功能影像檢測食管癌放療過程中再增殖和乏氧以及預測臨床療效研究

于金明

(山東省腫瘤醫(yī)院放射治療科，濟南 250117)

1 前言

食管癌是我國常見的惡性腫瘤，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報告，全世界約50%的食管癌發(fā)生在中國，中國食管癌患者90%以上為鱗癌。食管癌在早期常無明顯的癥狀，明確診斷時約3/4為不能手術(shù)的局部晚期患者。目前局部晚期食管鱗癌患者的治療方案主要包括根治性同步放化療和新輔助放化療+手術(shù)。放射治療腫瘤協(xié)作組(RTOG)8501臨床試驗奠定了以5-Fu+DDP為基礎(chǔ)的同步放化療方案，避免了手術(shù)的并發(fā)癥，但有較高的腫瘤殘留率和復發(fā)率。RTOG 94-05將放療劑量由50.4 Gy提高至64.8 Gy，結(jié)果顯示高劑量放療方案無生存受益，局部失敗率和殘留率較RTOG 8501方案無明顯提高(56%比52%)[1]。如何降低較高的局部失敗率或殘留率，從而提高食管癌患者遠期療效成為亟待解決的問題。

2 腫瘤加速再增殖是食管癌根治性同步放化療后復發(fā)和轉(zhuǎn)移的原因之一

腫瘤在放射治療過程中，可啟動腫瘤內(nèi)存活的克隆源細胞，使之比照射前分裂得更快，稱之為加速再增殖。加速再增殖是臨床放射生物學的重要理論，與臨床療效密切相關(guān)，容易導致復發(fā)和轉(zhuǎn)移，是放療療效不佳的根源之一。Yamada等[2]通過分析162例食管癌手術(shù)與術(shù)后放療時間間隔對預后的影響，提出術(shù)后40天殘留腫瘤細胞會出現(xiàn)加速再增殖，另外Kajanti等[3]研究發(fā)現(xiàn)縮短放療療程可以提高食管鱗癌患者的局部控制率，延長遠期生存，其認為食管鱗癌放療療程延長會導致腫瘤加速再增殖。針對食管癌的加速再增殖，施學輝等[4]應用后程加速超分割的放療方案，對85例食管鱗癌患者進行了隨機分組的前瞻性臨床研究，結(jié)果顯示5年局部控制率提高了30%，5年生存率達33%。

通過活檢病理來檢測腫瘤增殖動力學指標是種創(chuàng)傷性的檢查手段，容易導致并發(fā)癥和活檢誤差。尋找一種體外無創(chuàng)傷性、簡單、重復性好的反映腫瘤細胞增殖的檢查手段成為研究的熱點。如何通過一些非創(chuàng)傷性的檢查手段檢測食管癌放療過程中的加速再增殖，從而通過積極的治療手段如加速超分割放療或給予加速再增殖區(qū)域高生物調(diào)強放療，降低食管癌腫瘤殘留率或復發(fā)率，提高遠期生存率?

2.1 18F－FLT PET檢測腫瘤加速再增殖的可行性

3-脫氧-3-F-氟代胸苷 (F-FLT)為一種反映腫瘤細胞增殖狀態(tài)的PET示蹤劑，18F-FLT作為一種胸腺嘧啶類似物，能夠和胸腺嘧啶一樣進入細胞內(nèi)并摻入DNA，并在腫瘤增殖細胞中胸腺嘧啶核苷激酶I(TK-1)的作用下發(fā)生磷酸化生成18FFLT-磷酸鹽，從而滯留在腫瘤細胞內(nèi)，可通過PET顯像進行觀察。TK-1在細胞DNA合成期濃度會增加10倍，18F-FLT通過反映TK-1的活性而反映腫瘤細胞的增殖狀況，是其作為PET細胞增殖示蹤劑的基礎(chǔ)[5]。研究表明，18F-FLT作為一種反映細胞增殖的正電子示蹤劑，應用于PET顯像可以無創(chuàng)、定量地在分子水平觀察機體內(nèi)腫瘤的增殖情況，F(xiàn)LT 的攝取與增殖參數(shù) Ki-67 顯著相關(guān)[6～9]。Vesselle等[10]利用荷纖維肉瘤的裸鼠模型證明18F-FLT的攝取與增殖細胞核抗原呈顯著相關(guān)性(r=0.71，p ﹤ 0.05)。

岳金波等[11]前期對接受放療的28例非手術(shù)局部晚期食管鱗癌患者進行一系列18F-FLT PET檢查。每位患者治療前進行18F-FLT PET掃描，然后在腫瘤放療劑量達 2、6、10、20、30、40、46、50 Gy 或60 Gy時給予患者相應的1～3次18F-FLT PET檢查。發(fā)現(xiàn)有2例患者在腫瘤劑量分別達2 Gy和46 Gy時表現(xiàn)食管腫瘤的18F-FLT攝取較前升高，這提示腫瘤的加速再增殖，見圖1和圖2。同步放化療前，腫瘤 SUVmax=7.02，PV(增殖體積)=23.8 cm3，見圖1(a)。2 Gy/1次后，SUVmax=8.22，PV=27.9 cm3，箭頭示食道腫瘤，見圖 1(b)。在2 Gy/1次后椎體攝取明顯下降，而此時食管腫瘤增殖較治療前升高。同步放化療前，腫瘤SUVmax=5.7，PV=12.5 cm3，見圖 2(a);DT 30 Gy/15 次，SUVmax=1.26，PV=0，見圖 2(b);DT 40 Gy/20次，SUVmax=1.16，PV=0，見圖2(c);DT 46 Gy/23 次，SUVmax=1.82，PV=0.57 cm3，箭頭為再增殖區(qū)域，見圖2(d)。在前期食管鱗癌同步放化療過程中應用18F-FLT PET檢測到腫瘤的加速再增殖的基礎(chǔ)上，目前山東省腫瘤醫(yī)院正在進行以病理為金標準，在動物和人體上進一步驗證腫瘤的加速再增殖。

圖1 同步放化療過程中的加速再增殖Fig.1 Tumor repopulation in concurrent chemoradiation

2.2 驗證18F－FLT PET能否檢測腫瘤加速再增殖的方法

1)動物驗證。目前腫瘤放療過程中的加速再增殖的檢測，是在動物試驗中通過放療過程中的時間-效應關(guān)系，分析不同放射治療總療程時間和50%腫瘤控制劑量(50% tumor control dose，TCD50)的差別來檢測腫瘤放療過程中的再增殖。Baumann等[12]以30次分割照射FaDu人咽鱗癌裸鼠移植瘤，其實驗方法比較接近臨床放療中時間-分割的實際情況，總療程從15 d延長至10周時，TCD50從43 Gy增加至102 Gy，療程中腫瘤有效倍增時間短于治療前倍增時間，提示放療過程中存在腫瘤細胞加速再增殖。Petersen等[13]通過FaDu人咽鱗癌裸鼠移植瘤模型，給予裸鼠移植瘤3～18次照射，每日或隔日照射，發(fā)現(xiàn)放療22 d后腫瘤出現(xiàn)明顯的加速再增殖(見圖3)。

圖2 同步放化療過程中的加速再增殖Fig.2 Tumor repopulation during concurrent chemoradiation

圖3 FaDu人咽鱗癌裸鼠移植瘤模型放療過程中的加速再增殖Fig.3 Tumor repopulation during radiotherapy in rats

Petersen等[14]的動物試驗為18F-FLT PET能否檢測腫瘤放療過程中的加速再增殖提供了重要的研究基礎(chǔ)，更重要的是Petersen等在隨后研究中，應用免疫組化的方法進一步驗證了放療過程中的再增殖。其通過在放療過程中出現(xiàn)加速再增殖前后的不同時間點，切除腫瘤，應用免疫組化檢查分析增殖動力學參數(shù) Ki-67、抗溴化脫氧尿嘧啶核苷(BrdUrd)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ki-67、BrdUrd標記指數(shù)在放療開始時降低，然而在放療后期又開始升高，這種現(xiàn)象與腫瘤放療過程中的再增殖恰好吻合(見圖4)。如果在Petersen等動物試驗的基礎(chǔ)上，于放療過程中出現(xiàn)加速再增殖前后的不同時間點給予相應的18F-FLT PET檢 查，分 析18F-FLT 攝 取 值(SUVmax、SUVmean、肺組織放射性計數(shù)比值)的變化與病理增殖指標(Ki-67、BrdUrd標記指數(shù))變化的關(guān)系，將為驗證18F-FLT PET能否檢測腫瘤加速再增殖提供直接證據(jù)。

圖4 組織病理證實FaDu人咽鱗癌裸鼠移植瘤放療過程中的再增殖Fig.4 Tumor repopulation during radiotherapy in rats

2)食管癌患者驗證。目前除山東省腫瘤醫(yī)院報道的應用18F-FLT PET檢測到2例食管癌同步放化療中因放療中斷出現(xiàn)加速再增殖外[11]，尚未有在人體放療過程中發(fā)現(xiàn)加速再增殖的文獻報道。前期研究[11]的28例非手術(shù)局部晚期食管鱗癌患者在接受放療過程中，通過一系列18F-FLT PET檢查，發(fā)現(xiàn)放療未中斷的患者，均無腫瘤加速再增殖出現(xiàn)，而2例患者皆因放療中斷(分別中斷2 d和5 d)出現(xiàn)加速再增殖，盡管發(fā)現(xiàn)加速再增殖患者例數(shù)少，但至少表明放療中斷可能會導致腫瘤加速再增殖。目前的食管癌新輔助放化療+手術(shù)治療方案，通常在患者放化療結(jié)束4～6周后給予手術(shù)[15]，根據(jù)前期的臨床觀察，4～6周的放療中斷很可能導致部分患者出現(xiàn)腫瘤加速再增殖，這為18F-FLT PET能否檢測食管癌患者腫瘤加速再增殖提供了人體模型。目前課題組正在進行該課題研究，即在新輔助放化療前、后和手術(shù)前不同時間點給予相應的18F-FLT PET檢查，分析18F-FLT 攝取值(SUVmax、SUVmean、PV)的變化與病理增殖指標(Ki-67、PCNA、BrdUrd標記指數(shù))變化的關(guān)系，將為驗證18F-FLT PET能否檢測食管腫瘤的加速再增殖提供直接證據(jù)。

2.3 18F－FLT PET早期預測食管鱗癌新輔助放化療療效研究

美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)確定了新輔助同步放化療對食管癌尤其是鱗癌患者有明顯的生存獲益，目前新輔助放化療+手術(shù)為局部晚期食管癌的標準治療方案之一。然而發(fā)表在臨床腫瘤學雜志的一項研究表明:放化療+手術(shù)治療局部晚期食管鱗癌僅提高了腫瘤的局部控制時間，沒有延長患者的生存時間，但新輔助放化療后的臨床有效是延長生存時間有利的預后因子[16]。法國FFCD 9102臨床試驗也表明對放化療無效的局部晚期食管癌，尤其是鱗癌，放化療后+手術(shù)并不比單純放化療更好[17]。臨床資料已證實新輔助放化療后病理達到緩解的食管癌患者具有較好的預后[18，19]，根據(jù)新輔助放化療后殘留活性腫瘤細胞的數(shù)量，Becker等[20]建立了與生存期直接相關(guān)的食管癌患者評價食管癌患者新輔助放化療療效的金標準，其分級見表1。如何通過非創(chuàng)傷性的檢測手段早期預測食管癌新輔助放化療后病理是否達到緩解，及時調(diào)整治療方案，避免患者接受不必要的治療是需要解決的問題。

表1 根據(jù)殘留腫瘤細胞數(shù)量所確定的組織病理反應分級[20] Table 1 Histomorphology and grading of regression [20]

2.4 18F－FLT PET早期預測食管鱗癌新輔助放化療療效的潛在優(yōu)勢

1)高度敏感地反應腫瘤增殖活性變化。傳統(tǒng)的影像技術(shù)如CT、X線鋇餐、腔內(nèi)B超，不能敏感地反應食道腫瘤大小的變化，甚至于治療后數(shù)周也不能發(fā)現(xiàn)腫瘤大小的明顯改變，因而不適合早期預測食管癌放化療療效[21]。18F-FLT PET/CT能較早地估計食管腫瘤增殖變化[22]，S Apisarnthanarax 等[23]通過研究接受多西他賽化療聯(lián)合放療后食管癌細胞和動物模型研究，發(fā)現(xiàn)18F-FLT PET能先于腫瘤大小改變檢測出腫瘤增殖變化;與FDG相比，在體外SEG-1細胞中FLT攝取值降低更快，幅度更大，動力學更接近胸腺嘧啶核苷代謝;在大鼠移植瘤SEG-1模型中，F(xiàn)LT攝取值在治療后48 h就出現(xiàn)明顯下降，F(xiàn)LT攝取與病理組織中Ki-67表達明顯相關(guān)而且空間一致，這表明18F-FLT PET可能提供一種非創(chuàng)傷性體外早期預測食管癌新輔助放化療療效的手段，較18F-FDG PET更具有特異性。

岳金波等[24]對19例非手術(shù)局部晚期食管鱗癌患者在接受同步放化療前10 Gy、20 Gy時分別行18F-FLT PET/CT掃描，發(fā)現(xiàn)當同步放化療開始一周時，即食道腫瘤劑量達1Gy/5次后，所有患者照射野內(nèi)骨髓顯像完全消失，食道腫瘤SUVmax明顯下降，早于CT下食道腫瘤直徑的變化，見圖5。如圖5(a)可知同步放化療前，SUVmax=16.7，PV=38.4 cm3，箭頭示食道腫瘤 ;圖 5(b)為 10 Gy/5 次，SUVmax=2.6，PV=1.3 cm3，箭頭示食道腫瘤，PET最大密度投影圖像中椎體顯像完全消失，但仍可看出殘留腫瘤攝取。

1例患者僅接受2 Gy的照射，照射野內(nèi)椎體FLT攝取值就出現(xiàn)明顯的下降，見圖5。應用Logic回歸分析表明PV差值變化百分比(△PV=[PV治療前–PV放療10 Gy或20 Gy] ×100%/PV治療前)對臨床有效有顯著性意義(p=0.033，p=0.023);應用 ROC 曲線分析，增殖體積差值變化百分比-10 Gy和-20 Gy對于評價臨床療效具有顯著性意義(p=0.001，p=0.005)，這表明18F-FLT PET/CT能在治療開始后一周預測食管癌同步放化療的臨床療效，圖6為應用ROC曲線分析放療劑量達10 Gy(AUR=0.943，p=0.001)和 20 Gy(AUR=0.886，p=0.005)增殖體積差值變化(PV)百分比預測臨床療效的價值，放療劑量達10 Gy時PV下降43%和放療劑量達20 Gy時PV下降85%為預測食管癌同步放化療臨床療效最佳閾值。

圖5 同步放化療過程中的腫瘤反應Fig.5 Tumor response during concurrent chemoradiation

圖6 18F－FLT PET增殖體積對預測食管癌同步放化療療效的價值Fig.6 The value of proliferation volume in predicting response of concurrent chemoradiation

2)鑒別放化療誘導的炎癥與腫瘤殘留。盡管18F-FDG PET能在腫瘤大小變化之前檢測腫瘤細胞代謝的改變，并發(fā)現(xiàn)新輔助放化療過程中18FFDG代謝變化與療效相關(guān)，但是18F-FDG PET不能準確鑒別放化療所引起的炎癥和腫瘤殘留，限制了其在判斷療效方面的應用[25，26]。食管癌在同步放化療過程中，通常于20 Gy/10次以后，會出現(xiàn)放射性食道炎，而且同步化療更會加重食道炎的癥狀。研究表明18F-FDG除了被腫瘤細胞攝取外，還大量聚集在巨噬細胞和肉芽組織中，急性或慢性炎癥、膿腫、炎性淋巴結(jié)病變或非特異性放療后反應都可能與腫瘤顯像類似而導致假陽性率增高[27]。

動物試驗已證明18F-FLT PET較18F-FDG PET具有較高的腫瘤特異性，能鑒別腫瘤與炎癥[28～30]，但尚未在人體上得以驗證。山東省腫瘤醫(yī)院前期通過2例非手術(shù)局部晚期食管鱗癌患者在接受同步放化療后給予18F-FDG PET和18F-FLT PET檢查，發(fā)現(xiàn)18F-FLT PET顯示食管腫瘤增殖完全消失，而18F-FDG PET顯像均示食管壁高代謝，食管鏡活檢病理提示均為炎癥，圖7(a)為同步放化療后18F-FDG PET食管原發(fā)腫瘤部位高代謝，圖7(b)為相應的18F-FLT PET原發(fā)腫瘤部位代謝完全消失，而且照射野椎體無代謝，圖7(c)為同步放化療后1個月原發(fā)腫瘤部位18F-FLT PET顯像示無18F-FLT攝取，但照射野內(nèi)椎體與同步放化療剛結(jié)束相比已有18F-FLT攝取，表明脊髓已恢復再增殖，圖7(d)為同步放化療后18F-FDG PET/CT水平面(SUVmax=9.5)，圖7(e)為給予延遲掃描30 min后18F-FDG PET/CT水平面 (SUVmax=7.7)，SUVmax較初次掃描下降，表明炎癥可能性大，圖7(f)為示食道鏡活檢病理示炎癥浸潤，間質(zhì)水腫(放大倍數(shù)100×)。但鑒于病例數(shù)少，仍需進一步增加患者數(shù)量，研究18F-FLT PET是否較18F-FDG PET更好地鑒別食管癌放化療所誘導的炎癥和腫瘤殘留。

3 乏氧是食管癌根治性同步放化療后復發(fā)和轉(zhuǎn)移的原因之一

圖7 與18F－FDG PET相比，18F－FLT PET可能更好地鑒別炎癥和腫瘤殘留Fig.7 Compared with18F －FDG PET，18F－FLT PET could distinguish inflammation and tumor residue

實體瘤生長的血管形成過程中，因不能滿足生長中腫瘤的需要而導致有活力的腫瘤乏氧細胞存在。研究表明[31]，直徑＜1 mm的腫瘤是充分氧合的，超過這個大小便會出現(xiàn)乏氧。放射治療過程中大多數(shù)放射敏感的氧合好的細胞被殺死，剩下的乏氧活細胞重新變成氧合細胞的現(xiàn)象稱之為再氧合。乏氧可誘導腫瘤細胞表型的變化如p53基因的突變以及Bcl-2的擴增等，從而導致其生物學特性的改變，放射敏感性降低[32]。臨床常用的放射治療射線(X線或γ線)為低LET射線，對這類射線，乏氧狀態(tài)下要得到有氧時的同等生物效應，劑量就需要增加2.5～3倍。因而乏氧細胞常成為腫瘤難以治愈、容易復發(fā)的重要原因。Tanaka等[33]發(fā)現(xiàn)乏氧標記物碳酸酐酶-9(CA-9)與食管癌生物學行為差，預后不良密切相關(guān)。Sohda等[34]發(fā)現(xiàn)乏氧標志物HIF-α在食管癌中高表達預測放療不敏感。Tzao等[35]通過分析85例食管鱗癌腫瘤的HIF-α表達與預后關(guān)系，結(jié)果表明HIF-α表達與食管腫瘤分期相關(guān)，HIF-α高表達是獨立的不良預后因素，與食管癌腫瘤進展相關(guān)。

3.1 18F－FETNIM PET檢測腫瘤乏氧的可行性

目前存在著多種直接或間接測定組織氧水平的方法，但由于創(chuàng)傷性或技術(shù)上的難度，很難在臨床上廣泛應用。因此，怎樣才能及時、準確地反映乏氧狀況成為近年來影像醫(yī)學和腫瘤學研究的熱點。利用放射性核素如18F、3H、123I、125I等標記的乏氧組織顯影劑進行單光子斷層掃描(single positron emission tomography，SPECT)或PET顯像可以對乏氧進行定性和定量檢測，具有無創(chuàng)性、定量性、可重復性等特點，是目前乏氧檢測研究最為集中的技術(shù)[36]。乏氧組織顯像劑能被結(jié)構(gòu)完整具有代謝功能的細胞攝取，選擇性地滯留在乏氧組織和細胞中，在細胞內(nèi)的代謝水平取決于組織氧水平。PET乏氧顯像最常用的是18F-氟硝基咪唑(fluoromisonidazole，F(xiàn)MISO)，體外細胞培養(yǎng)和動物體內(nèi)試驗都表明，18F-MISO在細胞內(nèi)的滯留程度取決于O2濃度。多項動物實驗均證實FMISO在腫瘤組織中的吸收明顯高于正常組織[37～39]。目前FMISO-PET為臨床應用最為廣泛的乏氧顯像技術(shù)，但是由于FMISO脂溶性高，其乏氧檢測有幾個缺點:a.組織吸收率相對低，腫瘤吸收和正常組織吸收的對比值小;b.正常組織洗脫慢，因此需要較長的時間才能達到理想的本底;c.具有一定的神經(jīng)毒性。近年來，為提高顯像劑的水溶性，以提高顯像效果并減少其毒性，研究人員從FMISO的衍生物中開發(fā)了一種新型乏氧顯像氟赤硝基咪唑(18F-fluoroerythronitromidazole，F(xiàn)ETNIM)，生物分布研究顯示其周圍組織代謝率、脫氟率、水溶性和乏氧組織代謝率均適用于PET乏氧顯像。2 h腫瘤/血液吸收比達1.80±0.64，頭頸部腫瘤患者3 h腫瘤/肌肉吸收在1～4，優(yōu)于FMISO。Lehtio等[40]利用FETNIM檢測頭頸部腫瘤患者乏氧狀態(tài)，3 h的腫瘤/肌肉吸收比在1～4，優(yōu)于FMISO，F(xiàn)ETNIM是一種極具前途的乏氧顯像劑。山東省腫瘤醫(yī)院研究人員與北京師范大學化學系正電子藥物中心合作，對其自主合成標記的新型乏氧顯像劑FETNIM與傳統(tǒng)的顯像劑FIMSO作了對比研究，在SPC-A-1人肺腺癌細胞和BALB/c裸鼠SPC-A-1人肺腺癌移植瘤模型中證明了FETNIM的安全性和有效性，并應用于非小細胞肺癌放療過程中的乏氧檢測，表明18F-FETNIM檢測的乏氧水平直接與預后相關(guān)[41]。

3.2 18F－FETNIM PET檢測食管癌乏氧研究

岳金波等[42]通過28例非手術(shù)局部晚期食管鱗癌患者接受同步放化療，應用18F-FETNIM PET檢測食管鱗癌放療過程中的乏氧情況，確定食管癌乏氧閾值，研究食管鱗癌放療前乏氧的空間和時間變化，評價18F-FETNIM PET能否預測食管癌同步放化療的臨床療效。其中10例患者同步放化療前給予2次18F-FETNIM PET檢查，其余18例患者則在同步放化療前只給予1次18F-FETNIM PET檢查。計算336個正常組織包括心臟、腦、肌肉的最大SUV(SUVmax)與相應患者脾的平均SUV(SUVmean)的比值，確定乏氧閾值。行2次18F-FETNIM PET掃描患者，對比2次乏氧區(qū)域位置和乏氧SUVmax空間和時間變化。通過Logistic回歸分析確定18F-FETNIM PET能否預測食管鱗癌同步放化療臨床療效。

3.2.118F-FETNIM PET確定食管癌乏氧閾值

28例食管鱗癌患者，分析了包括心臟、肺、腦和肌肉共336個SUVmax-正常組織(心臟、肺、腦、肌肉)/SUVmean-脾臟值。平均和中位SUVmax-正常組織/SUVmean-脾臟幾乎相同，95%可信區(qū)間上限值低于1.3(見圖8)。因此乏氧閾值定義為SUVmax-組織/SUVmean-脾臟≥1.3，腫瘤乏氧區(qū)域則為SUVmax-腫瘤≥1.3×SUVmean-脾臟。

圖8 18F-FETNIM PET上336個正常組織的SUVmax-正常組織/SUVmean-脾臟值Fig.8 SUVmax of tissue:SUVmean of spleen ratios from 336 normal tissue samples

3.2.218F-FETNIM PET確定食管癌乏氧空間和時間變化

共10例患者放療前給予兩次18F-FETNIM PET/CT掃描(見圖9)，兩次PET上相同層面的乏氧區(qū)域圖像的相似系數(shù)為 0.12(范圍，0.05～0.21)。乏氧區(qū)域圖像的幾何中心平均變化為15 mm(范圍，8～20 mm)。圖10表明兩次18F-FETNIM PET上食道腫瘤乏氧區(qū)域存在明顯的空間位置變化。然而兩次18F-FETNIM PET上食道腫瘤SUV-max和SUVmean值相近(見圖10)，配對T檢驗使無顯著性差異(p=0.563，p=1)。從圖10中可以看到兩次PET上相同層面的乏氧區(qū)域圖像的相似系數(shù)為0.16。乏氧區(qū)域圖像的幾何中心移動19 mm。

3.2.318F-FETNIM PET 判斷治療療效價值

27/28 例患者達臨床緩解(14例達CR，13例達PR，1例達SD)，臨床緩解率為96%。12/14達到CR患者治療1年后復查仍示完全緩解，2/14達到CR患者分別在3個月和6個月復查仍示食道病變完全消失。14例達PR或SD患者中，有11例治療后1年復查仍為PR，2例分別在治療后6個月，1例在治療后3個月復查，也仍然是PR。達到CR患者的 SUVmax和SUVmean分別為 3.2 和 2.1，達到 PR患者的SUVmax和SUVmean分別為5.9和3.2。應用Logistic回歸分析治療前食道腫瘤長度，最大腫瘤直徑，SUVmax和SUVmean與臨床完全緩解的關(guān)系，表明食道腫瘤SUVmax是預測食管癌同步放化療后臨床完全緩解的獨立因素(p=0.0041)。然而因為病例數(shù)較少，無法通過ROC曲線確定預測食管癌同步放化療后完全緩解的SUVmax閾值。

圖9 同一患者治療前隔日的兩次18F－FETNIM PET/CT掃描Fig.9 Pretreatment18F － FETNIM PET/CT scans from a single patient on different days

圖10 18F－FETNIM PET/CT掃描患者的食管腫瘤SUVmax and SUVmean變化Fig.10 SUVmax and SUVmean on different days before treatment for patients 1 through 10

3.2.418F-FETNIM PET的SUV參數(shù)與食管腫瘤參數(shù)關(guān)系

28例患者的食管腫瘤SUVmax和食管腫瘤長度(r=0.842，p＜0.001)、食管最大直徑(r=0.852，p＜0.001)具有很好的相關(guān)性。食管腫瘤的SUVmean也發(fā)現(xiàn)與食管腫瘤長度(r=0.854，p＜0.001)、食管最大直徑(r=0.805，p＜0.001)具有很好的相關(guān)性。圖11表明食管腫瘤SUV參數(shù)與食管腫瘤參數(shù)之間的關(guān)系。圖12顯示 SUVmax和SUVmean隨著腫瘤直徑的增大而增大。從圖12可看到三位原發(fā)食管鱗癌患者的病例，病例(a)中CT下腫瘤最大直徑為 3.1 cm，SUVmax=2.9，SUVmean=2.1;病例(b)中CT下腫瘤最大直徑為3.8 cm，SUVmax=3.3，SUVmean=2.8;病例(c)中，CT下腫瘤最大直徑為5.8 cm，SUVmax=3.9，SUVmean=3.1。

圖11 食管SUVmax和SUVmean分別與食道腫瘤長度和食道腫瘤直徑的關(guān)系Fig.11 Scatterplots demonstrating correlations between SUV and tumor dimensions

圖12 SUVmax和SUVmean隨著腫瘤直徑的增大而增大Fig.12 SUVmax and SUVmean increase with tumor diameter

4 結(jié)語

18F-FLT PET能監(jiān)測食管鱗癌放療過程中腫瘤和正常組織的生物學變化，其較18F-FDG PET能更好區(qū)分炎癥和腫瘤。放療中斷后腫瘤攝取高于基線值，而照射野內(nèi)骨髓攝取下降。放療中斷后的18F-FLT攝取增高可能反映腫瘤加速再增殖。18FFETNIM PET能檢測食管鱗癌的乏氧狀態(tài)。18FFLT PET/CT能在治療開始后一周預測食管癌同步放化療的臨床療效，治療前SUVmax能預測食管鱗癌同步放化療療效。18F-FLT PET和18F-FETNIM PET作為一種非創(chuàng)傷性的影像學技術(shù)，為腫瘤醫(yī)生提供一個早期評價治療反應，檢測放療過程中的再增殖克隆源細胞、乏氧和評價新輔助治療療效的手段。18F-FLT PET和18F-FETNIM PET能為放射治療確定“再增殖”和“乏氧”生物學靶區(qū)，以通過劑量調(diào)強放療提高再增殖和乏氧區(qū)域放療劑量，提高腫瘤的局部控制率和遠期生存。

[1] Minsky B D，Pajak T F，Ginsberg R J，et al.INT 0123(Radiation Therapy Oncology Group 94-05)phase III trial of combined-modality therapy for esophageal cancer:high-dose versus standard-dose radiation therapy[J] .J Clin Oncol，2002，20(5):1167-1174.

[2] Yamada S，Takai Y，Nemoto K，et al.Prognostic impact of the period between surgery and postoperative irradiation in esophageal carcinoma[J] .Tohoku J Exp Med，1994，172(3):275-282.

[3] Kajanti M，Kaleta R，Kankaanranta L，et al.Effect of overall treatment time on local control in radical radiotherapy for squamous cell carcinoma of esophagus[J] .Int J Radiat Oncol Biol Phys，1995，32(4):1017-1023.

[4] 施學輝，吳根娣，劉新偉，等.后程加速超分割放射治療食管癌的長期療效[J] .中華放射腫瘤學雜志，1997，1(6):12-5.

[5] Salskov A，Tammisetti V S，Grierson J，et al.FLT:measuring tumor cell proliferation in vivo with positron emission tomography and 7.3＇-deoxy-3＇-[18F] fluorothymidine[J] .Semin Nucl Med，2007，37(6):429-439.

[6] Yamamoto Y，Nishiyama Y，Ishikawa S，et al.Correlation of(18)FLT and(18)FDG uptake on PET with Ki-67 immunohistochemistry in non small lung cancer[J] .Eur J Nucl Med Mol Imag，2007，34(10):1610-1618.

[7] Yap C S，Czernin J，F(xiàn)ishbein M C，et al.Evaluation of thoracic tumours with18F-fluorothymidine and18F-fluorodeoxyglucosepositron emission tomography[J] .Chest，2006，129(2):393-401.

[8] Choi S J，Kim J S，Kim J H，et al.[18F] 3＇-deoxy-3＇-fluorothymidine PET for the diagnosis and grading of brain tumors[J] .Eur J Nucl Med Mol Imaging，2005，32(6):653-659.

[9] Chen W，Cloughesy T，Kamdar N，et al.Imaging proliferation in brain tumours with18F-FLT PET:comparison with 18F-FGD[J] .J Nucl Med，2005，46(6):945-952.

[10] Vesselle H，Grierson J，Muzi M，et al.In vivo validation of 30deoxy-30-[(18)F] fluorothymidine([(18)F] FLT)as a proliferation imaging tracer in humans:correlation of[(18)F] FLT uptake by positron emission tomography with Ki-67 immuno-histochemistry and flow cytometry in human lung tumours[J] .Clin Cancer Res，2002，8(11):3315-3323.

[11] Yue J，Chen L，Cabrera A R，et al.Measuring tumor cell proliferation with18F-FLT PET during radiotherapy of esophageal squamous cell carcinoma:a pilot clinical study[J] .J Nucl Med，2010，51(4):528-534.

[12] Baumann M，Liertz C，Baisch H，et al.Impact of overall treatment time of fractionated irradiation on local control of human FaDu squamous cell carcinoma in nude mice[J] .Radiother Oncol，1994，32(2):137-143.

[13] Petersen C，Zips D，Krause M，et al.Repopulation of FaDu human squamous cell carcinoma during fractionated radiotherapy correlates with reoxygenation[J] .Int J Radiat Oncol Biol Phys，2001，51(2):483-493.

[14] Petersen C，Eicheler W，F(xiàn)r?mmel A，et al.Proliferation and micromilieu during fractionated irradiation of human FaDu squamous cell carcinoma in nude mice[J] .Int J Radiat Biol，2003，79(7):469-477.

[15] Ruol A，Rizzetto C，Castoro C，et al.Interval between neoadjuvant chemoradiotherapy and surgery for squamous cell carcinoma of the thoracic esophagus:does delayed surgery have an impact on outcome?[J] .Ann Surg，2010，252(5):788-796.

[16] Stahl M，Stuschke M，Lehmann N ，et al.Chemoradiation with and without surgery in patients with locally advanced squamous cell carcinoma of the esophagus[J] .J Clin Oncol，2005，123(10):2310-2317.

[17] Bonnetain F，Bouché O，Michel P，et al.A comparative longitudinal quality of life study using the Spitzer quality of life index in a randomized multicenter phase III trial(FFCD 9102):chemoradiation followed by surgery compared with chemoradiation alone in locally advanced squamous resectable thoracic esophageal cancer[J] .Ann Oncol，2006，17(5):827-834.

[18] Swisher S G，Erasmus J，Maish M，et al.2-Fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography imaging is predictive of pathologic response and survival after preoperative chemoradiation in patients with esophageal carcinoma[J] .Cancer，2004，101(8):1776-1785.

[19] Berger A C，F(xiàn)arma J，Scott W J，et al.Complete response to neoadjuvant chemoradiotherapy in esophageal carcinoma is associated with significantly improved survival[J] .J Clin Oncol，2005，23(19):4330-4337.

[20] Becker K，Mueller J D，Schulmacher C，et al.Histomorphology and grading of regression in gastric carcinoma treated with neoadjuvant chemotherapy[J] .Cancer，2003，98(7):1521-1530.

[21] Westerterp M，van Westreenen H L，Reitsma J B，et al.Esophageal cancer:CT，endoscopic US，and FDG PET for assessment of response to neoadjuvant therapy systematic review[J] .Radiology，2005，236(3):841-851.

[22] Kenny L，Coombes R C，Vigushin D M，et al.Imaging early changes in proliferation at 1 week post chemotherapy:a pilot study in breast cancer patients with 3＇-deoxy-3＇-[18F] fluorothymidine positron emission tomography[J] .Eur J Nucl Med Mol Imaging，2007，34(9):1339-1347.

[23] Apisarnthanarax S，Alauddin M M，Mourtada F，et al.Early detection of chemoradioresponse in esophageal carcinoma by by 3＇-deoxy-3＇-3H-fluorothymidine using preclinical tumor models[J] .Clin Cancer Res，2006，12(15):4590-4597.

[24] Yue J，Yu J，Cabrera A，et al.Measuring tumor cell proliferation and predicting clinical response with18F-FLT PET during radiotherapy of esophageal squamous cell carcinoma:a pilot clinical study[J] .Int J Radiat Oncol Biol Phys，2010，78(Suppl 1):S162.

[25] Arslan N，Miller T R，Dehdashti F，et al.Evaluation of Response to Neoadjuvant Therapy by Quantitative 2-Deoxy-2-[18F] Fluoro-D-Glucose with Positron Emission Tomography in Patients with Esophageal Cancer[J] .Mol Imaing Bio，2002，4(4):301-310.

[26] Nakamura R，Obara T，Katsuragawa S，et al.Failure in presumption of residual disease by quantification of FDG uptake in esophageal squamous cell carcinoma immediately after radiotherapy[J] .Radiat Med，2002，20(4):181-186.

[27] Van Westreenen H L，Heeren P A M，Jager P L，et al.Pitfalls of positive findings in staging esophageal cancer with F-18-fluorodeoxyglucose positron emission tomography[J] .Ann Surg Oncol，2003，10(9):1100-1105.

[28] Lee T S，Ahn S H，Moon B S.Comparison of18F-FDG，18FFET and18F-FLT for differentiation between tumor and inflammation in rats[J] .Nucl Med Biol，2009，36(6):681-686.

[29] van Waarde A，Jager P L，Ishiwata K，et al.Comparison of sigma-ligands and metabolic PET tracers for differentiating tumor from inflammation[J] .J Nucl Med，2006，47(1):150-154.

[30] van Waarde A，Cobben D C，Suurmeijer A J.Selectivity of18F-FLT and18F-FDG for differentiating tumor from inflammation in a rodent model.J Nucl Med，2004，45(4):695-700.

[31] Rasey J S，Grunbaum Z，Magee S，et al.Characterization of radiolabeled fluoromisonidazole as a probe for hypoxic cells[J] .Radiat Res，1987，111(2):292-304.

[32] Koumenis C，Alsrcon R，Hammond E，et al.Regulation of p53 by hypoxia dissociation of t ranscriptional repression and apoptosis from p532dependent t ransactivition [J] .Mol Cell Biol，2001，21(4):1297-1310.

[33] Tanaka N，Kato H，Inose T，et al.Expression of carbonic anhydrase 9，a potential intrinsic marker of hypoxia，is associated with poor prognosis in oesophageal squamous cell carcinoma[J] .Br J Cancer，2008，99(9):1468-1475.

[34] Sohda M，Ishikawa H，Masuda N，et al.Pretreatment evaluation of combined HIF-1alpha，p53 and p21 expression is a useful and sensitive indicator of response to radiation and chemotherapy in esophageal cancer[J] .Int J Cancer，2004，110(6):838-44.

[35] Tzao C，Lee S C，Tung H J，et al.Expression of hypoxiainducible factor(HIF)-1alpha and vascular endothelial growth factor(VEGF)-D as outcome predictors in resected esophageal squamous cell carcinoma[J] .Dis Markers，2008，25(3):141-148.

[36] Foo S S，Abbott D F，Lavrentschuk N，et al.Functional imaging of intratumoral hypoxia[J] .Mol Ima Bio，2004，6(5):291-305.

[37] Tochon-Danguy H J ，Sachinidis J I，Chan F，et al.Imaging and quantitation of the hypoxic cell fraction of viable tumor in an animal model of intracerebral high grade glioma using[18F] fluoromisonidazole(FMISO)[J] .Nucl Med Biol，2002，29(2):191-197.

[38] Rasey J S，Casciari J J，Hofstrand P D，et al.Determining hypoxic fraction in a rat glioma by uptake of radiolabeled fluoromisonidazole[J] .Radiat Res，2000，153(1):84-92.

[39] Rasey J S，Hofstrand P D，Chin L K，et al.Characterization of[18F] fluoroetanidazole，a new radiopharmaceutical for detecting tumor hypoxia[J] .J Nucl Med，1999，40(6):1072-1079.

[40] Lehtio K，Oikonen V，Gronroos T，et al.Imaging of blood flow and hypoxia in head and neck cancer:initial evaluation with[(15)O] H(2)O and [(18)F] fluoroerythronitroimidazole PET[J] .J Nucl Med，2001，42(11):1643-1652.

[41] Li L，Hu M，Zhu H，et al.Comparison of18F-Fluoroerythronitroimidazole and18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography and prognostic value in locally advanced non-small-cell lung cancer[J] .Clin Lung Cancer，2010，11(5):335-340.

[42] Yue J B，Yang Y，Cabrera A R，et al.Measuring tumor hypoxia with18F-FETNIM PET in esophageal squamous cell carcinoma:a pilot clinical study[J] .Dis Esophagus，2012，25(1):54-61.