PET在原發(fā)性肝細胞癌診斷中的應用進展

皇甫韻歆，王冬雪，李萍

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院PET/CT室，哈爾濱 150001)

原發(fā)性肝細胞癌是肝癌最主要的組織學亞型。我國肝細胞癌患病率高且篩查欠完善[1]。對于原發(fā)性肝細胞癌患病風險較高者須定期行影像學檢查，以提高患者5年生存率。原發(fā)性肝細胞癌早期診斷與治療決策的判斷尤為重要，其中影像學診斷是早期發(fā)現(xiàn)原發(fā)性肝細胞癌的最主要手段。原發(fā)性肝細胞癌的早期篩查與診斷主要依靠監(jiān)測可疑患者的超聲表現(xiàn)與血清甲胎蛋白水平，臨床認為CT增強掃描用于診斷原發(fā)性肝細胞癌效果較好，影像表現(xiàn)較為特異[2]。而正電子發(fā)射計算機斷層顯像(positron emission tomography，PET)目前主要以PET/CT顯像和PET/磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)兩種融合顯像的方式應用于臨床，通過融合顯像可以同時顯示病灶的解剖定位與功能代謝信息，為病灶的精準定位、病灶分期與生物治療靶區(qū)選擇提供了新思路，在治療過程中與治療后發(fā)揮重要作用[3]。現(xiàn)就應用于肝細胞癌顯像的常規(guī)PET/CT掃描的優(yōu)劣、PET與MRI融合的應用現(xiàn)狀及各種其他示蹤劑的開發(fā)和應用予以綜述。

1 18F PET/CT

PET/CT是近年來逐漸興起并投入臨床使用的新型核醫(yī)學顯像手段，主要用于對腫瘤病灶的檢出、分期、治療選擇與預后評估。18F-2-氟-2-脫氧-D-葡萄糖(18F-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose，18F-FDG)作為親腫瘤顯像劑應用于PET/CT鑒別腫瘤良惡性的原理為：一般情況下，惡性腫瘤細胞對葡萄糖及其類似物的攝取與代謝活性與正常組織不同，表現(xiàn)為PET/CT融合圖像上的亮區(qū)，醫(yī)師通過視覺判斷可以區(qū)分。18F-FDG PET/CT顯像的分子機制為18F-FDG經(jīng)葡萄糖轉(zhuǎn)運體(glucose transporter，GLUT)1轉(zhuǎn)運進細胞后無法被果糖-6-磷酸酶識別和催化，不能參與正常的葡萄糖代謝全過程，因而滯留在細胞內(nèi)，發(fā)生正負電子湮滅產(chǎn)生的γ射線被探測器識別顯像。這個反應不僅與糖代謝反應的強度有關，還受信使RNA、果糖-6-磷酸與己糖激酶水平和GLUT(尤其是GLUT-1和GLUT-3)表達的調(diào)控[4]。

通過對原發(fā)性肝細胞癌患者長期大量的影像學表現(xiàn)以及臨床觀察發(fā)現(xiàn)，18F-FDG PET/CT對原發(fā)性肝細胞癌的顯像并不理想。由于18F-FDG PET/CT在肝細胞癌顯像過程中的假陰性率高，其應用于肝細胞癌病灶診斷存在一定的局限性。對北美地區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)的調(diào)查顯示，18F-FDG PET/CT影像表現(xiàn)并未替代傳統(tǒng)影像學而作為肝細胞癌診斷與分期的標準，因為高達1/3的肝細胞癌病灶被認為在18F-FDG PET/CT上不顯影[5]。印度國家肝病研究協(xié)會與印度放射學與影像協(xié)會也發(fā)表共識，認為18F-FDG PET/CT不適合用于肝細胞癌的顯像與診斷，因為肝細胞癌對于FDG的攝取存在不確定性[6]。曾炳亮等[7]對36例肝臟病變患者進行了統(tǒng)計學分析，其中16例為肝細胞癌患者；在只使用常規(guī)18F-FDG PET/CT對肝細胞癌病灶進行定性診斷時，得出準確診斷8例、假陽性診斷8例。但由于樣本量較少，該結(jié)果仍有待進一步檢驗。

在臨床診斷肝細胞癌的過程中，由于小肝癌與分化程度較好的肝細胞癌癌結(jié)節(jié)與正常肝實質(zhì)分界不清，且18F-FDG PET/CT機器的空間分辨率有限，因此常成為診斷與鑒別診斷的難點。肝細胞癌，尤其是高級別肝細胞癌診斷假陰性率高的原因包括：①分化程度高的肝細胞癌組織中含有大量磷酸化酶，磷酸化酶使去磷酸化后的FDG再次磷酸化并轉(zhuǎn)運到細胞外，導致肝細胞癌在18F-FDG PET/CT上常常無法看見明顯的陽性顯示；②部分分化良好的肝細胞癌細胞膜上無或僅有微弱的GLUT-1表達，使其無法像正常腫瘤細胞一樣大量持續(xù)攝取葡萄糖或其類似物FDG；③高分化肝細胞癌與正常肝組織細胞對糖異生作用均較強，18F-FDG在PET/CT顯影上亮度與正常肝臟組織的亮度差別不大，區(qū)分較為困難[8-10]。

一項Meta分析證明，18F-FDG PET/CT對評價肝細胞癌轉(zhuǎn)移傾向有極大的幫助[11]。近年來，有研究關于肝細胞癌細胞向其他部位與器官轉(zhuǎn)移的原理提出了上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)學說，即在包括肝細胞癌在內(nèi)的眾多腫瘤細胞發(fā)生發(fā)展過程中，由于多種細胞因子、黏附分子等的變化，腫瘤細胞具備由連接緊密的上皮細胞向較為疏松的間質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化的潛能，并可獲得部分免疫耐受和抗凋亡特性[12]。Lee等[13]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)DG代謝與肝細胞癌轉(zhuǎn)移和肝細胞癌細胞表面的GLUT-1及EMT相關蛋白均存在極大關聯(lián)，EMT蛋白可以通過抑制葡萄糖攝取對高代謝肝細胞癌病灶的肝外轉(zhuǎn)移進行調(diào)節(jié)，對葡萄糖的抑制作用可能是通過對GLUT-1的分子調(diào)控實現(xiàn)，但不排除其他相關基因變化的影響。Lee等[13]認為，EMT影響病灶FDG攝取的原理為在EMT過程中間充質(zhì)標志物神經(jīng)鈣黏素與維生素表達水平上升，而上皮鈣黏素表達水平下降，該過程與FDG高攝取密切相關。

18F的半衰期(109.8 min)長短適宜，方便示蹤劑的儲存、運輸和使用，因此對18F放射性核素標記的各種載體研究也較為多樣，對臨床的意義也更為重大[12]。18F除了可以標記葡萄糖類似物，顯示腫瘤細胞內(nèi)糖代謝過程，還可標記其他載體，用于示蹤脂質(zhì)代謝過程和蛋白質(zhì)代謝過程，這兩種代謝過程在惡性腫瘤細胞中同樣增加。一項研究表明，18F-膽堿在用于肝細胞癌顯像時，檢出了21%18F-FDG PET/CT未檢出的隱匿病灶，且分別有11%和14%的患者實現(xiàn)了肝細胞癌病灶臨床分級的升級和治療手段的改變[13]。雙示蹤PET/CT能檢出18F-FDG PET/CT未發(fā)現(xiàn)的新發(fā)肝內(nèi)結(jié)節(jié)、肝內(nèi)大血管浸潤與肝細胞癌的骨轉(zhuǎn)移，這對臨床治療決策的制訂和治療效果的評價有很大意義。18F-硫代-L-谷氨酸(S-18F-fluoropropyl-L-glutamic acid，18F-FSPG)是近年新研發(fā)的放射性顯像劑，于2016年首次進入臨床評估階段，它主要通過Xc轉(zhuǎn)運體進入肝細胞癌細胞內(nèi)，該轉(zhuǎn)運體在大多數(shù)腫瘤細胞內(nèi)均被激活。與FDG阻斷糖代謝過程類似，18F-FSPG作為一種胱氨酸擬態(tài)物，通過對腫瘤細胞蛋氨酸循環(huán)的阻斷，逐漸在腫瘤細胞中積累，并在PET檢查中表現(xiàn)為放射性濃聚。有研究認為，18F-FSPG對小肝癌病灶和因背景肝硬化而與病灶混淆的肝細胞癌檢出率較高，甚至高于11C-乙酸的檢出率[14]。18F-FSPG的特異性較高，是一種良好的新型顯像劑。

2 11C PET/CT

癌變被證實與膽堿激酶活性的上調(diào)有關，包括肝細胞癌在內(nèi)的大多數(shù)腫瘤細胞由于其旺盛的代謝，對于脂質(zhì)的需求較正常分化良好的細胞大幅增加，腫瘤需要大量的膽堿合成脂質(zhì)類產(chǎn)物，尤其是磷脂酰膽堿，因此對膽堿底物的示蹤可以反映被標記細胞的代謝活性，進而反映細胞是否處于正常的增殖狀態(tài)[15]。11C-膽堿PET是一種新型的脂質(zhì)示蹤劑顯像，有研究認為，11C-膽堿是一種只對低、中分化級別的肝細胞癌顯影較為可靠的手段[16]，對于高分化級別的肝細胞癌，它在顯影上與18F-FDG并無明顯差別。Castilla-Lièvre等[17]的一項前瞻性研究顯示，11C-膽堿、18F-FDG和雙示蹤劑顯像對肝細胞癌病灶的檢出率分別為75%、36%和93%，并指出肝內(nèi)膽管細胞癌對11C-膽堿無攝取時高度提示原發(fā)性肝細胞癌的可能。

11C-乙酸也是一種脂質(zhì)示蹤顯像劑，它是參與Krebs循環(huán)的底物之一，利用肝細胞癌細胞非酯化脂肪酸合成的途徑進入肝細胞癌細胞，主要聚集于高分化型肝細胞癌病灶，使這類病灶產(chǎn)生異常放射性濃聚影。一項納入11項研究的Meta分析表明，11C-乙酸對肝細胞癌顯像較18F-FDG更好[18]。以上兩種典型的脂質(zhì)類示蹤劑通過對原發(fā)性肝細胞癌的脂質(zhì)代謝狀況的追蹤和放射性標記，彌補了18F-FDG PET在高分化程度肝細胞癌顯像上的不足，但由于11C放射性核素的物理半衰期較短，不利于顯像劑的制備與運輸，故尚未廣泛應用于臨床。

3 68Ga PET/CT

68Ga具有適當?shù)奈锢戆胨テ?約68 min)和良好的血液清除率，對臨床制備、運輸和貯存的條件要求不苛刻。目前，68Ga標記的各種示蹤劑已經(jīng)應用于肝細胞癌的診斷與病灶表達特異性受體水平的顯示，在檢出肝細胞癌病灶、預測病灶血管生成情況及區(qū)分病灶類型方面有重要作用。68Ga-前列腺特異性膜抗原(68Ga-prostate specific membrane antigen，68Ga-PSMA)最初被用于前列腺癌的顯像，但研究發(fā)現(xiàn)包括肝細胞癌在內(nèi)的其他惡性腫瘤行68Ga-PSMA顯像時也可見放射性攝取的異常濃聚[19-20]。Kesler等[21]的研究表明，68Ga-PSMA對肝細胞癌病灶的檢出率約為97.3%，平均攝取高于肝實質(zhì)背景約3.6倍，顯像效果非常好，對增強CT上顯示有CT值增強的病灶區(qū)域，標準化攝取值可達13.2。Kunikowska等[22]對肝細胞癌68Ga-PSMA顯像的研究指出，病灶攝取與病理類型高度相關，表現(xiàn)為小梁型肝細胞癌攝取較高而假腺體型攝取低。

大部分肝細胞癌病灶具有豐富的血液供應，因此PET血池顯像對肝細胞癌病灶的診斷價值巨大。一種與68Ga相容性較好的偶聯(lián)物68Ga-四氮雜環(huán)十二烷-四乙酸與血清白蛋白結(jié)合，可用于行PET/CT血池顯像，解決了15O-一氧化碳物理半衰期較短(2.05 min)為PET血池成像帶來困難的問題。68Ga-四氮雜環(huán)十二烷-四乙酸除了對神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤具有良好的顯像能力外，還可能用于評價肝臟腫瘤的血供情況[23]，為肝細胞癌診斷提供更多信息。

4 89Zr免疫PET/CT

免疫PET是近年來興起并逐漸成熟的一種新型顯像技術(shù)，具有顯像特異度高，對極微小病灶也能檢出的特點，且能夠反映腫瘤細胞表達特異性受體的水平，指導免疫治療。其原理是以高度特異的單克隆抗體為載體，以各種與載體融合度高的放射性核素為示蹤劑，對靶病灶區(qū)域進行特異性顯像的過程[24]。免疫PET最常用的PET放射性核素分為兩類：放射性鹵素和放射性金屬。放射性鹵素(其主要代表為124I)通常直接與生物載體結(jié)合，制備較為簡單，但存在信號丟失與非特異性顯像的問題。考慮到與免疫靶分子蛋白結(jié)合的穩(wěn)定性以及游離放射性核素或分解代謝后產(chǎn)物的及時排除，目前研究較為常用的螯合物為89Zr-去鐵胺-曲妥珠單克隆抗體[25]，這種螯合物較為穩(wěn)定。89Zr作為示蹤劑的優(yōu)點是其長短適宜的半衰期(78.4 h)能夠使蛋白質(zhì)的生物半衰期及放射性核素的物理半衰期達到平衡，可實現(xiàn)最佳腫瘤-背景活性比，且半衰期時間符合臨床預期需求；缺點為容易產(chǎn)生假陽性的骨濃聚灶，這可能與89Zr參與骨質(zhì)的礦化有關，且對于原發(fā)性肝細胞癌來說，特異性仍有待提高。

磷脂酰肌醇蛋白多糖-3(glypican-3，GPC3)是一種膜相關性硫酸肝素蛋白多糖，在肝細胞癌細胞中高表達而在正常成人肝臟細胞中不表達，表現(xiàn)出對肝細胞癌病灶的強抗原結(jié)合性[26-27]。Sham等[28]基于小動物實驗的研究證實，89Zr-αGPC3顯像對正常肝臟組織攝取影響小，腫瘤-背景活性比較高，具有高信噪比特異性定位肝細胞癌的能力，并能無創(chuàng)地確定病變中GPC3蛋白的表達狀態(tài)；同時可以更清楚地識別肝內(nèi)外病變，非侵入性地確定腫瘤的抗原表達譜，宏觀上可以檢出<1 mm的微小病灶，從而使臨床醫(yī)師能在早期確定最合適的治療方案，改變肝細胞癌患者的臨床病程。

5 PET/MRI

隨著PET與MRI融合顯影技術(shù)的不斷提高，PET/MRI逐步投入到臨床使用中，包括對肝臟占位性病變的檢查與病灶性質(zhì)的確定也逐漸規(guī)范化。MRI因其對軟組織分辨力優(yōu)于CT檢查，故與PET融合后對肝臟病灶顯影更加清晰，可以更好地提示病灶的性質(zhì)，確定病灶累及的范圍，不僅能提供病灶解剖學信息，還能觀察病灶的組織學成分。有專家共識指出[29]，與常規(guī)PET/CT顯像相比，PET/MRI最大的優(yōu)勢為MRI提供的較高的軟組織對比度，尤其是病灶內(nèi)含有脂肪成分時在MRI序列上呈現(xiàn)較高信號，依此可以鑒別良性病灶(如活動期肉芽腫性炎癥)與肝臟轉(zhuǎn)移瘤，而在常規(guī)PET/CT顯像上兩者均可能顯示為高代謝，CT表現(xiàn)也較難區(qū)分。Kong等[30]的研究表明，在肝臟腫瘤中，F(xiàn)DG的異常放射性濃聚與病灶的水分子擴散可能呈負相關，結(jié)合病灶FDG攝取值與表觀彌散系數(shù)，可以更好地判定病灶的性質(zhì)，提高對肝細胞癌的檢出率。Lam等[31]指出，PET/MRI對肝臟病變侵襲性的判斷有幫助，而對病灶潛在生物學行為的判斷對臨床治療決策的制訂與療效評估有巨大意義。同時，他們還認為PET若能夠與磁共振膽道系統(tǒng)成像相結(jié)合，將使PET對原發(fā)性肝細胞癌及膽管細胞癌的檢出率大大提高。

雖然PET/MRI在提供更多病灶組成成分及生物學行為信息的同時可以降低患者承受的輻射劑量，但PET/MRI也有其局限性，如檢查費用較為昂貴且檢查禁忌證較多，以及裝有起搏器等金屬植入物的患者不能使用等。

6 小 結(jié)

目前，PET/CT對原發(fā)性肝細胞癌的診斷尚依賴于影像科醫(yī)師結(jié)合自身豐富的臨床經(jīng)驗進行系統(tǒng)性的觀察與評價。而新型顯像劑與顯像手段的開發(fā)和利用大大促進了PET作為非侵入性檢查手段的利用價值，提高了肝細胞癌檢出率；同時，PET與MRI融合的多模態(tài)影像診斷應用于原發(fā)性肝細胞癌的診斷、治療及治療后患者的預后判斷，為臨床診療措施的制訂提供更多訊息。雖然PET在肝細胞癌中的臨床應用已取得了極大進步，但如何使以PET/CT等核素檢查手段為主的功能性顯像更好地應用于肝細胞癌病灶的早診早治、精確及個體化治療仍需要深入研究。