PET在NSCLC放療中的應(yīng)用PET（正電子發(fā)射體層顯像）

利用發(fā)射正電子的放射性核素標(biāo)記的生物活性分子（葡萄糖、氨基酸、核甘酸等），通過示蹤原理反映生物活體內(nèi)的生化改變和代謝信息的核醫(yī)學(xué)顯像技術(shù)用于PET掃描的正電子核素

核素半衰期

15O2分

13N10分

11C20分

18F110分PET的設(shè)備分類專用型PET（dedicatedPET—dPET)

特點(diǎn)：環(huán)形探測器優(yōu)點(diǎn)：靈敏度、空間分辨率高缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴兼容型PET（hybridPET—hPET)

特點(diǎn)：雙探頭或多探頭

優(yōu)點(diǎn)：較高的性/價(jià)比，既可做PET顯像又可做SPECT顯像缺點(diǎn)：靈敏度、空間分辨率低18F-FDG-PET的成像原理FDG-PET圖像的判讀目測圖像法半定量分析法目測圖像法1級(jí)沒有明顯攝取2級(jí)攝取低于本底3級(jí)攝取與本底相等4級(jí)攝取高于本底5級(jí)攝取遠(yuǎn)高于本底惡性：4、5級(jí)良性：1、2、3級(jí)半定量分析法SUV或SUR＝感興趣區(qū)的平均放射性活性（MBq/ml)/注入的放射性核素總量（MBq/ml)/病人的體重（g)以SUV判斷良惡性的臨界值尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)FDG－PET在肺癌中的應(yīng)用肺內(nèi)孤立性結(jié)節(jié)（SPN）的定性肺癌的治療前臨床分期改變治療策略影響放療靶區(qū)的勾畫監(jiān)測腫瘤對(duì)治療的反應(yīng)鑒別放療后殘存或復(fù)發(fā)與放療后反應(yīng)預(yù)測預(yù)后PET在肺癌的定性診斷和治療前的分期中的價(jià)值已得到廣泛的認(rèn)可PET對(duì)SPN的惡性判斷的價(jià)值靈敏度95.9%

特異度76.6%精確度91.1%陰性預(yù)測值92.4%陽性預(yù)測值86.2%多數(shù)研究顯示PET參與的臨床分期較傳統(tǒng)分期精確肺癌的臨床分期目的：正確區(qū)分I-IIIa期和IIIb-IV期腫瘤。作用：直接關(guān)系到治療方法的選擇，預(yù)后判斷MacManus報(bào)道PET檢出的傳統(tǒng)檢查未發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移Ⅰ期7.5％Ⅱ期18％Ⅲ期24％結(jié)論：擬行根治性治療的病人治療前的PET檢查是必要的，可以使部分已有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的病人避免不必要的根治性治療PET分期對(duì)NSCLC治療策略的影響澳大利亞的Kalff等的一項(xiàng)前瞻性研究：PET的參與導(dǎo)致47.5%（28/59）的病人分期改變分期的改變導(dǎo)致（26/59）44.1％的病人治療策略改變hPET前治療策略病人數(shù)

hPET后治療策略病人數(shù)

根治性手術(shù)3按計(jì)劃手術(shù)2高姑息放療加化療1拒絕手術(shù)，根治19按原計(jì)劃根治性17性放療放療姑息性放療加化療2高姑息性放療加化療11

按原計(jì)劃治療11低姑息性治療16按原計(jì)劃姑息治療8高姑息性放療加化療5根治性手術(shù)2根治性放療1

hPET的參與，導(dǎo)致36.7％的病人分期改變，24.5%的病人治療策略的改變文獻(xiàn)報(bào)道：PET的參與可導(dǎo)致24～62％的肺癌病人的分期改變PET引起的分期改變可能使32％的病人避免不必要的手術(shù)，而使19％的病人獲得手術(shù)機(jī)會(huì)PET分期對(duì)生存率的影響分期1年生存率2年生存率傳統(tǒng)分期44％0％PET分期69％44％PET分期較傳統(tǒng)分期精確，可使病人獲得更恰當(dāng)?shù)闹委?，提高生存質(zhì)量，延長生存期

NSCLC的放療療效早期NSCLC根治性放療的五年生存率13～36％局部晚期NSCLC放療的長期腫瘤控制是令人失望的：中位生存期<10個(gè)月5年生存率5～10％影響NSCLC放療療效的因素腫瘤細(xì)胞本身的放射敏感性不可手術(shù)的病變通常是較大的，PTV常>100cm2,

理論上需要高達(dá)100Gy的劑量才能提供足夠的腫瘤控制周圍正常肺組織、心臟、脊髓的放射耐受性低，限制了靶區(qū)劑量腫瘤隨呼吸上下移動(dòng)通過CT確定的靶區(qū)不夠精確確診時(shí)已存在的遠(yuǎn)處微轉(zhuǎn)移未被檢出PET對(duì)肺不張和肺癌的鑒別PET和CT確定的腫瘤體積的差異測量21例伴肺不張的病人的腫瘤體積：VPET>

VCT4例VPET<

VCT17例

VPET平均比VCT小46.01cm3（17.7％）（P=0.002）

（復(fù)旦大學(xué)腫瘤醫(yī)院張碧媛）21例病人的VPET和VCT的比較4例VPET>VCT:CT上認(rèn)為是肺不張的組織PET證實(shí)為腫瘤17例VPET<VCT:PET排除了CT認(rèn)為是腫瘤的肺不張PET和CT確定的靶區(qū)差異1PET和CT對(duì)N分期的比較MethodssensitivityspecificityaccuracyCT/MRI57~75%44~94%52~89%PET82～100％81～99％81～99％PET和CT對(duì)N分期的差異1PET和CT對(duì)N分期的差異2PET和CT對(duì)N分期的差異3PET和CT確定的靶區(qū)差異2不同醫(yī)生根據(jù)CT勾畫的靶區(qū)的差異不同醫(yī)生根據(jù)PET勾畫的靶區(qū)PET在肺癌放療中的優(yōu)勢(shì)精確分期，避免對(duì)已有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的病人進(jìn)行根治性放療縱隔淋巴結(jié)的放療范圍的精確確定鑒別肺癌和肺不張或阻塞性肺炎減小不同醫(yī)生勾畫靶區(qū)的差異PET的不足空間分辨率低，低信噪比，圖像粗糙，解剖結(jié)構(gòu)顯示不良PET/CT融合圖像的優(yōu)勢(shì)在同一張圖像上同時(shí)獲得解剖學(xué)信息和分子功能信息減少PET因定位誤差產(chǎn)生的假陰性和假陽性hPET/CT對(duì)縱隔淋巴結(jié)的顯示hPET/CT對(duì)肺不張和肺癌的顯示PET/CT圖像融合方法異機(jī)融合異機(jī)融合的圖像套準(zhǔn)（胸部）異機(jī)融合的圖像套準(zhǔn)（頭頸部）異機(jī)融合的圖像套準(zhǔn)（頭頸部）異機(jī)融合的方法手工融合計(jì)算機(jī)自動(dòng)融合同機(jī)融合的方法CTPETPET/CT融合圖像對(duì)勾畫放療靶區(qū)的影響PET/CT對(duì)NSCLC放療PTV的影響作者年份病例數(shù)PTVPET>PTVCT原因PTVPET<PTVCT原因

Hebert19962023％排除肺不張NestleMunley19991999343534%的病人射野35邊界擴(kuò)大15mm包括未被CT檢出的轉(zhuǎn)移縱隔淋巴結(jié)35.3％的病人平均縮小19.3％排除肺不張Erdi20021163.6％的病人平均增加19％包括未被CT檢出的轉(zhuǎn)移縱隔淋巴結(jié)36.4％的病人平均縮小19%排除肺不張

PET/CT融合圖像確定的靶區(qū)的精確性Vanuytsel等比較了73例CT或PET上縱隔淋巴結(jié)陽性的病人，以融合圖像或僅用CT確定的GTV，并與病理結(jié)果對(duì)照

GTVCT涵蓋了75％的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)

GTVPET/CT則包括了89％的轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)（P<0.05)PTV的幾何改變對(duì)TCP和NTCP究竟有多大的影響？目前的研究病例數(shù)少、觀察時(shí)間短，多數(shù)是劑量學(xué)分析，尚未有臨床試驗(yàn)的報(bào)道。肺的受照體積與放射性肺炎發(fā)生率的關(guān)系

V20

放肺發(fā)生率<22%0%22~31%7%31~40%13%>40%36%PET/CT確定的靶區(qū)的劑量學(xué)分析Vanuytsel等分析了10例PTVPET/CT<PTVCT

的DVH分布，以Vlung(20)預(yù)測放射性肺炎的發(fā)生幾率結(jié)果：PTV的縮小導(dǎo)致Vlung(20)平均下降27％，理論推測可降低約7％的放肺發(fā)生率另一項(xiàng)研究：PTV的縮小導(dǎo)致Vlung(20)平均下降17％PET/CT引起的劑量學(xué)改變是否能轉(zhuǎn)化為臨床可見的治療增益呢？

目前的研究多是理論上的推測，尚無臨床隨訪結(jié)果證實(shí)PET/CT融合用于放療存在的問題融合的精確度不理想PET/CT機(jī)的孔徑不足以容納定位體模PET圖像用于定量分析的最佳顯像條件有待摸索影響異機(jī)圖像融合精確度的因素理想的圖像融合應(yīng)精確地使體位標(biāo)記點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，但參考點(diǎn)的選擇有一定難度CT和PET圖像不是在同一時(shí)間、同一體位獲得，誤差較大呼吸運(yùn)動(dòng)的影響異機(jī)融合的誤差1澳大利亞的Kiffer等測量了10例病人的PET和CT上的病變中心，平均相差10.4mm，PET/CT融合的精確性在1.2cm左右，這對(duì)精確放療以mm計(jì)的精確度的要求而言是難以接受的異機(jī)融合的誤差2經(jīng)模型試驗(yàn)測定，融合誤差<5mm同機(jī)融合的優(yōu)點(diǎn)可在同一時(shí)間、同一體位下獲得CT和PET圖像CT和PET開始掃描的位置、層厚可保持高度一致CT和PET具有相同的定位坐標(biāo)系統(tǒng)，2套系統(tǒng)不需對(duì)位就可精確融合同機(jī)融合面臨的問題呼吸運(yùn)動(dòng)的影響PET和CT掃描時(shí)檢查床下沉的程度差異如何減少呼吸運(yùn)動(dòng)的影響呼吸門控技術(shù)正常呼氣末屏氣訓(xùn)練病人淺呼吸PET用于定量分析時(shí)的最佳顯像條件？顯像時(shí)扣除多少域值才能使PET圖像上的FDG異常濃聚灶與腫瘤的實(shí)際大小一致是PET用于定量分析的最大障礙FDG的濃聚程度不僅與細(xì)胞的糖代謝水平有關(guān)，而且與腫瘤的大小有關(guān)需要測定不同T/B、不同大小的腫瘤最佳顯像狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的本底域值目前國際上尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)初步的研究美國的Erdi等通過模型試驗(yàn)摸索最佳的顯像條件方法：在模型中體積0.4～5.5ml的球體中注入不同活度的FDG以模擬臨床見到的肺內(nèi)結(jié)節(jié)結(jié)果：在體積大于4ml時(shí)，不同F(xiàn)DG活度不同大小的球體的PET顯像的本底域值趨近36～44％

以統(tǒng)一的40％的本底域值應(yīng)用于10例CT上腫塊邊界清楚的病人時(shí)，PET上FDG濃聚灶的大小與CT上腫塊大小相差較大，而使二者相近的本底域值29～61％對(duì)不同大小、不同活度的病灶用一個(gè)統(tǒng)一的本底域值進(jìn)行顯像的準(zhǔn)確性是不可靠的通過模型試驗(yàn)建立不同大小、不同活度的病灶的最佳顯像域值的數(shù)學(xué)模型是解決問題的關(guān)鍵模型試驗(yàn)的結(jié)果需得到病理的證實(shí)目前國際上有關(guān)研究尚無突破性進(jìn)展hPET的價(jià)值雖然空間分辨率和靈敏度低于dPET，但文獻(xiàn)顯示對(duì)于>2cm的肺內(nèi)結(jié)節(jié)的定性診斷，hPET的靈敏度和特異度并不遜于dPEThPET具有更好的性價(jià)比，更易在臨床普及,有一定臨床應(yīng)用價(jià)值帶有低分辨率CT的hPET，實(shí)現(xiàn)解剖和功能圖像的融合，提高了hPET的定位能力

研究進(jìn)展隨著新的放射性示蹤劑的開發(fā)，PET的應(yīng)用已深入到腫瘤增殖速率、腫瘤血管生成、腫瘤基因表達(dá)、乏氧細(xì)胞、細(xì)胞凋亡的檢測等領(lǐng)域，使腫瘤的放療向著生物調(diào)強(qiáng)的方向邁進(jìn)不同示蹤劑的PET研究核酸代謝：11C－胸腺嘧啶、124I－脫氧尿嘧啶1）反映腫瘤細(xì)胞增殖活性2）預(yù)測腫瘤對(duì)化療反應(yīng)臨床資料顯示，在化療一周后即可見11C標(biāo)記的胸腺嘧啶攝取明顯降低，而且降低程度>FDG腫瘤受體的檢測：性激素受體1)了解活體內(nèi)腫瘤細(xì)胞受體狀態(tài)2)監(jiān)測對(duì)激素治療反應(yīng)性。3)目前應(yīng)用較成功的18Fluorestrodiol4)有研究顯示：FES攝取程度與病理上的ER表達(dá)狀態(tài)相關(guān)。FES攝取程度變化反映了ER被阻斷程度。蛋白質(zhì)代謝：11C－蛋氨酸優(yōu)點(diǎn)：1）診斷特異性有所提高2）用于腫瘤對(duì)治療反應(yīng)性好缺點(diǎn)：1）11C同位素半衰期短2）生物學(xué)信息難以解釋（因?yàn)槠渲邪税被岷头堑鞍邹D(zhuǎn)化過程中的信息）目前氨基酸標(biāo)記的PET掃描尚難常規(guī)用于臨床。PET對(duì)細(xì)胞凋亡的檢測：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中乏氧對(duì)腫瘤放療的影響1）乏氧的存在會(huì)影響腫瘤放療敏感性和治療效果2）乏氧易使腫瘤產(chǎn)生放射抗拒、激活血管內(nèi)皮生長因子、產(chǎn)生耐藥的基因擴(kuò)增、引起P53基因突變3）氧分壓與生存率和復(fù)發(fā)率顯著相關(guān)PET對(duì)乏氧的檢測（18F－MISO）Rasey等報(bào)道：37例不同腫瘤患者進(jìn)行18F－MISO－PET顯像，定量分析腫瘤內(nèi)乏氧體積結(jié)果：36/37(97%)存在乏氧區(qū)域平均FHV（fractionalhypoxicvolume)

NSCLC(21)47.6％頭頸部腫瘤(7)8.8%前列腺癌(4)18.2%其他腫瘤(5)55.2%雖然PET在以上領(lǐng)域的研究還只是起步階段，但初步的結(jié)果已顯示了PET作為一種分子功能顯像技術(shù)的巨大發(fā)展?jié)摿ET提供的生物學(xué)信息對(duì)調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)內(nèi)不均勻劑量的施予具有重要的指導(dǎo)意義

展望

謝謝PET/MRI/CT在腦瘤放療中的應(yīng)用Gross等的研究：18例腦膠質(zhì)瘤44％GTVPET/MRI比GTVMRI大1ml22%GTVPET/MRI比GTVMRI大1~5ml>50%的病人GTV<10%PET與MRI確定的腫瘤體積比較

結(jié)論：由于腦組織的本底葡萄糖代謝率較高，F(xiàn)DG－PET僅在小部分病人中提供更有意義的信息

美國的另一項(xiàng)研究亦得出相同結(jié)論有研究顯示11C－MET－PET對(duì)低分級(jí)的膠質(zhì)瘤（葡萄糖代謝率低）顯示了更大的潛力Nuutinen的研究顯示在14例低分級(jí)的膠質(zhì)瘤中11C－MET－PET使27％的病人的GTV小于T2加權(quán)MRI圖像確定的GTV11C－MET－PET的作用尚需更廣泛的研究FDG－PET在頭頸部腫瘤放療中的應(yīng)用PET/CT在頭頸部腫瘤放療中的作用區(qū)分腫瘤和粘膜水腫對(duì)頸部淋巴結(jié)的檢出精確性優(yōu)于CT/MRI治療后腫瘤殘留或復(fù)發(fā)的早期發(fā)現(xiàn)腫瘤殘留或復(fù)發(fā)與放射性損傷的鑒別常用發(fā)現(xiàn)頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的手段及臨床價(jià)值PET應(yīng)用于頭頸部腫瘤放療面臨的困難頭頸部正常組織（如：唾液腺、咀嚼?。┑纳頂z取值較高，使得PET圖像的解釋變得困難PET圖像上缺乏解剖標(biāo)志，圖像融合時(shí)參考點(diǎn)的選擇困難進(jìn)行不同掃描時(shí)的體位變動(dòng)引起融合誤差日本北海道大學(xué)的前瞻性臨床試驗(yàn)21例病人，12例口咽癌，9例鼻咽癌所有病人以同一體位固定裝置做FDG－PET掃描、MRI和CT掃描比較GTV/CTVPET/CT/MRI與GTV/CTVCT/MRI的差異5例IMRT，16例3DCRT放療量：PET（＋）區(qū)為GTV—65-66GyPET(－)而CT/MRI可疑為CTV—40-50Gy結(jié)果：89％的病人原發(fā)灶