PET與WB-DWI診斷腫瘤及炎癥疾病的研究進展

李可心，孫洪贊，郭啟勇

（中國醫科大學附屬盛京醫院放射科，遼寧 沈陽 110004）

正電子發射斷層顯像 （Position emission tomography，PET）通過檢測病灶對示蹤劑的攝取程度反映細胞及組織的功能代謝狀態，從而進一步顯示全身腫瘤及非腫瘤性病變。作為另一種全身顯像方法，磁共振全身彌散加權成像（Whole-body diffusion-weighted imaging，WB-DWI） 逐漸進入臨床醫生的視野，特別是作為一種生物標志能夠在腫瘤疾病的診斷及治療中與正常組織進行明顯區分[1]。越來越多的放射科醫生和學者認識到DWI能夠在細胞水平上反映組織結構和病理的改變[2]，并在WB-DWI MR評價惡性腫瘤分期及良惡性疾病鑒別方面不斷進行探索。那么如何對這兩種檢查方法進行選擇或互補，從而更加高效地進行疾病診斷及減少輻射劑量將是進一步探討的話題。本文旨在探討PET及WB-DWI在腫瘤及炎癥診斷中的共性與差異。

1 PET與WB-DWI在腫瘤TNM分期中的診斷價值

明確惡性腫瘤的臨床及病理學分期對于惡性腫瘤的診斷、預后評估以及治療方案的選擇具有重要的臨床價值，由UICC（Union for international cancer control）提出的 TNM 分期應用廣泛[3]。因此，應用影像學方法無創和準確地為惡性腫瘤TNM分期提供診斷依據是十分必要的。PET及WB-DWI作為兩種進行全身腫瘤篩查的方法，能在腫瘤分期方面提供寶貴的信息。

1.1 PET與WB-DWI在診斷惡性腫瘤原發灶中的異同

在頭頸鱗狀細胞癌方面，Surov等[4]針對頭頸部鱗狀細胞癌病灶的彌散、葡萄糖代謝和病理組織學參數相關性研究中發現ADC平均值、最大值與Ki-67抗原水平及細胞核區域面積呈負相關，而SUVmax與平均細胞核區域面積呈正相關，SUVmax/ADCmin與平均細胞核區域面積呈正相關，表明ADC、SUV與組織病理學參數具有相關性。原發腫瘤灶FDG的攝取與ADC值并無顯著相關性，但FDG的攝取與ADC反映的信息是互補的[5]。

在非小細胞肺癌 （Non-small cell lung cancer，NSCLC）與良性肺結節的鑒別中，PET及WB-DWI對病灶檢出的特異性及靈敏度無統計學差異，WB-DWI有望替代PET進行NSCLC的診斷，且較高的FDG攝取量及較大的ADC值與NSCLC侵襲性強相關[6]。在NSCLC原發灶檢測中，ADC與SUV在反映細胞活性及腫瘤代謝方面具有顯著負相關性，二者可作為評價NSCLC預后的參考標準[7]。Schmidt等[8]的研究也得出了類似的結論，ADCmin與SUVmax具有顯著負相關性，ADCmean與SUVmean無統計學差異。

MR大體腫瘤體積與PET大體腫瘤體積在腫瘤體積小于14 mL的宮頸癌組中具有相關性，隨著腫瘤體積增大，二者差異逐漸顯露出來，造成這種差異的原因可能是腫瘤進程中的乏氧和壞死所致[9]。FDG PET、T2WI和DWI在評估宮頸癌腫瘤體積、腫瘤細胞代謝活性及細胞密度中具有一致性，并推薦使用35%或40%的SUVmax作為評估腫瘤體積的標準[10]。

子宮內膜癌的SUVmax和ADCmin呈負相關 （r=-0.53，P=0.001），SUVmax在進展期腫瘤表現中顯著升高，如深肌層受侵、宮頸受侵、淋巴血管受累和淋巴結轉移等，而ADCmin在進展期腫瘤中卻顯著降低[11]。

對46例乳腺浸潤性導管癌進行PET/MR檢查，SUVmax及腫瘤內異質性與ADCmin呈負相關，Ki-67高表達與高SUVmax呈正相關，侵及血管淋巴系統的浸潤性導管癌具有較低的ADCmin，中位ADC值和SUVmax與血管浸潤顯著相關，SUVmax與腫瘤大小、組織學分級、淋巴結狀態、雌激素受體狀態和人類表皮生長因子受體2（HER2）水平顯著相關，ADC和SUVmax之間的相關性不顯著[12]。黏液腺癌表現出較高的ADC和相對較低的SUVmax，髓樣癌呈低ADC和高SUVmax[13]。影響乳腺癌預后的因素包括腫瘤大小、雌激素受體（ER）、孕激素受體（PR）、HER2、 Ki-67、組織學亞型、腋窩淋巴結轉移及TNM分期等，與ADC值相比，原發灶的SUVmax與這些預后參數具有更強的關聯性[4]。

Cerny等[14]對24例局部進展期直腸癌患者在同日分別進行WB-DWI MR和18F-FDG PET/CT檢查，分別計算癌組織和淋巴結的ADC及18F-FDG SUV，不同位置直腸腫瘤及受累淋巴結的ADC和SUV均無明顯統計學差異，但SUVmax與ADCmin及SUVmean與ADCmean呈負相關。背景信號抑制的全身彌散加權與T2加權融合顯像（DWIBS/T2）能夠有效區分胃癌與周圍正常組織，與PET/CT在診斷上消化道腫瘤方面具有相似的敏感性，胃癌直徑和浸潤深度將影響檢出率[15]。

1.2 PET與WB-DWI診斷腫瘤淋巴結轉移

在可手術切除肺癌患者進行術前分期的研究中發現，在肺門及縱隔淋巴結FDG高濃聚區可能會出現假陽性結果，進行DWI再評估能有效區分炎性與癌性淋巴結[16]。NSCLC轉移淋巴結SUVmax與ADCmean及SUVmean與ADCmean呈負相關，對NSCLC淋巴結轉移進行ADC和SUV相關性的分析，所有納入標準的91例惡性淋巴結中，SUVmax與ADCmean及SUVmean與ADCmean均呈負相關，差異具有統計學意義，且對于不同的組織學類型，鱗癌比腺癌的相關性更為顯著。腫瘤分期同樣影響著放射性核素的攝取及水分子彌散，ⅢB期的SUVmax與ADCmean具有中等程度相關性，而Ⅳ期肺癌無顯著相關[17]。因塵肺、硅肺和肺肉瘤性病變所致的肺門及縱隔淋巴結增大，會造成PET的假陽性，在肺腺癌和肺內炎癥病變中，也會出現假陽性，而WB-DWI可以較好地區分炎癥和轉移淋巴結[18]。

Choi等[19]回顧性調查了236例宮頸癌患者，DWI與PET/CT在顯示淋巴結轉移特征中具有相關性。Miccò等[20]的研究發現，SUVmax與宮頸癌分期相關，與淋巴結轉移無明顯相關性，但伴有淋巴結轉移的宮頸癌患者ADCmean較低，并且在既往研究中僅有1篇報道得出了相同的結論，其他的相關研究并沒有得出ADC值與淋巴結轉移有無相關性的結論。

對于早期乳腺癌患者，非侵襲性方法診斷淋巴結受累情況對于治療方法的選擇具有重要意義，24例患者術前分別進行PET/CT及DWI檢查，術后通過淋巴結活檢證實淋巴結狀態，PET/CT與DWI相比具有較高的敏感性和特異性[21]。

Ono等[22]對25例結直腸癌患者進行DWI與PET的比較中發現，在轉移淋巴結檢出方面，DWI優于PET。

1.3 PET與WB-DWI診斷腫瘤遠隔器官轉移

在NSCLC M分期方面，WB-DWI與PET/CT相比具有較低的特異性和準確度，WB-DWI與PET對于腦轉移病灶的顯示均不良[23]。WB-DWI檢測NSCLC骨轉移的特異度和準確度高于FDG PET/CT[24]。PET/MR與PET/CT在NSCLC術前分期的評估方面各有優劣，PET/MR能夠明顯減少患者輻射劑量，且具有較高的軟組織分辨率，但PET/MR顯示胸膜轉移灶不明顯，而PET/CT對于腦轉移灶的顯示不敏感[25]。PET/CT在檢測肺癌腦轉移中的作用有限，PET/CT與WB-DWI在進行肺癌分期評估的研究中得出的結論不盡相同，Usuda等[16]研究結果提示，WB-DWI與PET/CT聯合腦MR評價肺癌TNM分期無統計學差異。

Granata等[26]首次提出了早期評估結直腸癌肝轉移化療效果的方法，以便使臨床醫生及時調整治療方案，改善患者預后，其中DW-MRI成為了評價包括細胞凋亡在內的治療效果的早期生物標志。在診斷結直腸癌肝轉移方面，新輔助化療后FDG攝取程度將在肝切除后患者預后評估中有潛在意義[27]。有研究表明，ADC和SUV兩參數聯合分析能有效發現直腸癌新輔助化療后細胞組織結構的變化以評價治療效果[28]。

1.4 PET與WB-DWI診斷淋巴瘤及骨髓瘤

PET/CT在頭頸及縱隔淋巴瘤病灶的檢出方面優于WBDWI，WB-DWI對某些缺乏FDG濃聚的惰性非霍奇金淋巴瘤亞型如MALT淋巴瘤檢測較為敏感，在惰性非霍奇金淋巴瘤中，PET/MR加入DWI序列增加了檢出的靈敏度及準確度，在既往的研究中，淋巴瘤組織的SUV與ADC呈負相關，而Giraudo等[29]研究結果顯示相關性較弱，可能與淋巴瘤亞型不同有關，DWI在惰性非霍奇金淋巴瘤中診斷價值更大，腫瘤細胞的FDG濃聚較低。惰性非霍奇金淋巴瘤的ADC值較其他兩種淋巴瘤類型低，侵襲性非霍奇金淋巴瘤比霍奇金淋巴瘤的SUVmax高，對不同亞型淋巴瘤患者進行生存分析得出了“平均ADC值升高與較長生存時間有關”的結論[30]。

進行磁共振信號分析（SI）的WB-DWI及PET/MR診斷準確性高于PET/CT，對于TNM分期的總體評估，SI PET/MR與WB-DWI靈敏度及準確度高于非SI WB-DWI與FDG PET/CT[31]。WB-DWI與FDG PET/CT針對淋巴瘤分期的Meta分析結果顯示，兩者在淋巴瘤分期中具有較高的一致性[32]。

在PET及WB-DWI對多發骨髓瘤診斷價值方面，WBDWI對檢測骨骼內外的病灶具有較高的靈敏度，特別是針對彌漫性骨髓浸潤灶。PET在鑒別病灶活動性、新舊病灶以及治療后再分期方面具有較高的價值[33]。

2 PET與WB-DWI診斷炎癥性疾病

FDG-PET診斷慢性骨髓炎具有較好的特異性[34]。骨肌系統炎癥中，膿腫所致的壞死區域以及感染所致的滑囊炎、腱鞘炎、骨髓炎等病灶水分子的彌散受限，而非感染性炎癥無彌散受限發生[35]。在診斷骨關節炎方面的研究表明，在軟骨下骨病變如骨髓病變、骨贅形成和硬化中，SUVmax顯著高于正常骨組織。PET/MR可以作為早期評價骨關節炎代謝和形態學變化的輔助手段[36]。

腸壁的彌散受限和較低的ADC值能夠在一定程度上反映兒童及成人的炎癥性腸病[37]。在Crohn病病變腸段的顯示方面，1.56×10-3mm2/s可作為病變段與正常段的鑒別閾值[38]。PET/MR鑒別Crohn病炎癥病變與纖維化病變的研究中，SUVmax、T2加權 SI×SUVmax 和 ADC×SUVmax 是腸道影像的三個生物學標志，其中最為敏感的是ADC×SUVmax，減低低于3000能有效區分出腸道纖維化與活動性炎癥[39]。

FDG-PET在尋找難治性糖尿病足、血管播散性感染、不明原因發熱的病因方面也顯示出了一定的價值[34]。既往研究表明，18F-FDG在巨噬細胞中的攝取能夠反映早期心梗后心肌炎的程度，在動物心梗后炎癥模型的研究中，18F-FDG并不能準確代表心梗后微血管阻塞所致炎癥的細胞活性，其機制尚未明確[40]。

3 問題及展望

作為全身疾病篩查的兩種影像學方法，WB-DWI和PET常在一起比較，WB-DWI的優勢體現在費用低、無輻射[41]，對于淋巴結的診斷，DWI基于可疑淋巴結ADC的定量分析也具有較好的診斷價值[19]，針對腫瘤N分期進行DWI與PET的效能對比或者進行聯合診斷或許將在提高癌性淋巴結檢出率方面具有重要意義。但細胞毒性水腫或者細胞容量增加會限制水分子布朗運動，除惡性腫瘤外，一些良性腫瘤、炎癥、血栓形成或感染也可以造成彌散減弱，而在某些壞死組織、血管源性的水腫中彌散增強，進而干擾了WB-DWI對于惡性腫瘤的診斷，同樣，在一些高代謝的炎癥結節、肉芽組織中，FDG的攝取增高也會造成PET診斷惡性腫瘤的假陽性[42]。

臨床最為常用的示蹤劑是18F-FDG，使得PET對于FDG低濃聚病灶顯示不佳。進一步明確疾病的發生機制，選擇合適的放射性核素及其標記的正電子藥物將更為特異地顯示病變[43]。例如宮頸癌64Cu-ATSM用來表示組織缺氧，11C-膽堿用來表示增殖活性等[44]。

因此，針對疾病的不同類型合理選擇檢查方法是十分必要的，可以一定程度上降低患者所受輻射劑量并且提高疾病診斷準確率。必要時也可以將二者結合起來，利用WB-DWI和PET各自的優勢，互為補充，為精準診斷提供支持。