糖尿病（diabetes mellitus,DM）是威胁我国城镇居民健康的重大卫生问题。冠心病、心力衰竭是影响糖尿病患者预后常见的心脏并发症,其早期常伴有明显的心肌代谢紊乱,如能早期、无创监测并预警具有重要意义。18F-FDG PET心肌代谢显像（myocardial metabolism imaging,MMI）以心肌能量代谢底物-葡萄糖为显像靶点,具有无创、敏感、可定量等优势。但该技术在糖尿病心肌糖代谢异常的应用中尚存在诸多疑点、难点。为此,我们拟开展如下研究。第一部分 无心血管症状糖尿病患者心肌葡萄糖代谢特征的临床研究目的:糖尿病是以高血糖、高血脂、胰岛素抵抗为特征的代谢紊乱综合征,是心血管疾病的高危因素。然而,无心血管症状时糖尿病患者是否存在心肌糖代谢异常尚不可知。高胰岛素-正常血糖钳夹后行PET心肌动态显像是经典的定量心肌葡萄糖代谢水平方法,但流程相对繁琐。禁食状态下全身18F-FDG PET/CT显像简便易行,但传统观点认为心肌对18F-FDG的摄取为非特异性摄取,无临床意义。本研究拟基于全身18F-FDG PET/CT显像阐明无心血管症状糖尿病患者心肌糖代谢异常的变化及相关影响因素。方法:回顾分析191例实验室检查资料完整、因多种原因（不明原因肿瘤指标升高、有肿瘤家族遗传史、可疑致癌物质接触史或肿瘤筛查等）要求行18F-FDG PET/CT检查的无心血管症状受检者。通过视觉分析将心肌FDG摄取由低到高分为4级（Grade 0～3）,比较糖尿病（DM,n=25）、空腹血糖受损（impaired fasting glucose,IFG,n=26）和空腹血糖正常（normal fasting glucose,NFG,n=140）组间临床及代谢相关指标的差异,并分析其与心肌FDG摄取间的相互关系。结果:（1）与NFG和IFG组比较,DM组存在显著的心血管相关的代谢紊乱,包括超重/肥胖、非酒精性脂肪肝比例高及肝功能异常、糖代谢异常、脂代谢异常以及胰岛素抵抗（p＜0.05）。（2）心肌FDG摄取的视觉分级与心肌SUVmax、SUVmean呈高度正相关（r=0.921和0.941,P＜0.001）;DM组心肌FDG摄取显著减低,其中48.0%为0级,36.0%为1级;以心肌FDG摄取≤1级预测糖尿病的敏感性为84.0%,特异性为58.4%,AUC=0.745（P＜0.001）。（3）单因素分析心肌FDG摄取程度与多个代谢参数间存在弱的负相关性（r=-0.173～-0.365,P＜0.05）,多因素Logistic回归分析男性、稳态模型胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）和非酒精性脂肪肝是心肌FDG摄取差的独立危险因素（OR＞1,P＜0.01）。（4）通过筛选和校正HOMA-IR与心肌SUVmean两变量间潜在的混杂因素,进行曲线拟合后发现,随着HOMA-IR增高,心肌FDG摄取（SUVmean）渐减低,两者呈近似线性相关（P=0.003）。结论:无心血管症状糖尿病患者心肌葡萄糖代谢减低,运用常规全身18F-FDG PET/CT观察糖尿病心肌糖代谢异常具有可行性。心肌葡萄糖代谢减低是多因素共同作用的结果,胰岛素抵抗是导致心肌葡萄糖代谢减低的关键因素之一。第二部分 糖尿病合并冠心病患者心肌葡萄糖代谢显像的影响因素目的:18F-FDG心肌代谢显像是评价存活心肌的“金标准”,存活心肌的有无、数量是判断能否从血运重建中获益的重要指标。因此,显像成功与否、图像质量优劣对于存活心肌定性和定量评价的准确性至关重要。本研究拟回顾分析整体、糖尿病与非糖尿病的冠心病不同人群18F-FDG PET心肌代谢显像成败、图像优劣的影响因素,为临床优化显像流程提供参考。方法:回顾分析于我院核医学科以99mTc-MIBI静息门控心肌灌注显像（gated myocardial perfusion imaging,GMPI）联合 18F-FDG PET MMI 评价存活心肌、拟行血运重建术的患者。根据视觉分析将图像分为优、中等和无法解释三等,运用Logistic单因素和多因素回归分析整体、非糖尿病的冠心病人群图像优劣的影响因素,分析影响冠心病合并糖尿病人群显像成败的关键因素。结果:161名患者中,65.2%（105/161）、19.3%（31/161）的图像视觉分级分别为优和中等,15.5%（25/161）的图像为无法解释。冠心病合并糖尿病患者（n=52）中,图像视觉分级为中等或无法解释者分别为25.0%和28.8%;而在非糖尿病的冠心病患者（n=109）中,仅分别为16.5%和9.2%;差异有统计学意义（χ2=14.370,P=0.001）。通过单因素及多因素logistic回归分析:对于整体人群,体重指数（OR=1.212,95%CI:1.063～1.383,P=0.004）和糖尿病（OR=4.402,95%CI:1.678～11.551,P=0.003）是18F-FDG PET MMI图像优劣的独立影响因素,而对于非糖尿病的冠心病患者,体重指数（OR=1.235,95%CI:1.056～1.444,P=0.008）和调节血糖时注射的胰岛素剂量（OR=1.426,95%CI:1.047～1.941,P=0.024）是图像质量优劣的独立影响因素;对于合并糖尿病的冠心病患者,血脂异常（OR=12.156,95%CI:1.489～99.217,P=0.020）是导致18F-FDG PET MMI显像失败的独立影响因素。结论:对于不同人群18F-FDG PET心肌代谢显像成败、图像优劣的影响因素并不完全一致。在临床工作中,我们即要遵循指南,又要体现个体化原则,最大程度的提升显像成功率并改善图像质量,实现对存活心肌的精准评价。第三部分 曲美他嗪在糖尿病伴缺血性心肌病患者18F-FDG PET心肌代谢显像中应用的可行性研究目的:在糖尿病患者中,冠状动脉（简称冠脉）疾病通常表现为弥漫性病变或多支病变。18F-FDG PET MMI是评价心肌活力准确的影像技术,对其血运重建策略的制定至关重要,但糖尿病患者由于无法产生足够的内源性胰岛素且存在心肌胰岛素抵抗导致显像质量不佳。曲美他嗪是一种可使心肌以游离脂肪酸供能转化为葡萄糖供能为主的口服药物。本研究旨在探讨曲美他嗪在糖尿病患者18F-FDG PET MMI中应用的可行性。方法:前瞻性入组（注册号:ChiCTR2000038559）以静息心肌灌注显像联合18F-FDG门控PET MMI评估存活心肌、合并缺血性心肌病的糖尿病患者。通过自身对照,观察并阐明是、否口服曲美他嗪对18F-FDG PET MMI图像质量、存活心肌定量评价、心功能定量分析参数以及各心肌（梗死、灌注减低、灌注正常）节段葡萄糖摄取的影响。结果:研究共入组23名患者,糖尿病中位患病时间5.5年,空腹血糖8.52±3.47mmol/L,血糖化血红蛋白（8.01±1.50）%。所有图像根据视觉分析分为优、中等和无法解释三等。未服曲美他嗪时,视觉分级为优、中等、无法解释数量分别为4（17.4%）、15（65.2%）和 4（17.4%）;口服曲美他嗪后,则分别为 14（60.9%）、8（34.8%）、和1（4.3%）;差异有统计学意义（P=0.006）。口服曲美他嗪后心肌SUV、M/B比值为3.11±1.07和2.67±1.41,显著高于未服曲美他嗪时心肌SUV和M/B比值（2.32±1.00和1.81±0.75）,P均＜0.01。口服曲美他嗪后检测到的存活心肌节段数为6（3,7）,不匹配评分为10（6,17）,均显著高于未使用曲美他嗪时检测到的存活心肌节段数[5（2,7）]和不匹配评分[8（2,17）],P分别为0.039和0.017。灌注减低（3至1分）及灌注正常（0分）的心肌节段心肌摄取18F-FDG呈现不同幅度升高,升高幅度为（15.30～57.77）%。口服曲美他嗪后,门控PET测定的左室舒张末期容积与心脏超声测定的舒张末期内径有更好的相关性,而其余PET心功能定量指标未见明显改变。结论:曲美他嗪可显著改善糖尿病合并缺血性疾病患者18F-FDG MMI的图像质量,增加检出的存活心肌节段数量,并潜在提高了门控PET心功能定量参数测定的准确性。曲美他嗪联合标准葡萄糖胰岛素负荷方案操作简便,便于临床应用推广。第四部分 基于microPET心肌动态显像对糖尿病心肌糖代谢异常的动态观测及初步机制研究目的:心功能异常、心力衰竭（简称心衰）是糖尿病患者严重的心脏并发症。糖尿病导致心功能异常的病因机制尚不明确,心肌能量底物代谢异常是众多机制之一。作为心肌能量底物的葡萄糖在糖尿病病程进展中代谢如何变化、与心功能关系如何、其潜在的机制如何目前尚有争议。本研究拟利用microPET心肌动态显像初步阐明糖尿病病程进展心肌葡萄糖代谢的变化、与心功能的关系及初步机制。方法:以糖尿病小鼠（BKS-db）及其对照为研究对象,通过心肌组织病理（Masson染色、PAS染色、透射电镜）证实存在糖尿病心肌损伤并分期,应用18F-FDG microPET心肌动态显像和心脏超声观测各组（对照组、糖尿病心肌损伤早期及进展期）心肌葡萄糖代谢水平及心功能间的差异,阐明两者相互关系;通过Western免疫印迹分析心肌糖代谢信号途径关键蛋白（GLUT-1、GLUT-4、AMPK/p-AMPK）的表达初步阐明糖尿病心肌糖代谢异常的机制。结果:分别比较8、12、16、20周龄BKS-db小鼠及其对照心肌Masson染色、PAS染色、透射电镜下心肌超微结构的差异:随着周龄的增加,BKS-db小鼠心肌纤维化逐渐加重、PAS阳性物质沉积增多,心肌超微结构尤其是线粒体损伤加重。将实验动物分为对照组（BKS小鼠,n=8）、w8～12组（BKS-db小鼠,n=8,心肌损伤早期）和w16～20组（BKS-db小鼠,n=8,心肌损伤进展期）。w8～12组BKS-db小鼠E/e’即较对照组显著升高（P=0.033）,而左室射血分数（LVEF）则无显著差异（P=0.075）;w16～20组BKS-db小鼠LVEF、E/e’较对照组、w8～12组均显著异常（P均＜0.05）。w8～12组或w16～20组BKS-db小鼠心肌葡萄糖代谢水平（MRglu、Ki、SUV）均较对照组显著减低（P均＜0.05）,而w8～12组和w16～20组间无显著差异。空腹血糖与左室收缩功能（LVEF）、舒张功能（E/e’比值）、心肌糖代谢水平（MRglu、Ki、SUV）均呈中度相关。应用空腹血糖校正后,MRglu和SUV与E/e’比值间相关性无统计学意义,相关系数分别为-0.327和-0.294,P为0.128和0.174。与对照组比较,w8～12组BKS-db小鼠心肌GLUT-4表达显著减低（P=0.001）,GLUT-1 变化则不显著（P=0.788）;w16～20 组 BKS-db 小鼠 GLUT-1 和 GLUT-4 表达均显著减低（P=0.027和＜0.001）;与w8～12组BKS-db小鼠比较,w16～20组BKS-db小鼠GLUT-1显著减低（P=0.045）,而GLUT-4变化不显著（P=0.125）。心肌MRglu、Ki 及 SUV 均与心肌 GLUT-4 表达呈显著正相关（MRglu:r=0.537;Ki:r=0.818;SUV:r=0.491;P=0.000～0.046）,而与心肌 GLUT-1 表达无显著相关性（P=0.238～0.780）。同时,w8～12组BKS-db小鼠心肌p-AMPK蛋白表达虽较对照组减低,但差异无统计学意义（P=0.115）;w16～20组BKS-db小鼠心肌p-AMPK蛋白表达则较对照组显著减低（P=0.002）。结论:糖尿病心肌损伤早期即可出现心肌葡萄糖代谢和左室舒张功能异常,且均早于左室收缩功能异常;高血糖是心肌葡萄糖代谢异常、心功能异常的关键病因。microPET测定的心肌葡萄糖代谢定量参数与GLUT-4显著相关。心肌AMPK磷酸化受抑、活性减低,GLUT-1和GLUT-4表达减低是糖尿病心肌糖代谢减低潜在机制。18F-FDG microPET动态显像是无创监测糖尿病心肌糖代谢异常的重要影像技术。