動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT顯像在惡性腫瘤中的研究進(jìn)展

孔 冉，賓 莉，李玉娜，翁 娜，王 旭

1濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，山東 濱州 256600；2濱州醫(yī)學(xué)院，山東 濱州256600

常規(guī)靜態(tài)18F-FDG PET/CT掃描是臨床最常用的顯像方式，它能夠反映與臨床結(jié)果直接相關(guān)的預(yù)后因素，包括最大標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（SUVmax）、代謝腫瘤體積及總病變糖酵解等［1］。標(biāo)準(zhǔn)化攝取率已被認(rèn)為能夠克服標(biāo)準(zhǔn)化攝取值（SUV）的大多數(shù)缺點(diǎn)，并可以作為葡糖糖凈攝取率（Ki）的優(yōu)越替代物［2］。然而這些指標(biāo)都是從后期的靜態(tài)圖像中所獲取，不能準(zhǔn)確反映腫瘤的代謝過(guò)程。動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描是指從注射示蹤劑后立即開始數(shù)據(jù)采集，根據(jù)掃描過(guò)程中的分幀生成時(shí)間活性曲線（TAC），通過(guò)動(dòng)力學(xué)建模提取動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如K1-K4、Ki和葡萄糖代謝率，其能夠避免攝取動(dòng)力學(xué)、注藥-顯像時(shí)間、BMI等因素影響，精確度優(yōu)于SUV，可達(dá)到對(duì)腫瘤代謝的定量評(píng)估。因此，關(guān)于動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT的研究逐步增多，本文將動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT顯像不同腫瘤中的應(yīng)用進(jìn)展予以綜述。

1 動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT顯像局限性及簡(jiǎn)化方案

首先，動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT檢查需要長(zhǎng)時(shí)間采集，一般為60 min，在此過(guò)程中患者可能會(huì)活動(dòng)造成運(yùn)動(dòng)偽影，并且長(zhǎng)時(shí)間掃描在繁忙的臨床工作中難以開展。為了克服這種局限性，有學(xué)者對(duì)20名原發(fā)性肺癌患者的對(duì)比研究中顯示30 min動(dòng)態(tài)18F-FDG PET采集可獲得與標(biāo)準(zhǔn)60 min成像方案基本相同的動(dòng)力學(xué)參數(shù)［3］。部分研究在常規(guī)靜態(tài)18F-FDG PET/CT掃描基礎(chǔ)上附加較短時(shí)動(dòng)態(tài)采集，如16、20 min的多床位掃描或5 min的單床位掃描，結(jié)果表明所有的動(dòng)力學(xué)參數(shù)都可以通過(guò)短時(shí)的動(dòng)態(tài)采集數(shù)據(jù)可靠地估算出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的量化［4-5］。因此，短時(shí)動(dòng)態(tài)采集的可行性為臨床動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT開展奠定了基礎(chǔ)。

其次，動(dòng)力學(xué)建模需要血漿TAC作為輸入函數(shù)，理論上需要?jiǎng)用}血采樣，并因其高度準(zhǔn)確性而被視為金標(biāo)準(zhǔn)，但它在常規(guī)臨床實(shí)踐中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)［6］。為了克服這一困難，已經(jīng)開發(fā)了一些替代方法，如：動(dòng)脈化靜脈血采樣、IDIF、PBIF、圖像分割方法等無(wú)創(chuàng)方法［7］。其中以第二種方法最為常用，大多數(shù)研究利用左心室和主動(dòng)脈血池來(lái)獲取IDIF［8］，從升主動(dòng)脈獲取IDIF，已被確定與動(dòng)脈取樣結(jié)果相關(guān)性最強(qiáng)，具體方法是在PET圖像上選取合適的感興趣體積，并將其復(fù)制到每個(gè)時(shí)間幀，從而得到輸入函數(shù)的TAC曲線［9］。

再者，動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描需要?jiǎng)恿W(xué)建模及專用的評(píng)估軟件獲取動(dòng)力學(xué)參數(shù)，房室模型是動(dòng)態(tài)成像的標(biāo)準(zhǔn)方法，通過(guò)三分室模型可以提取動(dòng)力學(xué)參數(shù)K1-K4，從而計(jì)算Ki（Ki=K1K2/K2+K3）［8］。Patlak分析通常被認(rèn)為是所有動(dòng)力學(xué)模型中的金標(biāo)準(zhǔn)，它根據(jù)腫瘤TAC、示蹤劑動(dòng)力學(xué)模型和血漿葡萄糖水平計(jì)算Ki值，Patlak圖忽略了去磷酸化過(guò)程（即K4），并通過(guò)圖形數(shù)據(jù)的線性擬合來(lái)表示Ki，因此它計(jì)算簡(jiǎn)單，更容易生成參數(shù)圖像［10］。目前已有工作站配備動(dòng)力學(xué)專用軟件，使數(shù)據(jù)分析變得更加簡(jiǎn)便、可行。部分研究發(fā)現(xiàn)在沒有動(dòng)力學(xué)模型分析的情況下，以列表模式進(jìn)行動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描可能是預(yù)測(cè)腫瘤良惡性的簡(jiǎn)單工具，也有部分研究獲益于TAC曲線模式分析［11-13］。

新一代具有擴(kuò)展軸向視野的PET/CT掃描儀的出現(xiàn)允許對(duì)整個(gè)身體進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，從而簡(jiǎn)化目標(biāo)區(qū)域的選擇［14］，有研究通過(guò)全身18F-FDG PET掃描研究了健康人群器官中18F-FDG的動(dòng)力學(xué)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)不同器官的動(dòng)力學(xué)速率和葡糖糖代謝率存在差異，該研究中確定了正常器官動(dòng)力學(xué)指標(biāo)的范圍，對(duì)今后動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT研究具有一定的參考意義［15］。

2 動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT顯像在惡性腫瘤中的應(yīng)用

2.1 肺癌

在全球范圍內(nèi)，肺癌發(fā)病率和死亡率都極高并呈上升趨勢(shì)，對(duì)人群健康和生命構(gòu)成嚴(yán)重威脅，早期診斷及治療是改善5年生存率的關(guān)鍵。常規(guī)低劑量CT篩查能降低20%的肺癌死亡率，但由于其特異性較低，可能會(huì)帶來(lái)大量不必要有創(chuàng)檢查及額外并發(fā)癥［16］。常規(guī)18FFDG PET/CT顯像可以為我們提供解剖及代謝信息，已成為診斷肺癌的重要方法之一。然而，18F-FDG并不是惡性腫瘤的特異性顯像劑，肉芽腫性病變及活動(dòng)性炎癥均可造成假陽(yáng)性結(jié)果，常規(guī)掃描的單點(diǎn)測(cè)量并不能準(zhǔn)確反映腫瘤的代謝信息，因此關(guān)于動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描的研究逐步增多。有學(xué)者通過(guò)15 min18F-FDG PET/CT動(dòng)態(tài)掃描發(fā)現(xiàn)肺惡性腫瘤的TAC呈持續(xù)上升趨勢(shì)，而肺炎呈下降趨勢(shì)，良性肺結(jié)節(jié)與正常肺組織的TAC曲線相似［16］，這也與另一研究結(jié)論［8］相一致。另有研究發(fā)現(xiàn)惡性及肉芽腫性肺結(jié)節(jié)的SUVmax無(wú)顯著差異，而Ki可以準(zhǔn)確地區(qū)分肉芽腫性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)以及非肉芽腫良性結(jié)節(jié)與惡性結(jié)節(jié)，Ki聯(lián)合葡萄糖代謝率可以將診斷肺結(jié)節(jié)的特異性提高至90%［17］。綜上，動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT顯像有助于良惡性肺結(jié)節(jié)的鑒別診斷，提高核醫(yī)學(xué)醫(yī)生的診斷準(zhǔn)確性。

此外，動(dòng)態(tài)研究發(fā)現(xiàn)Ki可以比SUV更敏感地識(shí)別早期轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)［18］，對(duì)于一些SUV無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別的疑似轉(zhuǎn)移，動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描可以為我們提高更多的信息。在動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描篩查肺結(jié)節(jié)方面，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，選擇合適的開始掃描時(shí)間及掃描持續(xù)時(shí)間，運(yùn)用常規(guī)劑量的10%，即1mCi18F-FDG，動(dòng)態(tài)PET/CT掃描就能以高于90%的敏感度和特異性區(qū)分LDCT檢測(cè)到而不確定性質(zhì)的肺結(jié)節(jié)［16］。但此為模擬試驗(yàn)，尚有待進(jìn)一步的研究。

2.2 乳腺癌

乳腺癌為女性最常見的癌癥，且發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。根據(jù)受體表達(dá)情況，將其分為4種分子分型，包括Luminal A 型、Luminal B 型、HER-2過(guò)表達(dá)型和三陰型，為乳腺癌靶向治療提供了依據(jù)［19］。研究發(fā)現(xiàn)SUV與乳腺癌組織學(xué)類型、生物學(xué)亞型、分級(jí)和增殖率等臨床病理特征具有很強(qiáng)相關(guān)性［20-21］，盡管如此，SUV的靜態(tài)性質(zhì)可能會(huì)對(duì)分期及反應(yīng)評(píng)估的結(jié)果造成偏差。有研究證明了動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描的動(dòng)力學(xué)參數(shù)與乳腺癌病理之間的相關(guān)性，即激素受體（ER和/或PR）陰性患者的Ki和葡萄糖代謝率明顯高于激素受體陽(yáng)性患者［22］。此外，與激素受體陽(yáng)性相比，PR陰性、三陰型和HR-/HER2+亞型顯示具有較高的K3，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

腫瘤血流和代謝是表征侵襲性至關(guān)重要的參數(shù)，但在乳腺癌患者中經(jīng)常存在血流-代謝不匹配［23］。靶向抗血管生成的成功治療增加了對(duì)腫瘤灌注參數(shù)和血管生成成像的需求，CD34和CD105抗體免疫組織化學(xué)染色可用于評(píng)價(jià)腫瘤血管形成情況［24］。15O顯像是評(píng)估灌注的金標(biāo)準(zhǔn)，但半衰期只有2 min，限制了其臨床應(yīng)用［25］。研究發(fā)現(xiàn)從首過(guò)18F-FDG PET顯像計(jì)算出的血流量與15O-H20測(cè)量的腫瘤灌注有極好的相關(guān)性［26］。有學(xué)者采用2 min動(dòng)態(tài)掃描，單室動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算血流，結(jié)果顯示腫瘤血流量與CD34和CD105的表達(dá)之間存在顯著的相關(guān)性［27］。廣泛的血管生成可促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移，可解釋另一研究發(fā)現(xiàn)［28］，即有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的腫瘤灌注明顯較高，而腫瘤代謝沒有顯著差異。有研究發(fā)現(xiàn)Ki值在治療前后ROC曲線分析優(yōu)于SUV［29］，因此，動(dòng)態(tài)力學(xué)掃描參數(shù)不僅可以反映腫瘤的病理特征及侵襲性，還可以作為評(píng)估治療反應(yīng)的潛在生物標(biāo)志物。

2.3 胰腺癌

胰腺癌起病隱匿，當(dāng)出現(xiàn)黃疸、腹痛、消瘦等癥狀時(shí)通常已處于疾病晚期狀態(tài)，進(jìn)展迅速，預(yù)后極差。18FFDG PET/CT在胰腺癌分期、檢測(cè)轉(zhuǎn)移、療效監(jiān)測(cè)及預(yù)后評(píng)估等方面發(fā)揮了重要作用［30］。然而，手術(shù)前確定胰腺癌的侵襲性仍然是一項(xiàng)臨床挑戰(zhàn)。有研究應(yīng)用動(dòng)力學(xué)掃描參數(shù)評(píng)估原發(fā)胰腺癌患者的腫瘤侵襲性及生存率，研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論是不可切除的還是手術(shù)后的患者，對(duì)于局限性胰腺癌患者生存期，Ki都是唯一具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量，可以進(jìn)一步指導(dǎo)治療方案的制定［31］。關(guān)于胰腺癌18F-FDG PET/CT動(dòng)態(tài)研究有限，但18F-FDG動(dòng)力學(xué)的絕對(duì)定量是一種無(wú)創(chuàng)性表征腫瘤侵襲性的潛在工具，在未來(lái)有望應(yīng)用到新診斷胰腺癌患者個(gè)體化治療的預(yù)后評(píng)分中。

2.4 淋巴瘤

淋巴瘤是起源于淋巴結(jié)及淋巴組織的惡性腫瘤，根據(jù)病理學(xué)特點(diǎn)，主要分為霍奇金淋巴瘤和非霍奇金淋巴瘤，其中后者占淋巴瘤的80%～90%。18F-FDG PET/CT成像已成熟應(yīng)用于淋巴瘤患者的診斷、分期、療效評(píng)估、治療指導(dǎo)、復(fù)發(fā)檢測(cè)及預(yù)后評(píng)估［32］。一項(xiàng)前瞻性研究分析了淋巴瘤在動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描中的攝取模式，并通過(guò)對(duì)每個(gè)動(dòng)態(tài)階段SUVmax和滯留指數(shù)的半定量分析，研究了動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT對(duì)淋巴瘤的鑒別診斷能力及臨床病理鑒別的最佳時(shí)期［12］，發(fā)現(xiàn)早期動(dòng)態(tài)階段的SUVmax和RI-SUVdyn可作為區(qū)分侵襲性和惰性非霍奇金淋巴瘤的預(yù)測(cè)指標(biāo)，并表明SUVmax在動(dòng)態(tài)第2（15～25 min）和第3階段（25～35 min）的診斷能力與早期1 h和延遲2 h的PET/CT掃描相當(dāng)。因此，只需15～25 min的一次掃描，就可以獲得與常規(guī)60 min檢查方案相同的診斷準(zhǔn)確性，縮短患者的等待時(shí)間。且研究提出，關(guān)于淋巴瘤的動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT研究應(yīng)致力于預(yù)測(cè)淋巴瘤的組織學(xué)轉(zhuǎn)化及選擇合適活檢區(qū)域，以避免侵入性和重復(fù)性的活檢，并在轉(zhuǎn)化早期做出準(zhǔn)確診斷。

2.5 骨髓瘤

多發(fā)性骨髓瘤是第2常見血液系統(tǒng)惡性腫瘤，僅次于非霍奇金淋巴瘤，約占腫瘤疾病的1%，其特征是骨髓內(nèi)異常漿細(xì)胞增多。動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT在評(píng)估多發(fā)性骨髓瘤侵襲性、治療反應(yīng)及預(yù)后方面具有一定的價(jià)值。骨髓漿細(xì)胞浸潤(rùn)率是惡性腫瘤的主要病理生理學(xué)事件，檢測(cè)10%或更多的漿細(xì)胞浸潤(rùn)是多發(fā)性骨髓瘤3個(gè)必需診斷標(biāo)準(zhǔn)之一［33］。有學(xué)者研究了骨髓瘤患者盆腔骨髓漿細(xì)胞浸潤(rùn)率與動(dòng)力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性，結(jié)果顯示骨髓漿細(xì)胞浸潤(rùn)率與SUVmean、SUVmax、K1、Ki和分形維數(shù)顯著相關(guān)（P＜0.01）［34］。有研究報(bào)告了1例關(guān)于動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT定量監(jiān)測(cè)冒煙型骨髓瘤患者的個(gè)案，在其向有癥狀的多發(fā)性骨髓瘤轉(zhuǎn)變時(shí)，觀察到骨髓中18F-FDG攝取普遍增加，半定量指標(biāo)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)也顯著增加；且在治療成功后，骨髓中18F-FDG彌散攝取、半定量及定量參數(shù)都顯示出明顯的緩解［35］。在評(píng)估動(dòng)態(tài)掃描對(duì)接受大劑量化療和自體干細(xì)胞移植的多發(fā)性骨髓瘤患者預(yù)后意義方面，研究發(fā)現(xiàn)骨髓SUVmax＞4.0，血液體積分?jǐn)?shù)＞0.001，K3＞0.038和Ki＞0.015以及多發(fā)性骨髓瘤病變SUVmax＞6.8，都與更短的無(wú)進(jìn)展生存期相關(guān)［36］，此外，骨髓SUV、K1及Ki的降低都可以反映病情的緩解情況，以確定最大限度受益于治療的患者。

2.6 膠質(zhì)母細(xì)胞瘤

膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是星形細(xì)胞腫瘤中惡性程度最高的腫瘤，最大范圍切除并輔以放化療是目前該疾病的標(biāo)準(zhǔn)治療方案，然而絕大多數(shù)膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者會(huì)復(fù)發(fā)，預(yù)后差，5年生存率為5.6%［37-38］。因此，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中區(qū)分放射性誘導(dǎo)的壞死、復(fù)發(fā)或腫瘤殘留是極其重要又具有難度的一項(xiàng)任務(wù)。有學(xué)者利用30 min 動(dòng)態(tài)18FFDG PET掃描提取TAC曲線，利用動(dòng)力學(xué)建模計(jì)算Ki值和Ki比率，并利用小波變換算法提取組織TAC的早期變化特征以此進(jìn)行鑒別，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)18F-FDG PET檢查有助于區(qū)分膠質(zhì)母細(xì)胞瘤轉(zhuǎn)移、復(fù)發(fā)和治療引起的腦組織改變，從而更好地指導(dǎo)下一步的治療［39］。

2.7 軟組織肉瘤

軟組織肉瘤是一種異質(zhì)性結(jié)締組織腫瘤，通常發(fā)生在四肢，發(fā)病率低但惡性程度較高，預(yù)后差。根治性手術(shù)與放療相結(jié)合，是治療的主要手段，并且術(shù)前有效化療有助于腫瘤成功切除，因此準(zhǔn)確評(píng)估化療反應(yīng)尤為重要［40］。有研究應(yīng)用常規(guī)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描定量分析軟組織肉瘤患者對(duì)帕唑帕尼的化療反應(yīng)，結(jié)果顯示半定量指標(biāo)SUV（平均值和最大值）在化療前后不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，而動(dòng)力學(xué)分析顯示K1顯著降低，這種減少可被認(rèn)為是軟組織肉瘤對(duì)帕唑帕尼反應(yīng)的標(biāo)志，并可能是由于其抗血管生成作用所致［40］。有研究應(yīng)用動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT評(píng)估31名軟組織肉瘤患者對(duì)依托泊苷、異環(huán)磷酰胺和阿霉素的新輔助化療反應(yīng)，結(jié)果顯示SUVmax結(jié)合Ki可以將準(zhǔn)確性從58%提高到83%，且特異性及陽(yáng)性預(yù)測(cè)值均可達(dá)90%以上［41］。另一項(xiàng)評(píng)估軟組織肉瘤對(duì)鹽酸阿霉素和異環(huán)磷酰胺化療反應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)SUVmean結(jié)合K1可以將敏感度和特異性分別提高至80%和93.3%［42］。因此，動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描可以作為評(píng)估新輔助或姑息化療后組織病理學(xué)反應(yīng)和無(wú)進(jìn)展生存期的強(qiáng)力預(yù)測(cè)因子。

3 小結(jié)與展望

動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT掃描可以準(zhǔn)確地定量18FFDG攝取，已在多種惡性腫瘤中成功應(yīng)用，包括肺癌、乳腺癌、胰腺癌、淋巴瘤、骨髓瘤等，并證實(shí)動(dòng)力學(xué)掃描參數(shù)在這些疾病中診斷、鑒別診斷、評(píng)估治療反應(yīng)及預(yù)后的價(jià)值要優(yōu)于常規(guī)靜態(tài)顯像的視覺及半定量分析。然而，動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT檢查存在掃描時(shí)間長(zhǎng)、參數(shù)分析復(fù)雜及儀器設(shè)備等條件限制，仍難以在臨床常規(guī)開展。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究人員已意識(shí)到動(dòng)態(tài)18FFDG PET/CT掃描潛在價(jià)值。因此，隨著較短時(shí)間采集協(xié)議的應(yīng)用、輸入函數(shù)的無(wú)創(chuàng)獲得、動(dòng)態(tài)參數(shù)分析軟件的開發(fā)、具有擴(kuò)展軸向視野PET/CT掃描儀的問(wèn)世，將有助于推動(dòng)動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT的廣泛應(yīng)用，補(bǔ)充傳統(tǒng)成像提供的信息，提高核醫(yī)學(xué)醫(yī)生的診斷確定性，并為臨床醫(yī)生提供更多關(guān)于預(yù)后及治療反應(yīng)的有價(jià)信息。目前，關(guān)于動(dòng)態(tài)18F-FDG PET/CT的研究仍然有限，未來(lái)還需更大量試驗(yàn)驗(yàn)證及發(fā)現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)所在。