18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT在不同惡性腫瘤肺轉移診斷中的對比研究

楊梓怡，顧丙新，許曉平，宋少莉

1. 復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學科，復旦大學上海醫(yī)學院腫瘤學系，上海 200032；

2. 復旦大學生物醫(yī)學影像研究中心，上海 200032；

3. 上海分子影像探針工程技術研究中心，上海 200032；

4. 上海市質子重離子醫(yī)院核醫(yī)學科，上海 201315；

5. 復旦大學核物理與離子束應用教育部重點實驗室，上海 200433

肺轉移病變是由原發(fā)于除肺部外的惡性腫瘤經淋巴結或血液轉移所致，對肺轉移作出準確診斷可為治療決策提供指導意見［1］。18F-氟代脫氧葡萄糖（18F-flurodeoxyglucose，18F-FDG）正電子發(fā)射計算機體層成像（positron emission tomography and computed tomography，PET/CT）是診斷惡性腫瘤伴遠處轉移患者的一種有價值的成像方式［2］，但對肺轉移灶進行檢測時有一定局限性。有研究［3］顯示，18F-FDG PET/CT對肌肉骨骼肉瘤肺轉移灶檢測的靈敏度僅為68.3%（95% CI：53.0% ～ 80.4%），對大于1.0 cm的病灶檢出率也僅為76.5%。18F-FDG PET/CT對于胃癌患者肺轉移的診斷特異度和準確度則分別為82.14%和87.64%［4］。成纖維細胞激活蛋白在癌癥相關成纖維細胞中高表達，是上皮腫瘤基質中的主要成分。68Ga-成纖維細胞激活蛋白抑制劑（68Ga-labeled fibroblast activation protein inhibitors，68Ga-FAPI）已被用于靶向成纖維細胞激活蛋白和腫瘤基質的可視化，顯示出良好的體內藥代動力學和生物分布，并清楚地顯示原發(fā)性腫瘤及其轉移灶［5-6］。68Ga-FAPI PET/CT檢測各種癌癥的原發(fā)性和轉移性病變的靈敏度均高于18F-FDG PET/CT［7-8］。因此，本研究擬探討68Ga-FAPI和18F-FDG PET/CT在肺轉移灶中的診斷價值。

1 資料和方法

1.1 研究對象

回顧性分析2020年5月—2022年3月復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院收治的32例惡性腫瘤肺轉移患者的臨床資料。納入標準：① 病理學檢查確診為惡性腫瘤；② 病理學檢查或隨訪證實存在肺轉移；③ 1周內接受18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT檢查。剔除未在1周內接受18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT檢查的患者，最終納入20例患者進行下一步研究，其中男性13例，女性7例，中位年齡58（20 ～ 71）歲。該研究符合《赫爾辛基宣言》的原則。

1.2 18F-FDG和68Ga-FAPI的合成及PET/CT圖像采集

18F-F D G 由復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院核醫(yī)學科制備并每日供應。FAPI-04前體（DOTAFAPI-04）購自希施生物科技（上海）有限公司，68Ga-FAPI的制備過程參照Chen等［9］報道的方法。18F-FDG和68Ga-FAPI的放射化學純度均大于95%。患者于1周內進行18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT檢查。18F-FDG PET/CT檢查前禁食4 ～6 h，且外周血糖低于10 mmol/L。68Ga-FAPI PET/CT檢查前無特殊要求。根據患者體重靜脈注射3.7 MBq/kg18F-FDG或1.8 MBq/kg68Ga-FAPI，然后休息約1 h，使用德國Siemens公司Biograph mCT Flow PET/CT采集圖像。掃描范圍為大腿上部至顱骨區(qū)域，首先采用小劑量技術（電壓120 kV，電流140 mA，層厚5 mm）獲取CT掃描圖像，然后按2 ～ 3 min/床位進行PET掃描并采用高斯濾波迭代重建法進行重建。

1.3 PET/CT圖像分析

18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT圖像由兩名有豐富腫瘤及核醫(yī)學報告經驗的醫(yī)師獨立閱片，意見有分歧時通過討論達成一致。應用三維感興趣區(qū)體積（volume of interest，VOI）測量代謝參數(shù)，包括病灶最大標準攝取值（maximum standard uptake value，SUVmax）及周圍正常組織平均標準攝取值（mean standard uptake value，SUVmean）；計算腫瘤與本底比值（target-tobackground ratio，TBR），公式為TBR = 病灶SUVmax/周圍正常組織SUVmean。病灶TBR大于1定義為顯像陽性。

1.4 統(tǒng)計學處理

使用SPSS 25.0軟件對數(shù)據進行分析。采用配對t檢驗比較兩種探針半定量代謝參數(shù)（SUVmax和TBR）之間的差異；使用線性相關性分析兩種探針半定量參數(shù)與肺轉移病灶短徑之間的關聯(lián)性。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意 義。

2 結 果

2.1 患者一般資料

20例患者的平均體重指數(shù)（body mass index，BMI）為23.74（18.34 ～ 29.36）kg/m2。顯像前確診上皮源性惡性腫瘤（癌）11例，間葉源性惡性腫瘤（肉瘤）9例；既往接受過治療17 例。

2.2 18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT對肺轉移灶診斷性能的比較

20例患者共81個肺轉移病灶納入分析，其中51個來自癌轉移，30個來自肉瘤轉移。與68Ga-FAPI相比，18F-FDG PET/CT能夠檢測出更多的肺轉移灶［86.42%（70/81）vs88.89%（72/81）］。不同瘤種18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT半定量參數(shù)的比較如圖1和表1所示。多形性脂肪肉瘤肺轉移病灶具有最高的FDGSUVmax和FAPI-SUVmax（分別為8.98±1.28和10.86±3.02）。對于所有瘤種肺轉移病灶的診斷，18F-FDG顯著優(yōu)于68Ga-FAPI（SUVmax：3.47±0.35vs2.71±0.50，P＜0.046；TBR：7.09±0.75vs4.51±0.63，P＜0.001）。其中，對于上皮組織來源肺轉移病灶的診斷，18F-FDG明顯優(yōu)于68Ga-FAPI（P均＜0.001），而對于間葉組織來源肺轉移病灶，兩種探針的診斷性能差異無統(tǒng)計學意義（P均＞0.05）。在胸部區(qū)域肺轉移灶中，18F-FDG比68Ga-FAPI具有更好的TBR（7.09±0.75vs4.51±0.63，P＜0.001）。線性相關分析結果顯示，肺轉移病灶18F-FDG 和68Ga-FAPI PET/CT的SUVmax和TBR與短徑均呈正相關（R2均≥0.50，r均＞0.70，P均＜0.001，圖 2）。

表1 不同種類惡性腫瘤肺轉移病灶18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT半定量參數(shù)的比較Tab. 1 Comparison of 18F-FDG and 68Ga-FAPI PET/CT semi-quantitative parameters in lung metastases of different malignant tumors types［mean (range)］

圖1 不同種類惡性腫瘤肺轉移病灶18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT半定量參數(shù)Fig. 1 18F-FDG and 68Ga-FAPI PET/CT semi-quantitative parameters in lung metastases of different types of malignant tumors

圖2 肺轉移病灶短徑與18F-FDG和68Ga-FAPI PET/CT半定量參數(shù)值的相關性Fig. 2 Correlation between the short diameter of lung metastases and 18F-FDG and 68Ga-FAPI PET/CT semi-quantitative parameters

3 討 論

靶向成纖維細胞活化蛋白作為一種新的腫瘤基質可視化診斷方法，68Ga-FAPI有希望成為18F-FDG在檢測癌癥病變方面的有效替代品。68Ga-FAPI PET/CT對各種類型癌癥患者的原發(fā)病灶和轉移病灶尤其是對肝轉移、腹膜癌、腦腫瘤的鑒別診斷效果均優(yōu)于18F-FDG PET/CT［9］。有研究［10］發(fā)現(xiàn)，68Ga-FAPI PET/CT對胃腸道惡性腫瘤原發(fā)灶和轉移灶的診斷效能優(yōu)于18F-FDG PET/CT，在大多數(shù)原發(fā)性和轉移性病變中具有更高的示蹤劑攝取。但目前關于兩種示蹤劑對惡性腫瘤肺轉移灶診斷性能的比較研究較少。

本研究顯示，68Ga-FAPI對識別肺轉移病變的靈敏度低于18F-FDG［86.42% (70/81)vs88.89% (72/81)］。對于所有瘤種肺轉移病灶的診斷，18F-FDG顯著優(yōu)于68Ga-FAPI（3.47±0.35vs2.71±0.50，P＜0.046；TBR：7.09±0.75vs4.51±0.63，P＜0.001）。值得注意的是，18F-FDG在上皮源性肺轉移灶中的攝取量遠高于68Ga-FAPI（P＜0.001），但在間葉源性肺轉移灶中，18F-FDG與68Ga-FAPI的攝取量差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。上述結果表明18F-FDG對癌來源肺轉移灶的診斷性能優(yōu)于68Ga-FAPI，但18F-FDG對肉瘤來源肺轉移灶的診斷性能無明顯優(yōu)勢。

有學者團隊［11］使用4T1乳腺癌肺轉移小鼠模型比較了68Ga-FAPI與18F-FDG的檢測性能，結果顯示，68Ga-FAPI在第5周的肺轉移灶檢測率高于18F-FDG，而在第6周低于18F-FDG。在轉移的早期，成纖維細胞激活蛋白的高表達可能有助于形成轉移微環(huán)境，為轉移奠定基礎。隨著腫瘤轉移的發(fā)展，微環(huán)境的含量和成纖維細胞激活蛋白的表達可能發(fā)生顯著變化。在肺轉移進展到一定階段后，成纖維細胞激活蛋白表達下降，轉移病灶主要由腫瘤細胞組成。如本研究結果所示，肺轉移灶表現(xiàn)出較高的18F-FDG攝取和相對較低的68Ga-FAPI攝取。另外有研究［12］結果顯示，68Ga-FAPI有等于甚至更優(yōu)于18F-FDG的TBR，但并不更具有腫瘤特異性。而本研究結果顯示，18F-FDG比68Ga-FAPI在胸部區(qū)域肺轉移灶中具有更好的TBR（7.09±0.75vs4.51±0.63，P＜0.001），這與目前的一些研究［13］結果不太一致。分析原因可能是肺部有著比其他部位更多的血流供應，并且其自身的血供亦有差異，從而造成肺部本底對于示蹤劑的攝取量與其他部位不同。此外，本研究還表明，68Ga-FAPI與18F-FDG的SUVmax和TBR均與肺轉移灶短徑顯著相關（P＜0.001）；這與既往研究［14-15］證實的腫瘤大小與18F-FDG攝取量呈正相關的結果一致。68Ga-FAPI可能在轉移灶形成早期的檢測率比18F-FDG更占優(yōu)勢；隨著病灶進展和腫瘤細胞的增多，18F-FDG則顯示出更高的靈敏度及診斷效能。并且病灶越大，成纖維細胞激活蛋白表達及腫瘤細胞越多，68Ga-FAPI及18F-FDG的病灶檢出率也隨之升高。

本研究也存在一定局限性：首先，作為回顧性分析可能存在數(shù)據偏倚，今后需要繼續(xù)擴大樣本量進行更全面的分析以驗證目前的研究結果；其次，因入組患者的治療情況不同造成個體間顯像基線存在差異，但同一例患者進行68Ga-FAPI與18F-FDG PET/CT的基線一致，可以降低對兩者診斷肺轉移灶的效能進行比較產生的誤差。

綜上所述，68Ga-FAPI PET/CT檢測惡性腫瘤肺轉移病變對比18F-FDG并無明顯優(yōu)勢，在大多數(shù)肺轉移病變尤其是上皮組織來源惡性腫瘤肺轉移灶中具有更低的示蹤劑攝取。但與18F-FDG相比，68Ga-FAPI PET/CT在檢查之前不需要禁食且不受血糖水平影響，這可以增加患者的舒適度。未來會對更多患者進行研究，以提供更全面的關于68Ga-FAPI PET/CT檢測胸部區(qū)域肺轉移灶的診斷價值。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。