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Relationship Between Pharmacokinetic Parameters and Imaging Duration in Dynamic 11C-Acetate Cardiac PET/CT
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摘要:目的 评估成像时间对动态11C-乙酸盐(11C-acetate, 11C-AC)正电子发射断层显像(positron emission tomography, PET)检查心肌组织11C-AC药代动力学参数计算结果的影响，探究临床缩短成像时间的可行性。方法 本研究为回顾性分析，研究对象为北京协和医院接受11C-AC PET/CT心脏成像检查的46名受试者(来自于一项评估饮酒男性心肌组织和代谢特征的临床研究)。每名受试者注射740 MBq 11C-AC后均进行40 min动态11C-AC PET/CT扫描。以从左心室血池中获取11C-AC的时间活度曲线作为输入函数，40 min(53帧)图像数据拟合得到的11C-AC药代动力学参数(K1值、k2值)为参考标准，从最后一帧依次减少纳入的动态图像帧数，计算不同成像时长动态数据对应的11C-AC药代动力学参数，与参考标准进行相关性与变化趋势一致性分析并进行差异性比较，以所有心肌节段中线性回归模型拟合优度评价指标R2均大于0.9时对应的时间为最短成像时间。结果 当成像时间≥17 min(37帧)时所有心肌节段中的11C-AC药代动力学参数K1与k2值同参考标准的相关性均较好(R2均＞0.9)，心肌整体平均结果中K1值、k2值与参考标准拟合的线性回归模型的回归系数分别分布于0.982~1.007和0.783~1.000。当成像时间为17 min(37帧)时，左前降支、右冠状动脉以及左回旋支灌注区域的K1值、k2值与参考标准均具有显著差异(P均＜0.001)，其中左前降支灌注区域相对差异(relative difference, RD)最高[K1值：(3.93±1.98)%; k2值：(13.79±6.40)%]，右冠状动脉灌注区域RD最低[K1值：(2.84±1.89)%; k2值：(9.74±5.62)%]。结论 对于饮酒或健康的男性人群，心脏11C-AC PET/CT成像检查时，缩短成像时间至17 min(37帧)可获得与标准时间相一致的示踪剂药代动力学参数，为临床优化图像采集时间提供了一定的参考依据。Abstract:Objective To evaluate the effect of imaging time on the pharmacokinetic parameters calculation of dynamic 11C-acetate cardiac positron emission tomography (PET) scan and to investigate the feasibility of shortening the imaging time in clinical practice.Methods This study was a retrospective analysis and 46 subjects who underwent 11C-acetate PET/CT cardiac imaging at Peking Union Medical College Hospital (from a clinical study assessing myocardial tissue and metabolic characteristics in men with alcohol consumption) were included. Each subject was injected with 740 MBq 11C-acetate before a 40-minute PET/CT scan, and time-activity curve in the left ventricle was collected as input function. Pharmacokinetic parameters (K1 and k2) calculated from the 40-minute dynamic data (53 frames) was regarded as the reference standard. The number of included dynamic image frames was sequentially reduced from the last frame, and the corresponding pharmacokinetic parameters of 11C-acetate were calculated. Correlation, consistent analysis of trends and the relative differences on pharmacokinetic parameters between shortened data and reference standard were evaluated. The shortest acceptable scan time was determined based on the criterion that the R2 of linear regression models was higher than 0.9 in all myocardial segments.Results The R2 between 11C-acetate pharmacokinetic parameters and the reference standard was higher than 0.9 in all myocardial segments at scan time ≥17 min (37 frames) for both K1 and k2. The regression coefficients of K1 values calculated from the shortened data and the reference standard in myocardium were distributed in the range of 0.982-1.007, and the regression coefficients of k2 values calculated from the shortened data and the reference standard were distributed in the range of 0.783-1.000. When the scan time was reduced to 17 min (37 frames), the K1 and k2 values of left anterior descending branch, right coronary artery and left circumflex branch perfusion regions were significantly different from the reference standard (all P < 0.05). Left anterior descending branch perfusion region had the highest relative difference (RD) [K1: (3.93±1.98)%; k2: (13.79±6.40)%], while right coronary perfusion region had the lowest RD [K1: (2.84±1.89)%; k2: (9.74±5.62)%].Conclusions For the male population with alcohol consumption or are healthy, shortening the scan time to 17 min (37 frames) during dynamic 11C-acetate PET/CT cardiac imaging can obtain tracer pharmacokinetic parameters consistent with the reference standard, which can provide references for optimizing clinical image acquisition time.
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耳鼻喉科学是一门具有较强专业性的学科，耳、鼻、咽、喉等器官解剖特殊[1]，结构精细，功能复杂，内容抽象；且由于被检查部位深在、狭小、不易直观观察，常需借助专科器械才能窥清，教师在教学中如何将相关理论知识与临床实践结合起来是耳鼻喉教学中的研究热点。理论教学中，教师可通过图片、视频等方式向住院医师讲解耳科的知识点，学生的认识往往较片面。传统的临床带教以教师讲解、住院医师观摩[2]为主，该方法常因忽视住院医师的自我思考及自主学习能力培养，导致学生对知识点的印象不深。随着内镜技术在耳鼻喉科的广泛应用，耳内镜系统不仅在临床诊疗中发挥了重要作用，在临床教学中的应用也越来越受到重视。本研究将便携式耳内镜系统用于住院医师临床教学活动，并与电耳镜辅助教学进行对比分析，探讨该技术在耳鼻喉科住院医师临床教学中的应用价值。
1. 资料与方法
1.1 研究对象
以2022年2-3月和2023年的2-3月北京协和医院耳鼻喉科耳组的住院医师为研究对象。纳入标准：(1)已纳入北京市规范化培训系统的硕士研究生并开始进行规培；(2)担任住院医师职责并将参加具体临床工作。排除标准：因各种原因无法接受完整的教学培训计划。采用随机数字表法，将研究对象分为试验组和对照组。
1.2 教学方法
所有住院医师均由同一名耳科副主任医师带教。由于研究对象本科毕业后即进入耳鼻喉专科临床工作，专科知识薄弱，具备的临床经验较少，故由副主任医师床旁带教查房，辅导病历。两组病历覆盖耳组疾病基本一致，每天同一位副主任医师带教两组，序贯查房。
1.2.1 对照组
对照组采用理论讲解+电耳镜系统辅助进行临床教学，教师按照耳科住院医师临床轮转要求，理论讲解后，在床旁带领住院医师询问病史、收集辅助检查报告，逐一通过电耳镜查看耳部体征，并通过口述方式结合理论讲解，住院医师床旁听课，持续1个月。
电耳镜系统：医用检耳镜，配置AA电池2节，3.7 V，LED照明，为Ⅰ类医疗器械，无图像收集系统(图 1A)。
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图 1 电耳镜系统(A)和便携式耳内镜系统(B)Figure 1. Electrooto-endoscopy system (A) and portable oto-endoscopy system (B)1.2.2 试验组
同期，试验组采用理论讲解+便携式耳内镜系统辅助教学。由于便携式耳内镜系统可将内镜查体信息通过无线网络传输至手机软件，教师一人持耳内镜进行查体，实时传输至手机屏幕，根据画面显示内容进行讲解，通过规范的操作方法进行耳内镜使用技巧演示，通过不同角度内镜展示疾病的特点。住院医师可随时提问、同步录像，还可根据查体结果进行讨论，通过网络实时查阅资料，将病因、病理和患者出现的临床症状及并发症结合在一起进行讲解，实现融会贯通。
便携式耳内镜系统：医用智能可视WIFI版耳内镜系统，为Ⅰ类医疗器械。总长100 mm，镜头外径3.5 mm，内径2.5 mm，镜管长36.5 mm，分辨率800万像素，内置可充电锂电池，LED冷光源照明。通过无线网络连接手机应用显示目标影像(图 1B)。
1.3 教学评价
第1个月临床轮转结束后，由未参与此次研究的教师对两组学员进行理论考核，耳科理论考核包括基础知识和病例分析，满分100分。同时，采用自制问卷调查表(问卷系统经信度检验Cronbach's α系数[3]为0.7~0.9，信度较好)进行匿名问卷调查：从耳科疾病学习、临床学习效率、临床资料收集、医患沟通以及设备使用5个维度进行自我评价。第2个月两组互换教学方式，2个月临床学习全部结束后，收集全部学员对两种临床教学方式的满意度(10分制，1分为非常不满意，10分为非常满意)。
1.4 统计学处理
采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。理论考试成绩和自我评价得分为正态分布计量资料，以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；满意度为计数资料，以频数(百分数)表示，组间比较采用Fisher精确概率法，以P＜0.05为差异具有统计学意义。
2. 结果
2.1 一般资料
2022年2-3月和2023年2-3月分别有18人纳入本研究，共计36人，所有研究对象本科均毕业于211重点院校。对照组包括男生10人，女生8人，年龄24~28岁，中位年龄24.3岁；试验组包括男生9人，女生9人，年龄24~27岁，中位年龄24.8岁。
2.2 教学效果比较
2.2.1 理论成绩与自我评价
两组住院医师第1个月轮转结束后进行耳科理论考试，试验组成绩显著高于对照组[(93.17±4.16)分比(82.28±4.46)分，t=7.576，P=0.000]。试验组在耳部疾病学习、医患沟通、临床学习效率及资料收集、设备使用5个维度的自我评价得分亦显著高于对照组(P均＜0.05)(表 1)。
表 1 试验组与对照组教学效果比较(x±s)Table 1. Comparison of teaching effects between the experimental group and the control group(x±s)指标 试验组(n=18) 对照组(n=18) t P值 耳部疾病学习 9.18±0.95 7.41±1.28 9.670 0.000 临床学习效率 9.42±0.62 6.88±1.83 8.050 0.000 医患沟通 9.06±1.25 6.71±2.20 8.296 0.000 临床资料收集 9.53±0.71 5.12±2.85 7.933 0.000 设备使用 9.24±1.09 7.41±1.94 6.998 0.000 2.2.2 满意度问卷调查
2个月教学结束后，36名学员对便携式耳内镜教学非常满意(10分)者占比57.9%，对电耳镜教学非常满意者占比47.4%，组间差异具有统计学意义(P=0.040)。两种教学方式在耳科临床带教总体满意度≥7分占比均为94.8%(图 2)。
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图 2 便携耳内镜教学满意度(A)和电耳镜教学满意度(B)Figure 2. Teaching satisfaction of portable oto-endoscopy system (A) and electrooto-endoscopy system(B)3. 讨论
耳科医生使用额镜、电耳镜、显微镜进行临床治疗和手术的历史远早于耳内镜，当前耳科临床教学中电耳镜的使用仍占很大比重，耳科临床和理论教学已经出现瓶颈。耳内镜技术在耳鼻喉科的应用已有20多年的历史[4-5]，随着科技和教学理念的进步，耳内镜在耳鼻喉科临床和教学中的应用越来越广泛。利用内镜的优点，将耳内镜系统引入耳科临床教学势必将带来新的教学方式变革。
耳内镜有自身特定的优势[6]，如广角的可视视野、像素清晰度高、可以抵近观察、教学时的实时显示等。本研究选取在北京协和医院耳科进行住院医师规范化培训的硕士研究生36名作为研究对象，对照组采用理论讲解+电耳镜的方式进行教学，试验组采用理论讲解+便携式耳内镜影像系统辅助教学，结果显示试验组理论考试成绩显著高于对照组[(93.17±4.16)分比(82.28±4.46)分，P=0.000]。且试验组在耳部疾病学习、医患沟通、临床学习效率及资料收集、设备使用5个维度的自我评价得分亦显著高于对照组(P均＜0.05)。
利用内镜及手机应用系统可将检查所见显示在手机的屏幕上，并对操作进行实时演示，这样不但有利于学生对正常及病变的解剖形态、病理特点加以辨认，同时方便老师采用互动形式，结合临床对知识要点进行详细指导，根据显示器所示画面对知识难点和学员疑问进行及时讲解，避免使用电耳镜独自观察疾病时的误解。从学习效率来看，该系统提高了临床教学效率，可缩短教学时长，便于教授更多知识。便携式耳内镜系统还可随时拍摄图片和视频，及时收集临床特殊病历资料并进行归档，便于总结复习以及论文撰写；而电耳镜系统无法数字连接影像系统，因此在临床资料收集方面更具优势。在医患沟通方面，住院医师借助便携式耳内镜系统可实时向患者展示疾病情况，图文并茂解释病情，提高患者的认知度和认同感，进而减少医患矛盾。在设备掌握方面，随着科技的进步，目前800~4500万像素的便携式耳内镜价格是电耳镜的50%甚至更低，成本优势明显，且其设计简单、维护方便，用于临床教学性价比更高。
临床带教是住院医师在医学实践过程中一个非常重要的学习阶段，只有将教材中的理论与临床工作结合起来，才能将书本知识转化为临床实践能力，故而如何做好住院医师的临床带教工作显得尤为重要。由于耳鼻咽喉学科具有解剖部位隐蔽、管腔狭窄弯曲，特别是耳科解剖结构抽象、听骨细小等特点，往往需要借助特殊的器械和照明设备且能熟练操作才能窥清，这些都增加了住院医师初学者对正常结构和疾病认识的难度[7]。既往在耳科住院医师的临床带教中采用理论讲解教学模式，由教师根据教学大纲的要求对耳科理论知识进行讲解并分析临床相关案例。该教学模式虽然能在一定程度上提高学生对疾病的认识，但忽略了住院医师的主观积极性以及临床理解和操作能力[8]。为提高耳科住院医师在临床工作中的综合能力，将便携式耳内镜系统用于耳科住院医师临床学习可更好地将理论和实践相结合，促进理论知识的理解和记忆。满意度问卷调查结果显示，36名学员对便携式耳内镜教学的满意度明显高于电耳镜(57.9%比47.4%，P=0.040)，说明便携式耳内镜系统得到了住院医师的普遍认可，提高了其临床学习兴趣。
本研究尚存在不足之处：教学效果评价采用理论考核结合问卷调查的形式，让学生进行主观的自我评价，缺乏对住院医师实践技能的客观评价结果，下一步的教学改革中会增加临床技能维度的考核。
综上，随着通用智能科技的深入与普及，如何降低社会成本、提高医疗效益将变得迫切且现实[9]。便携式耳内镜教学效果良好，可为培养应用型、创新型医学人才提供教学保障，值得医学临床教学中推广应用。
作者贡献：刘帅、尚斐、霍力负责研究方案设计；龚坦、尚斐、刘帅负责实验实施及论文撰写；尚斐、刘帅、霍力、唐晓英负责文章修订。利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突 -
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图 1 1例受试者PET动态图像及11C-AC代谢的时间活度曲线
A.PET检查过程中5个不同时间(帧)的图像，蓝色圆形框所选为左心室血池区域；B.基于血池区域测量获得的11C-AC代谢时间活度曲线
PET：正电子发射断层显像；11C-AC：11C-乙酸盐![]()
图 2 不同成像时间计算的11C-AC药代动力学参数与参考标准的相关性分析
1~17：17个心肌节段；LAD：左前降支；RCA：右冠状动脉；LCX：左回旋支；R2：线性回归模型拟合度评价；P值：线性回归模型显著性检验; 11C-AC：同图 1
表 1 缩短成像时间获得的11C-AC药代动力学参数与参考标准拟合模型的回归系数
成像时间
(图像帧数)40 min
(53)38 min
(52)36 min
(51)34 min
(50)32 min
(49)30 min
(48)28 min
(47)26 min
(46)25 min
(45)K1值回归系数 1.000 1.002 1.004 1.005 1.006 1.007 1.007 1.006 1.006 k2值回归系数 1.000 1.000 1.000 0.998 0.994 0.989 0.981 0.970 0.956 成像时间
(图像帧数)24 min
(44)23 min
(43)22 min
(42)21 min
(41)20 min
(40)19 min
(39)18 min
(38)17 min
(37)K1值回归系数 1.005 1.003 1.002 0.999 0.997 0.993 0.989 0.982 k2值回归系数 0.941 0.924 0.908 0.887 0.865 0.840 0.813 0.783 
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表 2 17 min(37帧)成像时间图像数据拟合的不同区域11C-AC药代动力学参数与参考标准的差异
心肌节段 K1 k2 参考标准 17 min成像时间 RD (%) P值 参考标准 17 min成像时间 RD(%) P值 整体 0.762±0.115 0.788±0.116 3.59±1.99 ＜0.001 0.120±0.024 0.135±0.029 12.39±6.29 ＜0.001 LAD 0.771±0.117 0.801±0.119 3.93±1.98 ＜0.001 0.119±0.024 0.136±0.029 13.79±6.40 ＜0.001 RCA 0.776±0.120 0.795±0.119 2.84±1.89 ＜0.001 0.120±0.025 0.132±0.032 9.74±5.62 ＜0.001 LCX 0.744±0.126 0.769±0.125 3.65±2.25 ＜0.001 0.121±0.024 0.136±0.030 12.32±6.80 ＜0.001 LAD、RCA、LCX：同图 2；11C-AC：同图 1；RD：同图 4
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[1] Lindner O, Sorensen J, Vogt J, et al. Cardiac efficiency and oxygen consumption measured with 11C-acetate PET after long-term cardiac resynchronization therapy[J]. J Nucl Med, 2006, 47: 378-383.
[2] Sorensen J, Valind S, Andersson LG. Simultaneous quantification of myocardial perfusion, oxidative metabolism, cardiac efficiency and pump function at rest and during supine bicycle exercise using 11C-acetate PET - a pilot study[J]. Clin Physiol Funct Imaging, 2010, 30: 279-284. DOI: 10.1111/j.1475-097X.2010.00938.x
[3] Liu S, Lin X, Shi X, et al. Myocardial tissue and metabolism characterization in men with alcohol consumption by cardiovascular magnetic resonance and 11C-acetate PET/CT[J]. J Cardiovasc Magn R, 2020, 22: 23. DOI: 10.1186/s12968-020-00614-2
[4] Ukkonen H, Knuuti J, Katoh C, et al. Use of [11 C] acetate and [15 O] O2 PET for the assessment of myocardial oxygen utilization in patients with chronic myocardial infarction[J]. Eur J Nucl Med, 2001, 28: 334-339. DOI: 10.1007/s002590000444
[5] Nesterov SV, Turta O, Han C, et al. 11C acetate has excellent reproducibility for quantification of myocardial oxidative metabolism[J]. Eur Heart J Cardiovasc Imaging, 2015, 16: 500-506. DOI: 10.1093/ehjci/jeu289
[6] Torizuka T, Nobezawa S, Momiki S, et al. Short dynamic FDG-PET imaging protocol for patients with lung cancer[J]. Eur J Nucl Med, 2000, 27: 1538-1542. DOI: 10.1007/s002590000312
[7] Visser EP, Kienhorst L, Geus-Oei L, et al. Shortened dynamic FDG-PET protocol to determine the glucose metabolic rate in non-small cell lung carcinoma[C]. 2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record. IEEE, 2008: 4455-4458.
[8] Monden T, Kudomi N, Sasakawa Y, et al. Shortening the duration of [18 F] FDG PET brain examination for diagnosis of brain glioma[J]. Mol Imaging Biol, 2011, 13: 754-758. DOI: 10.1007/s11307-010-0384-z
[9] Liu G, Yu H, Shi D, et al. Short-time total-body dynamic PET imaging performance in quantifying the kinetic metrics of 18F-FDG in healthy volunteers[J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2022, 49: 2493-2503. DOI: 10.1007/s00259-021-05500-2
[10] Samimi R, Kamali-Asl A, Geramifar P, et al. Short-duration dynamic FDG PET imaging: optimization and clinical application[J]. Phys Med, 2020, 80: 193-200. DOI: 10.1016/j.ejmp.2020.11.004
[11] Cerqueira MD, Weissman NJ, Dilsizian V, et al. Standardized myocardial segmentation and nomenclature for tomographic imaging of the heart: a statement for healthcare professionals from the Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association[J]. Circulation, 2002, 105: 539-542. DOI: 10.1161/hc0402.102975
[12] 何升级, 刘帅, 张辉, 等. 基于交替方向乘子法(ADMM)直接重建心脏11C-acetate PET动力学参数图[J]. 中国医学影像技术, 2022, 38: 758-763. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZYXX202205029.htm [13] Dimitrakopoulou-Strauss A, Strauss LG, Heichel T, et al. The role of quantitative (18)F-FDG PET studies for the differentiation of malignant and benign bone lesions[J]. J Nucl Med, 2002, 43: 510-518.
[14] Dimitrakopoulou-Strauss A, Strauss LG, Schwarzbach M, et al. Dynamic PET 18F-FDG studies in patients with primary and recurrent soft-tissue sarcomas: impact on diagnosis and correlation with grading[J]. J Nucl Med, 2001, 42: 713-720.
[15] Rusten E, Rodal J, Revheim ME, et al. Quantitative dynamic (18)FDG-PET and tracer kinetic analysis of soft tissue sarcomas[J]. Acta Oncol, 2013, 52: 1160-1167. DOI: 10.3109/0284186X.2012.728713
[16] Strauss LG, Dimitrakopoulou-Strauss A, Koczan D, et al. 18F-FDG kinetics and gene expression in giant cell tumors[J]. J Nucl Med, 2004, 45: 1528-1535.
[17] Dimitrakopoulou-Strauss A, Hohenberger P, Pan L, et al. Dynamic PET with FDG in patients with unresectable aggressive fibromatosis: regression-based parametric images and correlation to the FDG kinetics based on a 2-tissue compartment model[J]. Clin Nucl Med, 2012, 37: 943-948. DOI: 10.1097/RLU.0b013e31825b1da4
[18] Humbert O, Lasserre M, Bertaut A, et al. Breast cancer blood flow and metabolism on dual-acquisition (18)F-FDG PET: correlation with tumor phenotype and neoadjuvant chemotherapy response[J]. J Nucl Med, 2018, 59: 1035-1041. DOI: 10.2967/jnumed.117.203075
[19] Ye Q, Wu J, Lu Y, et al. Improved discrimination between benign and malignant LDCT screening-detected lung nodules with dynamic over static 18F-FDG PET as a function of injected dose[J]. Phys Med Biol, 2018, 63: 175015. DOI: 10.1088/1361-6560/aad97f
[20] Nishiyama Y, Yamamoto Y, Monden T, et al. Diagnostic value of kinetic analysis using dynamic FDG PET in immunocompetent patients with primary CNS lymphoma[J]. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2007, 34: 78-86. DOI: 10.1007/s00259-006-0153-z
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1. 王国赞. 临床免疫检验技术研究进展. 医药前沿. 2024(28): 47-49 . 
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