動態18F-FDG PET/CT顯像在惡性腫瘤中的研究進展

孔 冉，賓 莉，李玉娜，翁 娜，王 旭

1濱州醫學院附屬醫院核醫學科，山東 濱州 256600；2濱州醫學院，山東 濱州256600

常規靜態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果直接相關的預后因素，包括最大標準化攝取值（SUVmax）、代謝腫瘤體積及總病變糖酵解等［1］。標準化攝取率已被認為能夠克服標準化攝取值（SUV）的大多數缺點，并可以作為葡糖糖凈攝取率（Ki）的優越替代物［2］。然而這些指標都是從后期的靜態圖像中所獲取，不能準確反映腫瘤的代謝過程。動態18F-FDG PET/CT掃描是指從注射示蹤劑后立即開始數據采集，根據掃描過程中的分幀生成時間活性曲線（TAC），通過動力學建模提取動力學參數，如K1-K4、Ki和葡萄糖代謝率，其能夠避免攝取動力學、注藥-顯像時間、BMI等因素影響，精確度優于SUV，可達到對腫瘤代謝的定量評估。因此，關于動態18F-FDG PET/CT的研究逐步增多，本文將動態18F-FDG PET/CT顯像不同腫瘤中的應用進展予以綜述。

1 動態18F-FDG PET/CT顯像局限性及簡化方案

首先，動態18F-FDG PET/CT檢查需要長時間采集，一般為60 min，在此過程中患者可能會活動造成運動偽影，并且長時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，有學者對20名原發性肺癌患者的對比研究中顯示30 min動態18F-FDG PET采集可獲得與標準60 min成像方案基本相同的動力學參數［3］。部分研究在常規靜態18F-FDG PET/CT掃描基礎上附加較短時動態采集，如16、20 min的多床位掃描或5 min的單床位掃描，結果表明所有的動力學參數都可以通過短時的動態采集數據可靠地估算出來，從而實現動力學參數的量化［4-5］。因此，短時動態采集的可行性為臨床動態18F-FDG PET/CT開展奠定了基礎。

其次，動力學建模需要血漿TAC作為輸入函數，理論上需要動脈血采樣，并因其高度準確性而被視為金標準，但它在常規臨床實踐中存在一定的風險［6］。為了克服這一困難，已經開發了一些替代方法，如：動脈化靜脈血采樣、IDIF、PBIF、圖像分割方法等無創方法［7］。其中以第二種方法最為常用，大多數研究利用左心室和主動脈血池來獲取IDIF［8］，從升主動脈獲取IDIF，已被確定與動脈取樣結果相關性最強，具體方法是在PET圖像上選取合適的感興趣體積，并將其復制到每個時間幀，從而得到輸入函數的TAC曲線［9］。

再者，動態18F-FDG PET/CT掃描需要動力學建模及專用的評估軟件獲取動力學參數，房室模型是動態成像的標準方法，通過三分室模型可以提取動力學參數K1-K4，從而計算Ki（Ki=K1K2/K2+K3）［8］。Patlak分析通常被認為是所有動力學模型中的金標準，它根據腫瘤TAC、示蹤劑動力學模型和血漿葡萄糖水平計算Ki值，Patlak圖忽略了去磷酸化過程（即K4），并通過圖形數據的線性擬合來表示Ki，因此它計算簡單，更容易生成參數圖像［10］。目前已有工作站配備動力學專用軟件，使數據分析變得更加簡便、可行。部分研究發現在沒有動力學模型分析的情況下，以列表模式進行動態18F-FDG PET/CT掃描可能是預測腫瘤良惡性的簡單工具，也有部分研究獲益于TAC曲線模式分析［11-13］。

新一代具有擴展軸向視野的PET/CT掃描儀的出現允許對整個身體進行動態采集，從而簡化目標區域的選擇［14］，有研究通過全身18F-FDG PET掃描研究了健康人群器官中18F-FDG的動力學指標，發現不同器官的動力學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力學指標的范圍，對今后動態18F-FDG PET/CT研究具有一定的參考意義［15］。

2 動態18F-FDG PET/CT顯像在惡性腫瘤中的應用

2.1 肺癌

在全球范圍內，肺癌發病率和死亡率都極高并呈上升趨勢，對人群健康和生命構成嚴重威脅，早期診斷及治療是改善5年生存率的關鍵。常規低劑量CT篩查能降低20%的肺癌死亡率，但由于其特異性較低，可能會帶來大量不必要有創檢查及額外并發癥［16］。常規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性炎癥均可造成假陽性結果，常規掃描的單點測量并不能準確反映腫瘤的代謝信息，因此關于動態18F-FDG PET/CT掃描的研究逐步增多。有學者通過15 min18F-FDG PET/CT動態掃描發現肺惡性腫瘤的TAC呈持續上升趨勢，而肺炎呈下降趨勢，良性肺結節與正常肺組織的TAC曲線相似［16］，這也與另一研究結論［8］相一致。另有研究發現惡性及肉芽腫性肺結節的SUVmax無顯著差異，而Ki可以準確地區分肉芽腫性結節與惡性結節以及非肉芽腫良性結節與惡性結節，Ki聯合葡萄糖代謝率可以將診斷肺結節的特異性提高至90%［17］。綜上，動態18F-FDG PET/CT顯像有助于良惡性肺結節的鑒別診斷，提高核醫學醫生的診斷準確性。

此外，動態研究發現Ki可以比SUV更敏感地識別早期轉移性淋巴結［18］，對于一些SUV無法準確識別的疑似轉移，動態18F-FDG PET/CT掃描可以為我們提高更多的信息。在動態18F-FDG PET/CT掃描篩查肺結節方面，有學者發現，選擇合適的開始掃描時間及掃描持續時間，運用常規劑量的10%，即1mCi18F-FDG，動態PET/CT掃描就能以高于90%的敏感度和特異性區分LDCT檢測到而不確定性質的肺結節［16］。但此為模擬試驗，尚有待進一步的研究。

2.2 乳腺癌

乳腺癌為女性最常見的癌癥，且發病率呈上升趨勢。根據受體表達情況，將其分為4種分子分型，包括Luminal A 型、Luminal B 型、HER-2過表達型和三陰型，為乳腺癌靶向治療提供了依據［19］。研究發現SUV與乳腺癌組織學類型、生物學亞型、分級和增殖率等臨床病理特征具有很強相關性［20-21］，盡管如此，SUV的靜態性質可能會對分期及反應評估的結果造成偏差。有研究證明了動態18F-FDG PET/CT掃描的動力學參數與乳腺癌病理之間的相關性，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性患者［22］。此外，與激素受體陽性相比，PR陰性、三陰型和HR-/HER2+亞型顯示具有較高的K3，差異具有統計學意義。

腫瘤血流和代謝是表征侵襲性至關重要的參數，但在乳腺癌患者中經常存在血流-代謝不匹配［23］。靶向抗血管生成的成功治療增加了對腫瘤灌注參數和血管生成成像的需求，CD34和CD105抗體免疫組織化學染色可用于評價腫瘤血管形成情況［24］。15O顯像是評估灌注的金標準，但半衰期只有2 min，限制了其臨床應用［25］。研究發現從首過18F-FDG PET顯像計算出的血流量與15O-H20測量的腫瘤灌注有極好的相關性［26］。有學者采用2 min動態掃描，單室動力學模型計算血流，結果顯示腫瘤血流量與CD34和CD105的表達之間存在顯著的相關性［27］。廣泛的血管生成可促進癌癥轉移，可解釋另一研究發現［28］，即有淋巴結轉移的腫瘤灌注明顯較高，而腫瘤代謝沒有顯著差異。有研究發現Ki值在治療前后ROC曲線分析優于SUV［29］，因此，動態力學掃描參數不僅可以反映腫瘤的病理特征及侵襲性，還可以作為評估治療反應的潛在生物標志物。

2.3 胰腺癌

胰腺癌起病隱匿，當出現黃疸、腹痛、消瘦等癥狀時通常已處于疾病晚期狀態，進展迅速，預后極差。18FFDG PET/CT在胰腺癌分期、檢測轉移、療效監測及預后評估等方面發揮了重要作用［30］。然而，手術前確定胰腺癌的侵襲性仍然是一項臨床挑戰。有研究應用動力學掃描參數評估原發胰腺癌患者的腫瘤侵襲性及生存率，研究發現無論是不可切除的還是手術后的患者，對于局限性胰腺癌患者生存期，Ki都是唯一具有統計學意義的變量，可以進一步指導治療方案的制定［31］。關于胰腺癌18F-FDG PET/CT動態研究有限，但18F-FDG動力學的絕對定量是一種無創性表征腫瘤侵襲性的潛在工具，在未來有望應用到新診斷胰腺癌患者個體化治療的預后評分中。

2.4 淋巴瘤

淋巴瘤是起源于淋巴結及淋巴組織的惡性腫瘤，根據病理學特點，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成像已成熟應用于淋巴瘤患者的診斷、分期、療效評估、治療指導、復發檢測及預后評估［32］。一項前瞻性研究分析了淋巴瘤在動態18F-FDG PET/CT掃描中的攝取模式，并通過對每個動態階段SUVmax和滯留指數的半定量分析，研究了動態18F-FDG PET/CT對淋巴瘤的鑒別診斷能力及臨床病理鑒別的最佳時期［12］，發現早期動態階段的SUVmax和RI-SUVdyn可作為區分侵襲性和惰性非霍奇金淋巴瘤的預測指標，并表明SUVmax在動態第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。因此，只需15～25 min的一次掃描，就可以獲得與常規60 min檢查方案相同的診斷準確性，縮短患者的等待時間。且研究提出，關于淋巴瘤的動態18F-FDG PET/CT研究應致力于預測淋巴瘤的組織學轉化及選擇合適活檢區域，以避免侵入性和重復性的活檢，并在轉化早期做出準確診斷。

2.5 骨髓瘤

多發性骨髓瘤是第2常見血液系統惡性腫瘤，僅次于非霍奇金淋巴瘤，約占腫瘤疾病的1%，其特征是骨髓內異常漿細胞增多。動態18F-FDG PET/CT在評估多發性骨髓瘤侵襲性、治療反應及預后方面具有一定的價值。骨髓漿細胞浸潤率是惡性腫瘤的主要病理生理學事件，檢測10%或更多的漿細胞浸潤是多發性骨髓瘤3個必需診斷標準之一［33］。有學者研究了骨髓瘤患者盆腔骨髓漿細胞浸潤率與動力學參數的相關性，結果顯示骨髓漿細胞浸潤率與SUVmean、SUVmax、K1、Ki和分形維數顯著相關（P＜0.01）［34］。有研究報告了1例關于動態18F-FDG PET/CT定量監測冒煙型骨髓瘤患者的個案，在其向有癥狀的多發性骨髓瘤轉變時，觀察到骨髓中18F-FDG攝取普遍增加，半定量指標及動力學參數也顯著增加；且在治療成功后，骨髓中18F-FDG彌散攝取、半定量及定量參數都顯示出明顯的緩解［35］。在評估動態掃描對接受大劑量化療和自體干細胞移植的多發性骨髓瘤患者預后意義方面，研究發現骨髓SUVmax＞4.0，血液體積分數＞0.001，K3＞0.038和Ki＞0.015以及多發性骨髓瘤病變SUVmax＞6.8，都與更短的無進展生存期相關［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 膠質母細胞瘤

膠質母細胞瘤是星形細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準治療方案，然而絕大多數膠質母細胞瘤患者會復發，預后差，5年生存率為5.6%［37-38］。因此，在膠質母細胞瘤中區分放射性誘導的壞死、復發或腫瘤殘留是極其重要又具有難度的一項任務。有學者利用30 min 動態18FFDG PET掃描提取TAC曲線，利用動力學建模計算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行鑒別，發現動態18F-FDG PET檢查有助于區分膠質母細胞瘤轉移、復發和治療引起的腦組織改變，從而更好地指導下一步的治療［39］。

2.7 軟組織肉瘤

軟組織肉瘤是一種異質性結締組織腫瘤，通常發生在四肢，發病率低但惡性程度較高，預后差。根治性手術與放療相結合，是治療的主要手段，并且術前有效化療有助于腫瘤成功切除，因此準確評估化療反應尤為重要［40］。有研究應用常規靜態及動態18F-FDG PET/CT掃描定量分析軟組織肉瘤患者對帕唑帕尼的化療反應，結果顯示半定量指標SUV（平均值和最大值）在化療前后不存在統計學差異，而動力學分析顯示K1顯著降低，這種減少可被認為是軟組織肉瘤對帕唑帕尼反應的標志，并可能是由于其抗血管生成作用所致［40］。有研究應用動態18F-FDG PET/CT評估31名軟組織肉瘤患者對依托泊苷、異環磷酰胺和阿霉素的新輔助化療反應，結果顯示SUVmax結合Ki可以將準確性從58%提高到83%，且特異性及陽性預測值均可達90%以上［41］。另一項評估軟組織肉瘤對鹽酸阿霉素和異環磷酰胺化療反應的研究發現SUVmean結合K1可以將敏感度和特異性分別提高至80%和93.3%［42］。因此，動態18F-FDG PET/CT掃描可以作為評估新輔助或姑息化療后組織病理學反應和無進展生存期的強力預測因子。

3 小結與展望

動態18F-FDG PET/CT掃描可以準確地定量18FFDG攝取，已在多種惡性腫瘤中成功應用，包括肺癌、乳腺癌、胰腺癌、淋巴瘤、骨髓瘤等，并證實動力學掃描參數在這些疾病中診斷、鑒別診斷、評估治療反應及預后的價值要優于常規靜態顯像的視覺及半定量分析。然而，動態18F-FDG PET/CT檢查存在掃描時間長、參數分析復雜及儀器設備等條件限制，仍難以在臨床常規開展。近年來，越來越多的研究人員已意識到動態18FFDG PET/CT掃描潛在價值。因此，隨著較短時間采集協議的應用、輸入函數的無創獲得、動態參數分析軟件的開發、具有擴展軸向視野PET/CT掃描儀的問世，將有助于推動動態18F-FDG PET/CT的廣泛應用，補充傳統成像提供的信息，提高核醫學醫生的診斷確定性，并為臨床醫生提供更多關于預后及治療反應的有價信息。目前，關于動態18F-FDG PET/CT的研究仍然有限，未來還需更大量試驗驗證及發現其優勢所在。