惡性腫瘤的影像學(xué)研究進(jìn)展

聶偉霞 劉鵬程 鄒立秋

(1.北京大學(xué)深圳醫(yī)院影像中心 廣東深圳 518036; 2.汕頭大學(xué)醫(yī)學(xué)院 廣東汕頭 515041)

惡性腫瘤(malignant tumor)是指具有浸潤和轉(zhuǎn)移能力的腫瘤。惡性腫瘤無包膜,向周圍組織浸潤生長,瘤細(xì)胞分化不成熟,生長速度快,常因復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移導(dǎo)致患者死亡。有統(tǒng)計表明,惡性腫瘤是引起死亡的第二大常見原因。死亡人數(shù)占世界總死亡人數(shù)的12%[1]。因此,惡性腫瘤的早診斷、早治療顯得尤為重要,目前腫瘤的早期診斷主要依賴于影像學(xué)檢查,特別是對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)原發(fā)腫瘤的患者進(jìn)行全身情況評估的影像學(xué)檢查更是必不可少。

1 腫瘤的發(fā)病機(jī)理

1.1 腫瘤的發(fā)病機(jī)制

腫瘤(tumor)是機(jī)體在各種致瘤因子作用下,引起細(xì)胞遺傳物質(zhì)改變[包括原癌基因突變、擴(kuò)增和(或)抑癌基因丟失、失活等]導(dǎo)致基因表達(dá)失常,細(xì)胞異常增殖而形成的新生物。腫瘤細(xì)胞失去正常調(diào)節(jié)功能,具有自主或相對自主生長能力,當(dāng)致瘤因子停止后仍能繼續(xù)生長。

目前認(rèn)為腫瘤的本質(zhì)是一類克隆性基因病。細(xì)胞內(nèi)存在的原癌基因和腫瘤抑制基因?qū)?xì)胞的增殖和分化起著相應(yīng)的正負(fù)調(diào)控作用。各種致癌因素通過不同機(jī)制,可導(dǎo)致原癌基因被激活和腫瘤抑制基因失活,使細(xì)胞的增生和分化調(diào)控失常,發(fā)生失控性增生和分化障礙,最終發(fā)生惡性腫瘤。

1.2 惡性腫瘤對機(jī)體的影響及致死原因

惡性腫瘤除可引起局部壓迫癥狀和激素增多癥狀外,常早期發(fā)生浸潤和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散,對機(jī)體造成嚴(yán)重影響。還可引起:(1)出血、感染及病理性骨折等。(2)疼痛:癌癥可壓迫、浸潤局部神經(jīng)而引起頑固性疼痛。(3)惡病質(zhì):是指惡性腫瘤晚期,機(jī)體嚴(yán)重消瘦、貧血、厭食和全身衰竭的狀態(tài),常導(dǎo)致患者死亡。(4)副腫瘤綜合征:是指看似與腫瘤(包括轉(zhuǎn)移瘤)本身無關(guān)的病變和臨床表現(xiàn),是由腫瘤的產(chǎn)物(如異位激素)或異常免疫反應(yīng)(如交叉免疫)等原因間接引起?？杀憩F(xiàn)為內(nèi)分泌、神經(jīng)、消化、造血、骨關(guān)節(jié)、腎臟及皮膚等系統(tǒng)的異常。

癌癥患者的主要死因有:(1)感染:最常見的致命性感染是肺炎、敗血癥、和腹膜炎;(2)器官衰竭:包括呼吸衰竭、心功能不全和中樞神經(jīng)系統(tǒng)衰竭、肝昏迷以及腎功能不全;(3)梗死:最常見的梗死部位是心和肺;(4)癌病:指不伴有其他病理過程的惡性腫瘤廣泛轉(zhuǎn)移;(5)出血:致命性出血最常發(fā)生于胃腸道和腦,但也可在頭頸部,肺和腹腔內(nèi)發(fā)生[2]。

1.3 惡性腫瘤分期

腫瘤的正確分期對惡性腫瘤治療方法的選擇起重要作用。臨床對惡性腫瘤的診斷及鑒別診斷、術(shù)前分期及可切除性評估、療效監(jiān)測及預(yù)后判斷、治療后定期隨訪等需求日益增多。目前對腫瘤評價的方法也是層出不窮,臨床常用的影像評估方法有B超、X線、CT、MRI、骨掃描以及PET/CT等[3]。

近年來,圖像融合技術(shù)是影像診斷發(fā)展的一個趨勢。尋找一種能覆蓋全身的檢查方法成為影像診斷學(xué)發(fā)展的方向,PET／CT實現(xiàn)了PET代謝功能與CT解剖圖像的融合,但由于它的種種局限性使其至今未能普及。全身MR擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)(whole body diffusion weighted imaging,WB-DWI)一次檢查就可以發(fā)現(xiàn)全身病灶,其成像特點和臨床意義類似于PET/CT,稱其為MR類PET成像技術(shù)。

2 惡性腫瘤的影像學(xué)檢查方法

2.1 超聲

超聲是最常用的檢查方法之一。其優(yōu)點是:(1)無放射性損傷;(2)取得的信息量豐富,層次清楚,接近于解剖真實結(jié)構(gòu);(3)對活動介面能做動態(tài)的實時顯示,便于觀察;(4)能發(fā)揮管腔造影功能,無需任何造影劑;(5)對小病灶有良好的顯示能力;(6)能取得各種方位的切面圖像等[3]。但是超聲對含有氣體較多的器官如肺、腸道等的病變顯示較差。并且超聲檢查范圍有限,空間分辨率低,對病變的定性能力較差,對病變的判定取決于檢查醫(yī)師的水平,主觀性較大。對病變的定性尚需要結(jié)合其他影像學(xué)檢查。

2.2 CT

CT是在X線的基礎(chǔ)上,利用X線束對人體某一選定體層層面進(jìn)行掃描,由探測器接受該層面的X線,經(jīng)測定并數(shù)字化后,經(jīng)計算機(jī)處理,得出各組織單位容積的吸收系數(shù),再重建為圖像的一種成像技術(shù)。CT空間分辨率低于X線,但其密度分辨率較高,對組織X線衰減差異大的部位,如肺組織的應(yīng)用有著得天獨厚的優(yōu)勢,尤其斷層成像,圖像無重疊,結(jié)合動態(tài)增強(qiáng)CT對病變的定性能力有了很大的提高。還可以通過測量CT值判定病灶成分,對病變的定性診斷起到一定的幫助。但CT對于腦組織、成骨性轉(zhuǎn)移等密度差異小的實質(zhì)臟器的病變發(fā)現(xiàn)有其局限性,同時有電離輻射,不適宜作為惡性腫瘤短期內(nèi)多次重復(fù)檢查,對于惡性腫瘤的全身評估有一定限度。

2.3 放射性核素骨顯像

放射性核素骨顯像即骨掃描(Bone Scanning,BS),用放射性核素锝標(biāo)記的甲基二膦酸鹽可以特異性吸附在骨骼的羥基膦灰石晶體上,轉(zhuǎn)移病灶部位骨細(xì)胞代謝活躍,骨骼中能沉積比正常骨組織更多的羥基磷灰石晶體,使病變部位較正常部位聚集更多的放射性物質(zhì),因此掃描圖表現(xiàn)為放射性異常濃聚區(qū),在體外用單光子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像設(shè)備(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)可以探測這種差異,因此骨掃描可以反映骨骼血供、骨鹽代謝等信息[4]。骨掃描一次全身成像,可以顯示全部骨轉(zhuǎn)移病灶,敏感性較高,是目前臨床常用骨轉(zhuǎn)移篩查方法之一[5]。但對骨骼系統(tǒng)以外的轉(zhuǎn)移灶不能顯示。

3 PET/CT的發(fā)展運用

PET/CT(Positron emission tomography/Computed Tomography)就是將正電子發(fā)射計算機(jī)斷層顯像技術(shù)-PET所獲取的功能性信息,與X射線計算機(jī)體層顯像技術(shù)-CT獲取的解剖學(xué)信息進(jìn)行融合。早期的簡易PET/CT中,CT僅僅起對病變定位和采用CT的X線對PET圖像進(jìn)行放射線衰減校正。隨著PET/CT的不斷改進(jìn)和完善,CT的功能和作用已起了質(zhì)的變化。PET/CT具有高端PET和多層螺旋CT各自的獨立功能,可以獨立使用,同時還有將各種PET圖像和各種CT圖像實時融合為一體的獨特功能。所以PET/CT實現(xiàn)了功能圖像和解剖圖像信息的互補(bǔ)[6]。真正開啟了融合影像和分子影像的應(yīng)用時代。

3.1 PET/CT在腫瘤診斷方面的優(yōu)勢

PET/CT一次顯像能同時獲得PET與CT兩者的全身各方向的斷層圖像,Christensen等研究發(fā)現(xiàn),PET/CT對42例肺部占位性病變檢出中靈敏度和特異性分別為88%、85%;在評價高濃聚病變的解剖定位上,PET/CT比PET提高20%[7～9]。PET/CT實現(xiàn)了PET和CT的優(yōu)勢互補(bǔ):CT圖像與PET圖像融合,有助于識別放射性增高影像的解剖;有助于發(fā)現(xiàn)和診斷小病灶;也有助于發(fā)現(xiàn)放射性不見增高的病灶。PET圖像有助于CT所見占位病變的定性診斷;有助于淋巴結(jié)的良惡性鑒別診斷;有助于發(fā)現(xiàn)已有功能代謝異常,但尚未形成形態(tài)結(jié)構(gòu)改變的早期病變;有助于顯示等密度病變;有助于確定生物靶區(qū)[10～12]?？傊?18F-FDG PET顯像改變了腫瘤患者的疾病診斷程序,而PET/CT的出現(xiàn)能檢測出小病灶、提供病變的特性及精確定位等。PET/CT在診斷腫瘤方面被證明是一種比較有用的臨床方法。PET/CT在治療方法的選擇方面起著較為重要的作用[13],有10%～20%病例因此更改了治療方案,提高了患者的生存率。但18F-FDG并非特異性腫瘤顯像劑,在診斷某些惡性病變?nèi)缑谀蛏诚到y(tǒng)的惡性腫瘤等存在不足或缺陷。

3.2 PET/CT缺點

輻射量大,全身CT掃描要接受大量X線,其對人體造成極大損害。特異性較低,所有葡萄糖代謝旺盛的組織(如心肌、神經(jīng)、腎臟和膀胱)都會有顯像劑濃聚,因而PET的特異性較低。由于探測器密度低,所以PET的空間分辨率要遠(yuǎn)低于CT和MR,需要與CT圖像融合才能對病變進(jìn)行定位(PET－CT)。費用高,由于PET顯像劑使用的是短半衰期的核素,只能隨需隨做,因而其制做成本非常高,加之PET掃描儀價格不菲,因而PET檢查費用極高,每病例達(dá)7000～10000元。

4 磁共振檢查技術(shù)在惡性腫瘤患者中的應(yīng)用

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI),又稱核磁共振成像(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)是一種較新的、非創(chuàng)傷性的成像方法,它不用電離輻射可以顯示出人體解剖結(jié)構(gòu)。1973年Lauterbur研究出MRI所需要的空間定位方法,也就是利用梯度場。他的研究結(jié)構(gòu)是獲得水的模型的圖像。先后通過MRI掃描,獲得手、胸、頭、和腹部的圖像。隨著新技術(shù)的發(fā)展及軟硬件不斷更新,磁共振的應(yīng)用已從無運動影像器官,如:頭顱、頸腰椎及四肢關(guān)節(jié)到腹部臟器、胸部甚至是心臟方面疾病的檢查。高空間分辨率和優(yōu)良的軟組織對比度使磁共振成像成為實質(zhì)性臟器和骨病變檢測的理想工具。傳統(tǒng)MR成像檢查的最大局限性就是檢查范圍有限。最近,全身磁共振成像已成為原發(fā)腫瘤、轉(zhuǎn)移瘤評價的有效工具[14～15]。

4.1 有關(guān)全身MR成像技術(shù)的報道

1997 年,Eustace等[16]報道全身MRI技術(shù)在惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移方面的檢出率與經(jīng)典骨顯像相似,兩者差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Chin A,Kyung Min Shin[17]在原發(fā)性肺癌全身轉(zhuǎn)移灶的檢出中,全身MRI與PET/CT差異無統(tǒng)計學(xué)意義。Yoshiharu Ohno[18]等研究發(fā)現(xiàn),全身MRI結(jié)合DWI對非小細(xì)胞型肺癌的M分期診斷價值與PET/CT相當(dāng)。盡管兩者之間的差異無統(tǒng)計學(xué)意義,但MRI結(jié)合DWI不僅對肝臟和腦等實質(zhì)臟器的轉(zhuǎn)移病灶敏感,對全身淋巴結(jié)的檢查中也更具有優(yōu)勢。

4.2 MR擴(kuò)散加權(quán)成像發(fā)展與應(yīng)用

MRI在諸多影像手段中,以其多方位、多參數(shù)成像、高性能的軟組織分辨率在惡性腫瘤患者早期診斷中較有優(yōu)勢。擴(kuò)散加權(quán)成像技術(shù)為近年來出現(xiàn)的新技術(shù),作為功能影像學(xué)診斷方法將影像表現(xiàn)與組織病理成分、狀態(tài)結(jié)合起來分析,相比以往的形態(tài)學(xué)診斷信息量更大,在腫瘤病變的診斷、分期及療效評估中已得到廣泛應(yīng)用[19]。全身DWI(WB-DWI)為近年出現(xiàn)的新序列,對腫瘤的良惡性診斷特異性較高,該序列采用DWI結(jié)合STIR技術(shù)獲得斷層圖像,經(jīng)后處理工作站3D MPR重建出全身整體圖像,顯示范圍廣,一次掃描可顯示全身各個部位的病灶以評估轉(zhuǎn)移情況,也稱“MR類PET”技術(shù)。該技術(shù)還可以根據(jù)DWI圖計算出ADC值(即表觀彌散系數(shù)),其對病灶的良惡性鑒別診斷起到量化作用。對腫瘤TNM分期比臨床更準(zhǔn)確, 將是判斷術(shù)后有無復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移無創(chuàng)、可信的檢查手段[20～21]。

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