PET與WB-DWI診斷腫瘤及炎癥疾病的研究進(jìn)展

李可心，孫洪贊，郭啟勇

（中國醫(yī)科大學(xué)附屬盛京醫(yī)院放射科，遼寧 沈陽 110004）

正電子發(fā)射斷層顯像 （Position emission tomography，PET）通過檢測病灶對示蹤劑的攝取程度反映細(xì)胞及組織的功能代謝狀態(tài)，從而進(jìn)一步顯示全身腫瘤及非腫瘤性病變。作為另一種全身顯像方法，磁共振全身彌散加權(quán)成像（Whole-body diffusion-weighted imaging，WB-DWI） 逐漸進(jìn)入臨床醫(yī)生的視野，特別是作為一種生物標(biāo)志能夠在腫瘤疾病的診斷及治療中與正常組織進(jìn)行明顯區(qū)分[1]。越來越多的放射科醫(yī)生和學(xué)者認(rèn)識到DWI能夠在細(xì)胞水平上反映組織結(jié)構(gòu)和病理的改變[2]，并在WB-DWI MR評價惡性腫瘤分期及良惡性疾病鑒別方面不斷進(jìn)行探索。那么如何對這兩種檢查方法進(jìn)行選擇或互補(bǔ)，從而更加高效地進(jìn)行疾病診斷及減少輻射劑量將是進(jìn)一步探討的話題。本文旨在探討PET及WB-DWI在腫瘤及炎癥診斷中的共性與差異。

1 PET與WB-DWI在腫瘤TNM分期中的診斷價值

明確惡性腫瘤的臨床及病理學(xué)分期對于惡性腫瘤的診斷、預(yù)后評估以及治療方案的選擇具有重要的臨床價值，由UICC（Union for international cancer control）提出的 TNM 分期應(yīng)用廣泛[3]。因此，應(yīng)用影像學(xué)方法無創(chuàng)和準(zhǔn)確地為惡性腫瘤TNM分期提供診斷依據(jù)是十分必要的。PET及WB-DWI作為兩種進(jìn)行全身腫瘤篩查的方法，能在腫瘤分期方面提供寶貴的信息。

1.1 PET與WB-DWI在診斷惡性腫瘤原發(fā)灶中的異同

在頭頸鱗狀細(xì)胞癌方面，Surov等[4]針對頭頸部鱗狀細(xì)胞癌病灶的彌散、葡萄糖代謝和病理組織學(xué)參數(shù)相關(guān)性研究中發(fā)現(xiàn)ADC平均值、最大值與Ki-67抗原水平及細(xì)胞核區(qū)域面積呈負(fù)相關(guān)，而SUVmax與平均細(xì)胞核區(qū)域面積呈正相關(guān)，SUVmax/ADCmin與平均細(xì)胞核區(qū)域面積呈正相關(guān)，表明ADC、SUV與組織病理學(xué)參數(shù)具有相關(guān)性。原發(fā)腫瘤灶FDG的攝取與ADC值并無顯著相關(guān)性，但FDG的攝取與ADC反映的信息是互補(bǔ)的[5]。

在非小細(xì)胞肺癌 （Non-small cell lung cancer，NSCLC）與良性肺結(jié)節(jié)的鑒別中，PET及WB-DWI對病灶檢出的特異性及靈敏度無統(tǒng)計學(xué)差異，WB-DWI有望替代PET進(jìn)行NSCLC的診斷，且較高的FDG攝取量及較大的ADC值與NSCLC侵襲性強(qiáng)相關(guān)[6]。在NSCLC原發(fā)灶檢測中，ADC與SUV在反映細(xì)胞活性及腫瘤代謝方面具有顯著負(fù)相關(guān)性，二者可作為評價NSCLC預(yù)后的參考標(biāo)準(zhǔn)[7]。Schmidt等[8]的研究也得出了類似的結(jié)論，ADCmin與SUVmax具有顯著負(fù)相關(guān)性，ADCmean與SUVmean無統(tǒng)計學(xué)差異。

MR大體腫瘤體積與PET大體腫瘤體積在腫瘤體積小于14 mL的宮頸癌組中具有相關(guān)性，隨著腫瘤體積增大，二者差異逐漸顯露出來，造成這種差異的原因可能是腫瘤進(jìn)程中的乏氧和壞死所致[9]。FDG PET、T2WI和DWI在評估宮頸癌腫瘤體積、腫瘤細(xì)胞代謝活性及細(xì)胞密度中具有一致性，并推薦使用35%或40%的SUVmax作為評估腫瘤體積的標(biāo)準(zhǔn)[10]。

子宮內(nèi)膜癌的SUVmax和ADCmin呈負(fù)相關(guān) （r=-0.53，P=0.001），SUVmax在進(jìn)展期腫瘤表現(xiàn)中顯著升高，如深肌層受侵、宮頸受侵、淋巴血管受累和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移等，而ADCmin在進(jìn)展期腫瘤中卻顯著降低[11]。

對46例乳腺浸潤性導(dǎo)管癌進(jìn)行PET/MR檢查，SUVmax及腫瘤內(nèi)異質(zhì)性與ADCmin呈負(fù)相關(guān)，Ki-67高表達(dá)與高SUVmax呈正相關(guān)，侵及血管淋巴系統(tǒng)的浸潤性導(dǎo)管癌具有較低的ADCmin，中位ADC值和SUVmax與血管浸潤顯著相關(guān)，SUVmax與腫瘤大小、組織學(xué)分級、淋巴結(jié)狀態(tài)、雌激素受體狀態(tài)和人類表皮生長因子受體2（HER2）水平顯著相關(guān)，ADC和SUVmax之間的相關(guān)性不顯著[12]。黏液腺癌表現(xiàn)出較高的ADC和相對較低的SUVmax，髓樣癌呈低ADC和高SUVmax[13]。影響乳腺癌預(yù)后的因素包括腫瘤大小、雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）、HER2、 Ki-67、組織學(xué)亞型、腋窩淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移及TNM分期等，與ADC值相比，原發(fā)灶的SUVmax與這些預(yù)后參數(shù)具有更強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性[4]。

Cerny等[14]對24例局部進(jìn)展期直腸癌患者在同日分別進(jìn)行WB-DWI MR和18F-FDG PET/CT檢查，分別計算癌組織和淋巴結(jié)的ADC及18F-FDG SUV，不同位置直腸腫瘤及受累淋巴結(jié)的ADC和SUV均無明顯統(tǒng)計學(xué)差異，但SUVmax與ADCmin及SUVmean與ADCmean呈負(fù)相關(guān)。背景信號抑制的全身彌散加權(quán)與T2加權(quán)融合顯像（DWIBS/T2）能夠有效區(qū)分胃癌與周圍正常組織，與PET/CT在診斷上消化道腫瘤方面具有相似的敏感性，胃癌直徑和浸潤深度將影響檢出率[15]。

1.2 PET與WB-DWI診斷腫瘤淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移

在可手術(shù)切除肺癌患者進(jìn)行術(shù)前分期的研究中發(fā)現(xiàn)，在肺門及縱隔淋巴結(jié)FDG高濃聚區(qū)可能會出現(xiàn)假陽性結(jié)果，進(jìn)行DWI再評估能有效區(qū)分炎性與癌性淋巴結(jié)[16]。NSCLC轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)SUVmax與ADCmean及SUVmean與ADCmean呈負(fù)相關(guān)，對NSCLC淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進(jìn)行ADC和SUV相關(guān)性的分析，所有納入標(biāo)準(zhǔn)的91例惡性淋巴結(jié)中，SUVmax與ADCmean及SUVmean與ADCmean均呈負(fù)相關(guān)，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義，且對于不同的組織學(xué)類型，鱗癌比腺癌的相關(guān)性更為顯著。腫瘤分期同樣影響著放射性核素的攝取及水分子彌散，ⅢB期的SUVmax與ADCmean具有中等程度相關(guān)性，而Ⅳ期肺癌無顯著相關(guān)[17]。因塵肺、硅肺和肺肉瘤性病變所致的肺門及縱隔淋巴結(jié)增大，會造成PET的假陽性，在肺腺癌和肺內(nèi)炎癥病變中，也會出現(xiàn)假陽性，而WB-DWI可以較好地區(qū)分炎癥和轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)[18]。

Choi等[19]回顧性調(diào)查了236例宮頸癌患者，DWI與PET/CT在顯示淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移特征中具有相關(guān)性。Miccò等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，SUVmax與宮頸癌分期相關(guān)，與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移無明顯相關(guān)性，但伴有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的宮頸癌患者ADCmean較低，并且在既往研究中僅有1篇報道得出了相同的結(jié)論，其他的相關(guān)研究并沒有得出ADC值與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有無相關(guān)性的結(jié)論。

對于早期乳腺癌患者，非侵襲性方法診斷淋巴結(jié)受累情況對于治療方法的選擇具有重要意義，24例患者術(shù)前分別進(jìn)行PET/CT及DWI檢查，術(shù)后通過淋巴結(jié)活檢證實(shí)淋巴結(jié)狀態(tài)，PET/CT與DWI相比具有較高的敏感性和特異性[21]。

Ono等[22]對25例結(jié)直腸癌患者進(jìn)行DWI與PET的比較中發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)檢出方面，DWI優(yōu)于PET。

1.3 PET與WB-DWI診斷腫瘤遠(yuǎn)隔器官轉(zhuǎn)移

在NSCLC M分期方面，WB-DWI與PET/CT相比具有較低的特異性和準(zhǔn)確度，WB-DWI與PET對于腦轉(zhuǎn)移病灶的顯示均不良[23]。WB-DWI檢測NSCLC骨轉(zhuǎn)移的特異度和準(zhǔn)確度高于FDG PET/CT[24]。PET/MR與PET/CT在NSCLC術(shù)前分期的評估方面各有優(yōu)劣，PET/MR能夠明顯減少患者輻射劑量，且具有較高的軟組織分辨率，但PET/MR顯示胸膜轉(zhuǎn)移灶不明顯，而PET/CT對于腦轉(zhuǎn)移灶的顯示不敏感[25]。PET/CT在檢測肺癌腦轉(zhuǎn)移中的作用有限，PET/CT與WB-DWI在進(jìn)行肺癌分期評估的研究中得出的結(jié)論不盡相同，Usuda等[16]研究結(jié)果提示，WB-DWI與PET/CT聯(lián)合腦MR評價肺癌TNM分期無統(tǒng)計學(xué)差異。

Granata等[26]首次提出了早期評估結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移化療效果的方法，以便使臨床醫(yī)生及時調(diào)整治療方案，改善患者預(yù)后，其中DW-MRI成為了評價包括細(xì)胞凋亡在內(nèi)的治療效果的早期生物標(biāo)志。在診斷結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移方面，新輔助化療后FDG攝取程度將在肝切除后患者預(yù)后評估中有潛在意義[27]。有研究表明，ADC和SUV兩參數(shù)聯(lián)合分析能有效發(fā)現(xiàn)直腸癌新輔助化療后細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的變化以評價治療效果[28]。

1.4 PET與WB-DWI診斷淋巴瘤及骨髓瘤

PET/CT在頭頸及縱隔淋巴瘤病灶的檢出方面優(yōu)于WBDWI，WB-DWI對某些缺乏FDG濃聚的惰性非霍奇金淋巴瘤亞型如MALT淋巴瘤檢測較為敏感，在惰性非霍奇金淋巴瘤中，PET/MR加入DWI序列增加了檢出的靈敏度及準(zhǔn)確度，在既往的研究中，淋巴瘤組織的SUV與ADC呈負(fù)相關(guān)，而Giraudo等[29]研究結(jié)果顯示相關(guān)性較弱，可能與淋巴瘤亞型不同有關(guān)，DWI在惰性非霍奇金淋巴瘤中診斷價值更大，腫瘤細(xì)胞的FDG濃聚較低。惰性非霍奇金淋巴瘤的ADC值較其他兩種淋巴瘤類型低，侵襲性非霍奇金淋巴瘤比霍奇金淋巴瘤的SUVmax高，對不同亞型淋巴瘤患者進(jìn)行生存分析得出了“平均ADC值升高與較長生存時間有關(guān)”的結(jié)論[30]。

進(jìn)行磁共振信號分析（SI）的WB-DWI及PET/MR診斷準(zhǔn)確性高于PET/CT，對于TNM分期的總體評估，SI PET/MR與WB-DWI靈敏度及準(zhǔn)確度高于非SI WB-DWI與FDG PET/CT[31]。WB-DWI與FDG PET/CT針對淋巴瘤分期的Meta分析結(jié)果顯示，兩者在淋巴瘤分期中具有較高的一致性[32]。

在PET及WB-DWI對多發(fā)骨髓瘤診斷價值方面，WBDWI對檢測骨骼內(nèi)外的病灶具有較高的靈敏度，特別是針對彌漫性骨髓浸潤灶。PET在鑒別病灶活動性、新舊病灶以及治療后再分期方面具有較高的價值[33]。

2 PET與WB-DWI診斷炎癥性疾病

FDG-PET診斷慢性骨髓炎具有較好的特異性[34]。骨肌系統(tǒng)炎癥中，膿腫所致的壞死區(qū)域以及感染所致的滑囊炎、腱鞘炎、骨髓炎等病灶水分子的彌散受限，而非感染性炎癥無彌散受限發(fā)生[35]。在診斷骨關(guān)節(jié)炎方面的研究表明，在軟骨下骨病變?nèi)绻撬璨∽?、骨贅形成和硬化中，SUVmax顯著高于正常骨組織。PET/MR可以作為早期評價骨關(guān)節(jié)炎代謝和形態(tài)學(xué)變化的輔助手段[36]。

腸壁的彌散受限和較低的ADC值能夠在一定程度上反映兒童及成人的炎癥性腸病[37]。在Crohn病病變腸段的顯示方面，1.56×10-3mm2/s可作為病變段與正常段的鑒別閾值[38]。PET/MR鑒別Crohn病炎癥病變與纖維化病變的研究中，SUVmax、T2加權(quán) SI×SUVmax 和 ADC×SUVmax 是腸道影像的三個生物學(xué)標(biāo)志，其中最為敏感的是ADC×SUVmax，減低低于3000能有效區(qū)分出腸道纖維化與活動性炎癥[39]。

FDG-PET在尋找難治性糖尿病足、血管播散性感染、不明原因發(fā)熱的病因方面也顯示出了一定的價值[34]。既往研究表明，18F-FDG在巨噬細(xì)胞中的攝取能夠反映早期心梗后心肌炎的程度，在動物心梗后炎癥模型的研究中，18F-FDG并不能準(zhǔn)確代表心梗后微血管阻塞所致炎癥的細(xì)胞活性，其機(jī)制尚未明確[40]。

3 問題及展望

作為全身疾病篩查的兩種影像學(xué)方法，WB-DWI和PET常在一起比較，WB-DWI的優(yōu)勢體現(xiàn)在費(fèi)用低、無輻射[41]，對于淋巴結(jié)的診斷，DWI基于可疑淋巴結(jié)ADC的定量分析也具有較好的診斷價值[19]，針對腫瘤N分期進(jìn)行DWI與PET的效能對比或者進(jìn)行聯(lián)合診斷或許將在提高癌性淋巴結(jié)檢出率方面具有重要意義。但細(xì)胞毒性水腫或者細(xì)胞容量增加會限制水分子布朗運(yùn)動，除惡性腫瘤外，一些良性腫瘤、炎癥、血栓形成或感染也可以造成彌散減弱，而在某些壞死組織、血管源性的水腫中彌散增強(qiáng)，進(jìn)而干擾了WB-DWI對于惡性腫瘤的診斷，同樣，在一些高代謝的炎癥結(jié)節(jié)、肉芽組織中，F(xiàn)DG的攝取增高也會造成PET診斷惡性腫瘤的假陽性[42]。

臨床最為常用的示蹤劑是18F-FDG，使得PET對于FDG低濃聚病灶顯示不佳。進(jìn)一步明確疾病的發(fā)生機(jī)制，選擇合適的放射性核素及其標(biāo)記的正電子藥物將更為特異地顯示病變[43]。例如宮頸癌64Cu-ATSM用來表示組織缺氧，11C-膽堿用來表示增殖活性等[44]。

因此，針對疾病的不同類型合理選擇檢查方法是十分必要的，可以一定程度上降低患者所受輻射劑量并且提高疾病診斷準(zhǔn)確率。必要時也可以將二者結(jié)合起來，利用WB-DWI和PET各自的優(yōu)勢，互為補(bǔ)充，為精準(zhǔn)診斷提供支持。