(fēng)險最高的患者，對指導(dǎo)外科治療具有一定的價值。Ten Hove等[27]報道，F(xiàn)DG PET/CT顯像陽性患者隨訪期間死亡率為50%（中位生存期87.5 d），而FDG PET/CT陰性隨訪期間零死亡（中位隨訪時間165 d）。死亡的14例患者中，12例涉及血泵或囊袋感染。18FFDG PET/CT檢查結(jié)論協(xié)助臨床醫(yī)師改變了57%（12/21）的患者的治療策略，包括4例根據(jù)FDG PET/CT結(jié)果被列為高危重心臟移植患者。Sommerlath等[28]根據(jù)ISHLT建議[29]將LVAD細(xì)分為傳動系統(tǒng)入口點、皮下傳動系統(tǒng)通路、泵腔和流出道4個組成部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)若感染涉及3個及以上部分，較2個或更少部分感染的患者有不良結(jié)局的趨勢（P=0.089），進(jìn)一步隨訪若在PET/CT后早期對感染部位進(jìn)行有針對性的手術(shù)修復(fù)，會顯著縮短隨后的住院時間。

18F-FDG PET/CT可以確定LVAD感染的部位、范圍和嚴(yán)重程度，還可以確定與其感染相關(guān)的胸腔淋巴結(jié)受累情況，發(fā)現(xiàn)其他與LVAD無關(guān)的感染源[28]，這些信息對患者的進(jìn)一步管理有重要臨床意義。在未來的研究中，應(yīng)當(dāng)建立診斷LVAD感染的標(biāo)準(zhǔn)，以及PET掃描的標(biāo)準(zhǔn)化程序，以便獲得高度一致的結(jié)果[27]。

5 人工關(guān)節(jié)假體周圍感染

人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后1%～3%的患者會發(fā)生假體周圍感染。流行病學(xué)調(diào)查顯示[30]，假體周圍感染已成為人工膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后翻修的首要原因和髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后翻修的第三位原因，僅次于假體關(guān)節(jié)脫位及松動。由于其臨床處理方式不同，準(zhǔn)確地鑒別感染與假體無菌性松動至關(guān)重要。X線、CT等傳統(tǒng)檢查方法不能區(qū)分置換假體松動的原因，MRI受內(nèi)植物金屬材料的影響會產(chǎn)生明顯的偽影，使其難以成為診斷假體周圍感染的常規(guī)方法。

同位素顯像在人工關(guān)節(jié)感染的診斷中應(yīng)用廣泛，盡管骨顯像對關(guān)節(jié)置換術(shù)后繼發(fā)假體周圍炎性病變較敏感（準(zhǔn)確度為50%～70%），但對區(qū)分感染與假體松動十分困難。既往研究嘗試骨三時相顯像技術(shù)或锝-鎵聯(lián)合顯像技術(shù)，以提高診斷關(guān)節(jié)假體周圍感染的準(zhǔn)確性，但由于診斷價值有限，限制了其推廣。李原等[31]分析63例髖關(guān)節(jié)置換術(shù)后有臨床癥狀患者的骨三相圖像，結(jié)果顯示單純參考延遲顯像標(biāo)準(zhǔn)的診斷準(zhǔn)確度僅為61.1%，低于血清學(xué)檢測（C-反應(yīng)蛋白和血沉）的73.0%，僅觀察早期軟組織血流灌注情況獲得的最高診斷準(zhǔn)確性（93.1%），通過觀察骨三時相顯像假體周圍軟組織血流及血池灌注情況，可以較為準(zhǔn)確地鑒別假體周圍感染與無菌性松動，其診斷效能優(yōu)于傳統(tǒng)的血清學(xué)檢查。因為關(guān)節(jié)假體周圍感染時白細(xì)胞常聚集于關(guān)節(jié)假體周圍，目前公認(rèn)白細(xì)胞顯像是同位素顯像中的“金標(biāo)準(zhǔn)”。Teiler等[32]報道應(yīng)用白細(xì)胞顯像（SPECT/CT或PET/CT）檢測人工關(guān)節(jié)感染的特異度均可達(dá)到80%以上。

使用18F-FDG PET/CT診斷骨關(guān)節(jié)假體周圍感染逐漸成為熱點。18F-FDG PET/CT在人工關(guān)節(jié)感染的診斷和療效評估中有較好的潛在應(yīng)用價值。Chatziioannou等[33]通過動物模型實驗證明，F(xiàn)DG PET/CT可以用于評價人工關(guān)節(jié)感染抗感染治療后的療效。Shemesh等[34]報道FDG PET/CT可以幫助鑒別關(guān)節(jié)置換術(shù)后的感染或非感染導(dǎo)致的不愈合、軟組織感染和慢性骨髓炎，其特異度可達(dá)100%。Basu等[35]分析221例關(guān)節(jié)置換術(shù)患者的PET顯像，結(jié)果顯示FDG PET診斷人工髖關(guān)節(jié)感染的敏感度和特異度分別為81.8%、93.1%，優(yōu)于白細(xì)胞顯像的33.3%和88.5%。但也有研究認(rèn)為，PET顯像并非總是優(yōu)于白細(xì)胞顯像，Yue等[36]研究認(rèn)為18FFDG PET/CT尚不能取代白細(xì)胞顯像。

綜上所述，由于心血管系統(tǒng)和骨關(guān)節(jié)外科人工植入物相關(guān)感染的臨床表現(xiàn)不典型，感染趨于隱匿和復(fù)雜，臨床醫(yī)師處理時面臨諸多挑戰(zhàn)。目前，18F-FDG PET/CT診斷外植移植物感染的部位、范圍和嚴(yán)重程度具較高的敏感度和準(zhǔn)確度，尤其對沒有解剖學(xué)改變的血管植入物感染的診斷、定位及定性CDIs、指導(dǎo)LVAD感染外科治療、人工骨關(guān)節(jié)植入物相關(guān)感染具有一定的價值，有助于及時檢出感染和制訂后續(xù)治療方案。相信隨著核醫(yī)學(xué)和CT后處理技術(shù)的進(jìn)步，植入物金屬偽影對診斷的干擾會大大削弱，隨著大樣本多中心前瞻性研究的相繼開展，18F-FDG PET/CT在人工植入物相關(guān)感染中的診斷價值會得到臨床更廣泛的關(guān)注與認(rèn)可。