PET顯像技術在肺癌診療中的應用

宋偉安,周乃康

肺癌是我國近年來發(fā)病率最高的惡性腫瘤,是導致廣大人民群眾癌性死亡的第一殺手[1]。造成這一狀況的原因,主要是2個方面:一是肺癌的發(fā)病率高居所有惡性腫瘤的首位,全世界每年新發(fā)肺癌患者有160萬之多,大約占所有新發(fā)惡性腫瘤的13%;二是目前對肺癌的治療效果還遠不能讓人滿意,目前肺癌的5年生存率大約只有15%。而造成治療效果不能讓人滿意的重要原因是,大部分肺癌患者在確診時已經(jīng)是中期或晚期,失去了手術治療的機會;而早期肺癌患者如果能夠獲得以手術為主的綜合治療,5年生存率可以增加1～2倍,達到30%～45%。因此,如何對肺癌進行盡早的確診是提高肺癌患者長期生存的重要環(huán)節(jié)。

目前,肺癌診斷的技術手段,主要包括放射學檢查、內(nèi)鏡檢查、痰細胞學檢查、腫瘤標志物檢測及基因?qū)W檢測等。其中放射學檢查是最常用也是最重要的手段,往往是揭示患者肺部癌腫的第一份資料。肺部CT的局限性在于它僅僅反映了肺部病變密度形態(tài)結(jié)構(gòu)的信息,缺乏重要的組織細胞代謝信息,因此當肺癌病灶比較小或形態(tài)特征不典型時,也很難對病灶進行有意義的鑒別診斷。

而核醫(yī)學檢查,由于能夠提供肺部病灶及正常組織的代謝信息(即功能顯像),彌補胸部CT檢查的不足,在肺癌診斷中受到越來越多臨床醫(yī)生的重視。尤其是正電子發(fā)射體層攝影術(PET)顯像精細、圖像清晰,三維重建后病變位置清楚,而且PET有類似CT的標準化測量值(standard uptake value,SUV),可以在腫瘤治療前后分別進行定性定量評估。

1 PET顯像基本原理

PET檢查的基本原理與CT最大不同,在于它必須依賴放射性核素藥物,即示蹤劑。示蹤劑在檢查前注入受檢者體內(nèi),并根據(jù)自身性質(zhì)進行分布、定位、居留在組織細胞中,放射性核素不斷衰變,衰變過程中放出帶正電荷的正電子得到影像。正電子在人體組織中運行距離不到1 mm后,即會與帶負電荷的電子撞擊而相互融合湮滅,過程中釋放出來的能量是以兩道方向相反的伽馬射線呈現(xiàn)。正電子發(fā)射斷層顯示儀可同時偵測這些成對的伽馬射線,并利用計算機重建正電子核素在組織或器官內(nèi)分布的圖像[2-3]。

2 肺癌診斷

PET/CT對肺部孤立性結(jié)節(jié)的良惡性診斷是除中樞神經(jīng)系統(tǒng)檢查外第一個在腫瘤方面的運用。PET/CT檢查通過顯示病變代謝判斷良惡性不受形態(tài)學影響,診斷符合率高,有很高的靈敏度和特異度。文獻統(tǒng)計,FDG/CT對肺癌的靈敏度和特異度可以分別達到95%～97%和78%～87%。Gupta等[4]用CT+PET的方法對1 000例無癥狀的肺癌高危人群無鈣化的肺部孤立性結(jié)節(jié)進行研究,并與單純CT做比較,發(fā)現(xiàn)52%的肺部孤立性結(jié)節(jié)可以得到更早期的診斷,從而使肺癌患者的生存期平均延長6.2年。此外,PET的陰性預測值較高,可達到92%～96%,可使許多良性肺部結(jié)節(jié)患者避免不必要的外科手術,節(jié)約醫(yī)療資源和經(jīng)費。

原發(fā)性肺癌在PET/CT上多表現(xiàn)為病灶部分或全部高放射性濃聚,當中心型肺癌伴阻塞性肺不張或肺炎時可見“彗星征”,即明顯放射性濃聚的腫塊伴阻塞性肺炎有放射性攝取但程度遠低于腫瘤[5]。肺內(nèi)良性結(jié)節(jié)表現(xiàn)為病灶部位無放射性濃聚或濃聚程度較低,一般SUV低于2.5。

3 肺癌分期

由于PET/CT檢查是功能代謝檢查,常在腫瘤形態(tài)學無典型特征時發(fā)現(xiàn)腫瘤或轉(zhuǎn)移病灶,有助于治療前更加準確的分期。而準確的分期直接關系到肺癌患者的治療方案制定,因此具有非常重要的意義。

對肺部原發(fā)病灶的診斷和鑒別診斷方面,由于PET檢查的空間分辨率較低,對交界部位的腫瘤具體定位存在很大的困難,對臨近結(jié)構(gòu)如胸膜、胸壁、膈肌和縱隔結(jié)構(gòu)是否受侵犯不容易作出準確判斷。PET/CT將PET和CT有機結(jié)合起來,可對此作出有效判斷[6]。根據(jù)PET/CT融合圖像既可以判定病灶的良惡性,還可以顯示腫瘤的大小、形態(tài)、與周圍組織有無侵犯,由此可以作出T(原發(fā)腫瘤)分期。當病變有胸膜轉(zhuǎn)移時,PET/CT融合可以清楚地顯示胸膜的高放射性濃聚區(qū)并精確定位,特別是對于生化檢查為滲出性而多次胸腔穿刺或胸腔鏡檢查陰性者有診斷意義。Schaffler等[7]對92例已經(jīng)確診的伴良性或惡性胸腔積液的非小細胞肺癌患者進行了PET/CT檢查,結(jié)果顯示FDG-PET/CT判斷惡性胸腔積液的靈敏度、特異度和準確性分別達到100%、71%和80%。

對于胸腔內(nèi)肺門和縱隔淋巴結(jié)性質(zhì)的判斷,PET/CT具有獨特的優(yōu)勢。PET/CT能夠?qū)Υ嬖谵D(zhuǎn)移的CT上“陰性”的最短徑小于1 cm的淋巴結(jié)和最短徑大于1 cm的“陽性”淋巴結(jié)進行功能顯像,作出較為準確的性質(zhì)判斷,減少了假陽性和假陰性。此外,PET/CT融合圖像實現(xiàn)了解剖和功能檢測的融合,可以清楚地分辨肺門淋巴結(jié)(N1)與縱隔淋巴結(jié)。

肺癌患者遠處轉(zhuǎn)移的常見部位包括腦、骨、腎上腺、肝臟和對側(cè)肺等。PET/CT檢查在這些部位基本無盲區(qū),?？梢园l(fā)現(xiàn)其他檢查手段未能發(fā)現(xiàn)的遠處轉(zhuǎn)移(M1),從而提高臨床分期的準確性。Mac-Manus等[8]對一組非小細胞肺癌患者進行全身PET檢查,結(jié)果顯示其他檢查確定為Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期的患者,被發(fā)現(xiàn)隱匿性轉(zhuǎn)移的發(fā)生率分別達到8%、18%和24%。另一方面,10%～20%的非小細胞肺癌患者在行腎上腺CT檢查時會發(fā)現(xiàn)腎上腺增大,但其中大部分為無癥狀性腺瘤,通過PET/CT檢查就可以對此進行鑒別,準確分期。對骨轉(zhuǎn)移的篩查一般使用99mTc-MDP(羥基亞甲基二膦酸鈉)進行全身骨掃描。但是該檢查假陽性率高,容易受到良性骨關節(jié)病、慢性骨損傷、關節(jié)炎等的干擾。PET在診斷骨轉(zhuǎn)移上靈敏度與全身骨掃描接近,但特異度高,可進一步除外全身骨掃描中的假陽性。

4 對肺癌治療后療效監(jiān)測

一項治療措施對肺癌病灶是否有效是臨床上經(jīng)常遇到的問題。理論上,腫瘤細胞對治療有反應則會相繼發(fā)生代謝停止、細胞凋亡、細胞崩解、腫瘤壞死和縮小等變化。功能性變化較形態(tài)學變化出現(xiàn)的更早。PET/CT檢查可以通過腫瘤內(nèi)功能代謝狀況有無變化及早判斷病變對治療的反應。

患者病灶對化療有明顯反應時,短期內(nèi)腫瘤形態(tài)和范圍無明顯變化,但局部FDG攝取明顯減低,可以據(jù)此提示治療方案具有良好的效果;但有的腫瘤對某一化療無反應或部分反應,CT形態(tài)上表現(xiàn)為部分縮小,而PET檢查卻提示局部代謝仍較為活躍,常提示需要更換治療方案[9]。

放射性治療中,由于細胞內(nèi)發(fā)生代償性、修復性葡萄糖代謝增加,因此初期病灶FDG攝取是增加的;之后細胞壞死因素超過細胞修復因素后,FDG攝取總體下降,才能表現(xiàn)為PET顯像時的放射性濃聚減低。當放療野有病灶遺漏或放療過程中新發(fā)局部癌轉(zhuǎn)移時,PET顯像可以及時發(fā)現(xiàn)。尤其值得一提的是,放療中后期,肺部原發(fā)病灶即肺門結(jié)構(gòu)因放療出現(xiàn)相鄰組織關系紊亂不清,單純影像學檢查無法判定局部有無癌殘留,而PET檢查可以避開這些因素發(fā)揮功能顯像的優(yōu)勢,更準確地評價放療效果[10]。

5 對預后監(jiān)測

傳統(tǒng)的臨床TNM 分期(T:原發(fā)腫瘤,N:區(qū)域淋巴結(jié),M:遠處轉(zhuǎn)移)是目前最為常用的分期系統(tǒng),其分期依據(jù)來源于對既往大宗病例預后的回顧性分析,分期結(jié)果也因此用來評價預后。但是臨床實踐中也發(fā)現(xiàn),有時候相同病理組織學類型、相同TNM分期的患者,接受了相同的治療方案后,預后卻并不相同。TNM分期主要指標還是腫瘤的形態(tài)學特征,這是導致其對預后評價存在局限性的原因。

PET/CT檢查進行的是功能代謝檢測。有研究表明,PET/CT可作為評價原發(fā)性肺癌預后的指標。Higashi等[11]研究發(fā)現(xiàn)肺腺癌的侵襲性越強對FDG的攝取越高,經(jīng)過對57例Ⅰ期非小細胞肺癌患者進行了5年生存率觀察隨訪,發(fā)現(xiàn)SUV小于5的患者5年生存率為88%;SUV大于5的則僅為17%,差異顯著。Oturai等[12]對155例初次診斷為原發(fā)性非小細胞肺癌的患者進行了SUV與生存期的相關性研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)118例SUV小于10的患者中位生存期為24.6個月;SUV大于10的患者,其中位生存期僅為11.9個月,差異顯著。

總之,PET/CT檢查是一種新型的分子顯像技術,能夠?qū)Ψ伟┑脑\斷、治療、療效評估、預后判斷等各個方面進行功能性檢查。PET/CT檢查的優(yōu)勢和不足與所使用的示蹤劑息息相關。通過新的PET示蹤劑的研發(fā)可以不斷提高PET在臨床應用的能力和范圍,也必然會不斷突出該技術在肺癌診療過程中所起的關鍵作用。

致謝 真誠感謝海軍總醫(yī)院特需醫(yī)療部的大力支持

[1]Jemal A,Bray F,Center MM,et al.Global cancer statistics[J].CA Cancer JClin,2011,61(2):69-90.

[2]Schlyer DJ.PET tracers and radiochemistry[J].Ann Acad Med Singapore,2004,33(2):146-154.

[3]李國雄,楊秀蓉.正電子藥物PET顯像原理及其在腫瘤診斷中的作用[J].華南國防醫(yī)學雜志,2010,24(3):237-240.

[4]Gupta NC,Maloof J,Gunel E.Probability of malignancy in solitary pulmonary nodules using fluorine-18-FDG and PET[J].J Nucl Med,1996,37(6):943-948.

[5]Wang K,Sun Y,Tian J.Application of 18FDG-PET in the diagnosis of lung cancer[J].Zhonghua Wai Ke Za Zhi,2001,39(10):778-781.

[6]Fischer BM,Lassen U,Hojgaard L.PET-CT in preoperative staging of lung cancer[J].N Engl J Med,2011,364(10):980-981.

[7]Schaffler GJ,Wolf G,Schoellnast H,et al.Non-small cell lung cancer:evaluation of pleural abnormalities on CT scans with 18F FDG PET[J].Radiology,2004,231(3):858-865.

[8]MacManus MR,Hicks R,Fisher R,et al.FDG-PETdetected extracranial metastasis in patients with nonsmall cell lung cancer undergoing staging for surgery or radical radiotherapy--survival correlates with metastatic disease burden[J].Acta Oncol,2003,42(1):48-54.

[9]Baum RP,Swietaszczyk C,Prasad V.FDG-PET/CT in lung cancer:an update[J].Front Radiat Ther Oncol,2010,42:15-45.

[10]van Loon J,Grutters J,Wanders R,et al.Follow-up with 18FDG-PET-CT af ter radical radiotherapy with or without chemotherapy allows thedetection of potentially curable progressive disease in non-small cell lung cancer patients:a prospective study[J].Eur J Cancer,2009,45(4):588-595.

[11]Higashi K,Ueda Y,Arisaka Y,et al.18F-FDG uptake as a biologic prognostic factor for recurrence in patients with surgically resected non-small cell lung cancer[J].J Nucl Med,2002,43(1):39-45.

[12]Oturai PS,Mortensen J,Enevoldsen H,et al.Gammacamera 18F-FDG PET in diagnosis and staging of patients presenting with suspected lung cancer and comparison with dedicated PET[J].J Nucl Med,2004,45(8):1351-1357.