18F-FDG和18F-FMISO PET/CT顯像評價甘氨雙唑鈉對鼻咽癌的放射增敏作用的研究

朱書田，徐慧琴，陳燈運，汪 會，余文靜

鼻咽癌發(fā)病率在我國一直較高，在南方的發(fā)病率高于北方。鼻咽癌一般缺乏明顯癥狀，自己很難發(fā)現(xiàn)，一般出現(xiàn)癥狀到醫(yī)院檢查時，大多數(shù)可能已到晚期。由于鼻咽解剖位置隱蔽，檢查時很容易漏診，同時鼻咽癌的早期癥狀不明顯，所以容易被人忽視，從而延誤診斷和治療，因此必須提高警惕性。鼻咽癌一般病理類型主要為非角化型未分化癌，因此一直被公認的治療方法是放射治療，但是部分患者在進行正規(guī)的根治性放射治療或綜合放化療后，仍有較大比例的患者出現(xiàn)復(fù)發(fā)，腫瘤組織內(nèi)乏氧細胞的存在是影響放療療效的主要因素之一，是實體瘤放療普遍存在的問題。乏氧細胞對輻射的抵抗作用被認為是對放射治療效果影響和腫瘤復(fù)發(fā)的主要因素之一[1-2]。國內(nèi)多項臨床研究證實放射增敏劑甘氨雙唑鈉可增強鼻咽癌放療療效，其本身幾乎無治療腫瘤作用，但對乏氧細胞有放射增敏效果，且毒副作用小，在肺癌、鼻咽癌、食道癌等腫瘤中均具有一定的放射增敏作用[3-4]。與常規(guī)使用的臨床預(yù)后性變量評價療效相比較，該研究的特點在于以18F-FDG和18F-FMISO作為顯像劑，采用我國自行研制的放射增敏劑甘氨雙唑鈉，對鼻咽癌放射增敏治療前后腫瘤內(nèi)部乏氧組織的改變進行PET/CT顯像，通過PET/CT確定乏氧細胞層，并動態(tài)、連續(xù)地觀察乏氧程度及乏氧狀態(tài)的改變，將為進一步利用功能分子影像指導(dǎo)腫瘤放射增敏治療及預(yù)測預(yù)后提供一個良好的影像學(xué)評價方法。

1 材料與方法

1.1病例資料收集2017年1月～2018年3月于安徽醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院經(jīng)病理確診的鼻咽癌首程根治性放射治療后局部復(fù)發(fā)的患者40例，其中男23例，女17例，年齡33～72(52.88±12.62)歲，根據(jù)第八版AJCC/國際抗癌聯(lián)合會(UICC)標準分期為Ⅰ～Ⅱ期，隨機分為對照組(單純放療)和實驗組(加用甘氨雙唑鈉放療增敏)。排除標準：確診為鼻咽癌復(fù)發(fā)后已行放療或化療；或者伴有影響患者簽署知情同意書的心理疾患。

1.2治療和用藥方法采用常規(guī)分割外照射治療方案，放療分割劑量為2 Gy/次，5次/周，累積照射劑量60 Gy。實驗組：將注射用甘氨雙唑鈉(希美納，廣東萊泰制藥)800 mg/m2用100 ml生理鹽水稀釋溶解，于放療前30 min內(nèi)完成靜脈滴注，3次/周，放射治療期間按隔日1次，給藥后1 h內(nèi)行常規(guī)分割外照射治療。對照組沒有經(jīng)過甘氨雙唑鈉處理，行單純放療。

1.3PET/CT顯像所有入選患者治療前1周內(nèi)進行鼻咽及頸部18F-FDG PET/CT、18F-FMISO PET/CT檢查,18F-FDG和18F-FMISO PET/CT檢查相隔1 d。對照組及實驗組放療2周后再分別行18F-FDG和18F-FMISO PET/CT檢查，判斷乏氧狀態(tài)及增敏療效。

1.4操作方法18F-FDG顯像需空腹6 h以上，18F-FMISO PET/CT檢查前，患者無需空腹，按照5.55 MBq/kg靜脈注射。注射18F-FDG后1 h采集圖像，注射18F-FMISO后4 h采集圖像，先行64排螺旋CT掃描，管電流110 mA，管電壓120 kV，螺距0.8，層厚5 mm，進行全身掃描，然后進行PET顯像，采用3D模式采集，1 min/床位，將采集數(shù)據(jù)經(jīng)重建后分別獲得PET、CT、PET/CT融合圖像。

1.5數(shù)據(jù)處理對采集所得數(shù)據(jù)用低劑量CT作衰減校正、迭代重建得到PET圖像，層厚5 mm將圖像數(shù)據(jù)傳入syngo MultiModality工作站，得到鼻咽癌的CT、PET及PET/CT融合圖像，CT圖像準確選取腫瘤最大切面，在PET圖像上勾畫腫瘤邊緣，取放射性濃聚比較均勻的部位，勾畫感興趣區(qū)(ROI)，測定其標準攝取值(SUV)；在腫瘤最大層面包括腫瘤截面積的2/3以上，并避開腫瘤邊緣和壞死區(qū)，取其最大值測量腫瘤SUVmax；肌肉取同層面頸后肌肉，計算腫瘤/肌肉SUVmax比值(TMR)。在18F-FMISO 圖像上采用閾值勾畫方式自動勾畫腫瘤內(nèi)TMR>1.3的感興趣區(qū)域，該感興趣區(qū)域為乏氧區(qū)，該體積為乏氧體積(hypoxia volume,HV)。所有病例影像資料均經(jīng)2名有經(jīng)驗的PET/CT主治醫(yī)師獨立閱片，詳細記錄每組數(shù)據(jù)。

1.6評價方法通過PET/CT顯像結(jié)果評價放射增敏劑影像學(xué)診斷價值將18F-FDG 和18F-FMISO PET/CT圖像及各項參數(shù)進行分析，分別觀察病灶SUVmax的大小、腫瘤乏氧體積和壞死程度的改變，為使用PET/CT顯像動態(tài)、連續(xù)地觀察放射增敏劑治療前后腫瘤乏氧狀態(tài)提供依據(jù)，從而評價18F-FDG和18F-FMISO PET/CT顯像對放射增敏療效的診斷價值。

2 結(jié)果

2.118F-FDG對單純放療、放療增敏的療效評價18F-FDG顯像對照組放療后TMR值相較于放療前明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=7.047，P<0.01)；實驗組放療后TMR值相較于放療前明顯降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=7.707，P<0.01)，18F-FDG顯像放療后實驗組TMR值相較于對照組顯像TMR值稍降低，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.81，P>0.05)，見表1。

2.218F-FMISO對單純放療、放療增敏的療效評價18F-FMISO顯像對照組放療后TMR值相較于放療前降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=7.356，P<0.01)；實驗組放療后TMR值相較于放療前降低，差異也具有統(tǒng)計學(xué)意義(t=10.759，P<0.01)；18F-FMISO顯像放療后甘氨雙唑鈉實驗組TMR值低于對照組顯像TMR值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=3.747，P<0.01)，見表2。

2.318F-FMISO乏氧體積在單純放療、放療增敏中的變化對照組放療后HV值較放療前降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=8.643，P<0.01)；實驗組放療后HV值相比于放療前降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=10.468，P<0.01)；腫瘤乏氧體積降低幅度實驗組放療后HV值高于對照組顯像HV值，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=26，P<0.05)，見表3。

表1 18F-FDG對單純放療、放療增敏的療效評價

與對照組比較：*P>0.05

表2 18F-FMISO對單純放療、放療增敏的療效評價

與對照組比較：*P<0.01

圖1 甘氨雙唑鈉放療增敏組放療前后CT及PET/CT顯像

A：放療前18F-FDG PET/CT圖像；B：放療增敏后18F-FDG PET/CT圖像；C：放療前18F-FMISO PET/CT圖像；D：放療增敏后18F-FMISO PET/CT圖像

表3 18F-FMISO乏氧體積在單純放療、放療增敏中的變化

ΔHV表示體積差值；與對照組比較：*P<0.05

2.4甘氨雙唑鈉放療增敏組放療前后CT及PET/CT顯像放療前18F-FDG CT及PET/CT融合圖像左側(cè)鼻咽部軟組織腫塊，腫瘤邊界欠清，PET觀察左側(cè)鼻咽部放射性攝取異常增高(圖1A)；患者行甘氨雙唑鈉放療增敏后行18F-FDG CT及PET/CT融合圖像，左側(cè)鼻咽部軟組織腫塊明顯縮小，左側(cè)鼻咽部放射性攝取明顯減低，但代謝仍有增高(圖1B)；患者放療前行18F-FDG顯像后一天行18F-FMISO CT及PET/CT融合圖像，左側(cè)鼻咽部軟組織腫塊放射性攝取增高(圖1C)；患者行甘氨雙唑鈉放療增敏后進行局部鼻咽部18F-FMISO CT及PET/CT融合圖像，左側(cè)鼻咽部代謝減低，乏氧體積縮小(圖1D)。

3 討論

腫瘤內(nèi)大多數(shù)氧合較好的細胞對射線較為敏感，因此用大劑量的放射線單次照射腫瘤，大多數(shù)腫瘤內(nèi)對放射敏感的氧合較好的細胞將被殺死，大多數(shù)存活的細胞為乏氧細胞，因此乏氧區(qū)域的評估對于患者治療預(yù)后及復(fù)發(fā)有明顯意義。利用PET非侵襲性技術(shù)可評估腫瘤的乏氧能力和腫瘤內(nèi)有活性的區(qū)域，能對微電極檢測不到的深部損傷進行研究，且可通過連續(xù)的掃描反映治療效果[5]，從而指導(dǎo)進一步的治療并評估預(yù)后。甘氨雙唑鈉作為一種乏氧細胞增敏劑，其機制是能將受損分子上的電子轉(zhuǎn)移，使放射線所引起的腫瘤細胞的損傷固定于細胞核內(nèi)并且可以對腫瘤細胞中受損因子的修復(fù)進行抑制，從而可以提高放射線對腫瘤細胞的殺滅作用[6-7]。因此甘氨雙唑鈉可以將腫瘤內(nèi)的乏氧細胞對放射線的敏感性提高，具有增敏作用，在以放射治療為主的鼻咽癌中應(yīng)用能起到增敏效果。

在本研究中主要采用腫瘤與肌肉SUVmax比值TMR評價乏氧，有以下幾個優(yōu)點：SUVmax是可靠的定量評價指標，主觀性較小；18F-FMISO中腫瘤組織與正常組織的對比度相比18F-FDG較低，所以采用正常組織的比值進行評價。臨床研究表明，TMR與氧微電極的測量結(jié)果更接近，且在一般情況下，影響肌肉攝取的因素如血糖、肌肉運動等對18F-FMISO中肌肉的攝取情況影響較小[8]。

18F-FMISO是一種硝基咪唑類的化合物，其硝基基團在體內(nèi)經(jīng)過酶作用后可以形成一種有活性陰性離子，氧分壓正常時該陰離子可以很快被再氧合，但氧分壓低的乏氧細胞中，該陰離子無法再氧合，并與細胞內(nèi)大分子物質(zhì)結(jié)合滯留在乏氧細胞中[9]，對于乏氧細胞的親和力比正常氧含量細胞高出很多，18F-FMISO PET/CT可評價頭頸部腫瘤細胞乏氧的程度, 并對頭頸部鱗癌的預(yù)后評估有一定價值[10]，與18F-FDG相比能較真實地反映腫瘤內(nèi)乏氧的情況。18F-FDG 是目前唯一通過FDA批準的可用于臨床腫瘤PET顯像的示蹤劑，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種腫瘤的診斷、分期、指導(dǎo)治療、療效評價及預(yù)后判斷[11-12]。18F-FDG可以很好地評價患者治療的效果，在放療后病灶SUVmax、TMR降低明顯，而18F-FDG顯像對于對照組顯像以及實驗組顯像TMR值變化不大(t=1.81，P>0.05),因此18F-FDG對于評估放療增敏療效及預(yù)后意義并不是很高。然而18F-FMISO對于對照組顯像以及實驗組顯像卻凸顯出了差異(t=3.747，P<0.01)，并且在使用放射增敏劑后腫瘤乏氧體積縮小程度較對照組明顯(t=26，P<0.05)。因此18F-FMISO可以很好地評價對鼻咽癌單純放療及甘氨雙唑鈉增敏放療后的差異，18F-FMISO的攝取與部分基因的表達均呈正相關(guān)性，可同時對活體腫瘤進行乏氧及增殖的可視化監(jiān)測，可提供有效的腫瘤增殖顯像[13-14]，國內(nèi)多項臨床研究證實放射增敏劑甘氨雙唑鈉可增強鼻咽癌放療療效[15]，從而提高治療效果，18F-FMISO很好地評價放療增敏劑提高腫瘤內(nèi)乏氧細胞的放射敏感性，因此在對于具有乏氧抵抗的腫瘤放療前后進行18F-FMISO PET /CT 顯像，可以觀察到腫瘤細胞的乏氧信息及代謝情況，為臨床制定合理的治療方案提供依據(jù)，也可以對放療療效預(yù)測有一定價值。本研究依然存在不足之處，實驗中鼻咽癌患者療效評估有待進行長期隨訪，從而觀察放療增敏與單純放療的遠期死亡率及復(fù)發(fā)率，仍需在以后的實驗中進一步探索。