18F-FDG PET-CT在肺结核诊断中的研究进展

韩 雪 李亚明 李雪娜

(中国医科大学附属第一医院核医学科，沈阳 110001)

结核病一直是发展中国家成年人的主要死因。中国是世界上结核病负担最重的国家之一，肺结核结节在临床上越来越多见。18F-脱氧葡萄糖(fluorine-18 fluorodeoxyglucose，18F-FDG)正电子发射计算机体层显像(positron emission tomography/computed tomography，PET-CT)检查在肿瘤患者的诊断及治疗等方面已得到越来越多的应用［1］。18F-FDG不是肿瘤特异性的示踪剂，一些良性病变，尤其是与感染或炎性反应有关的病变，对葡萄糖的摄取与代谢也增高［2-4］。18F-FDG PET-CT显像肺结核病灶呈阳性表现是肺结节良恶性鉴别诊断中最常遇到的问题［5-7］。

1 PET-CT 的成像原理［8］

PET是一种探测放射性核素标记的示踪剂在体内分布定量信息的无创检查方法。它通过探测器接收正电子核素在体内发生湮灭时发出的方向相反和能量相等的γ光子，再经计算机重建成像，从而得到体内示踪剂分布图像。目前用于PET的正电子发射性核素有11C、13N、15O、18F等。早在 1931年 Warburg等首先报道恶性肿瘤组织中普遍存在肿瘤细胞分裂增生加快，肿瘤细胞内的葡萄糖及氨基酸代谢率明显增加，代谢水平明显高于正常细胞，这一结论现已被体外及活体实验所证实。葡萄糖转运蛋白将葡萄糖转运到细胞内。恶性肿瘤细胞有一个重要的生物学特性:由于肿瘤细胞表面的葡萄糖转运蛋白数量增加，细胞内促进糖分解的己糖激酶和磷酸果糖激酶水平提高，肿瘤细胞葡萄糖代谢率提高。18F-FDG是葡萄糖类似物，具有和葡萄糖相同的进入细胞途径和方式，在己糖激酶的作用下被磷酸化生成6-磷酸-FDG，由于肿瘤细胞中缺乏磷酸酶，18F-FDG难以参与进一步代谢而被滞留在细胞内，并随时间在肿瘤细胞内明显积聚，病灶部位呈放射性浓聚影像，且浓聚程度与细胞内葡萄糖的代谢水平高低呈正相关，这就是PET显像的分子生物学基础。

近年来发展起来的多功能分子成像系统PETCT，集合了PET和CT的优点，同时弥补了CT定性困难和PET对病灶进行精确定位困难、图像分辨率差的缺陷，实现了解剖结构信息与代谢信息的同机融合影像，不仅对病灶进行定性，同时还给病灶进行定位，极大地提高了诊断效能和准确性，为确定治疗方案提供决策依据，还能为手术、放疗提供精确的生物靶区定位信息，具有极高的诊断效能和临床应用价值。

2 肺结核的基本病理变化

结核杆菌在机体内引起的病变属于特殊性炎性反应，结核病的病理变化虽具有一般炎性反应的渗出、坏死和增生多种基本变化［9］，但其特殊性的变化往往同时存在，而且可互相转化。结核病的典型病理改变主要为结核结节、干酪样坏死伴空洞形成。

1)结核结节形成的机制为淋巴细胞的致敏和细胞吞噬作用的增强［9］，当被结核菌致敏的淋巴细胞再次遇到结核菌时，即释放出一系列的淋巴因子包括巨噬细胞移动抑制因子、巨噬细胞激活因子等，使巨噬细胞聚集在细菌周围，吞噬并杀灭细菌，并变为上皮细胞和朗汉斯巨细胞，最终形成结核结节，使病变局限化。

2)干酪样坏死形成的机制主要为结核菌中含有大量蛋白分解酶，同时也含有作为其抑制剂的多量脂质。其次是结核菌及其代谢产物对机体产生变态反应，具有变态反应的人再次接触结核菌时，致敏的淋巴细胞就释放出炎性因子、淋巴细胞毒等，使局部病灶出现渗出炎性反应，并导致干酪样坏死。

3)空洞形成的机制主要为肺内干酪性坏死灶经由支气管引流所致，肺结核空洞病变的形成通常认为与感染细菌数、毒力及机体免疫力有关［10］，近年来研究［11］显示空洞病变的形成还可能与基因变异有关。典型的空洞壁分层，内层为干酪样坏死物质，中层为结核性肉芽组织，外层为纤维组织。

318 F-FDG(18F-FDG)PET-CT在肺结核诊断中的进展

PET-CT显像与结核活动性有关。国外曾报道［12］24例炎性感染性疾病摄取18F-FDG的病例，得出了PET-CT显像有利于检查各种各样的微生物感染，以及估价病灶的活性。

葡萄糖转运蛋白(facilitative glucose transporter，Glut)是介导细胞葡萄糖摄取的主要载体，其中葡萄糖转运蛋白-1(Glut-1)、葡萄糖转运蛋白-3(Glut-3)与葡萄糖有较高的亲和性，与代谢密切相关［13］。研究显示Glut-1、Glut-3大都在巨噬细胞、淋巴细胞、粒细胞等炎性反应细胞膜及细胞核表达，这些炎性反应细胞代谢旺盛，对葡萄糖需求增高，因而表达Glut-1、Glut-3增多，转移葡萄糖效率增加，从而摄取更多18FFDG，最终导致部分肺结核等良性病变 PET显影［14-15］。肺结核病灶含有大量的类上皮细胞、淋巴细胞核朗格汉斯细胞，因此18F-FDG摄取可以很高［16］。吴涛等［17］报道15例PET-CT假阳性的肺结核患者(SUV＞2.5)均处于结核活动期，病例切片显示病变内有大量未分化成纤维细胞、巨噬细胞、中性粒细胞浸润。Goo等［3］报道了10例结核球，9例有18F-FDG摄取，作者认为结核18F-FDG摄取可作为结核活动的一个标志。赵军等［18］回顾性分析了2 6例结核病患者的18F-FDG PET图像，结果22例可见18F-FDG摄取，4例陈旧性肺结核患者未见18F-FDG摄取，作者认为18FFDG摄取与结核活动性有关。

结核病灶是否浓聚18F-FDG与PPD试验值的大小有关［19］。PPD试验是用来检查机体对结核杆菌抗原过敏反应强弱的指标。机体对PPD的反应是TD(CD4+)细胞介导的Ⅳ型(迟发型)变态反应。当PPD值高时，过敏反应强，肉芽肿性病变浓聚18F-FDG增多;当PPD值低时，过敏反应弱，肉芽肿性病变浓聚18FFDG较少。所以结核病灶浓聚18F-FDG与PPD有关。

Kim等［20］用双时相FDG PET显像对肺结核病变进行研究发现:ΔSUVmax［ΔSUVmax=(SUVmaxD —SUVmaxE)×100%］。在活动性结核中高于非活动性结核，并且有统计学意义。作者认为ΔSUVmax是预测结核活动性的一个潜在指标。赵军等［21］也报道，双时相显像时，结核及炎性肉芽肿延迟显像SUV可增加，且增加幅度可类似恶性病变。但这造成了与恶性肿瘤鉴别困难。因18F-FDG是一种非特异性的示踪剂，研究人员试图使用其他示踪剂，以提高PET-CT对肺结节良恶性鉴别诊断的准确性。磁共振波谱分析实验表明:肿瘤细胞中的卵磷脂含量增高，与肿瘤细胞比较，正常组织的胆碱代谢水平较低，甚至很难探测到;而卵磷脂的前体是胆碱，表明肿瘤组织的胆碱需求量增加，这为肿瘤的胆碱PET显像提供了理论基础［22-23］。Toshihiko 等［24］应用18F-FDG 和11C-Choline联合显像，对肺癌和肺结核进行研究发现:当结节直径＞1.5cm时，肺癌18F-FDG及11C-Choline的SUV均高，肺结核18F-FDG的 SUV高而11C-Choline的 SUV低，因此，当18F-FDG和胆碱的SUV都高时，肺癌的可能性大;当18F-FDG的SUV高而胆碱的SUV低时，结核可能性大。18F-FLT是胸腺嘧啶核苷的衍生物，能够反映肿瘤增生特性，可用于肿瘤良恶性的鉴别诊断。国内的研究表明:18F-FDG联合18F-FLT应用，可以提高肺结节良恶性鉴别的准确率［25-28］。国外一些研究也表明，18F-FLT从细胞增生代谢的角度可以增加PET肿瘤显像的特异性［29］，有助于炎性反应和肿瘤的鉴别，从而对临床诊治决策提供更好的指导和帮助［30］。但是，目前国内外研究较少并存在争议［31］。

4 LPO与SOD的测定对肺结核诊断中的作用

脂质过氧化物(Lipoperoxide，LPO)是自由基损伤机体的产物，在一定程度上反映了体内自由基的多少。超氧化物歧化酶(superoxidase dismutase，SOD)是人体天然的自由基清除酶，反映了体内抗自由基的能力。胡系伟等［32］对95例肺癌及肺结核患者血中LPO及SOD水平进行了测定。肺癌组患者血中SOD水平较正常水平明显下降，而LPO则增高。肺结核组患者血中SOD水平与LPO水平均较正常明显增高。同时肺结核组血中SOD水平与LPO水平均较肺癌组明显升高，作者认为肺结核与肺癌患者SOD与LPO水平反应的不一致，可能是因为SOD与LPO参与不同疾病的发病机制不一样所致，在肺结核时，氧自由基主要是为了杀灭入侵的病原菌，同时由于反应过度也可能产生组织损伤这一不良反应。刘金伟等［33］对60例肺癌及肺结核患者BALF中的SOD浓度进行测定，研究表明两者SOD含量浓度存在差异，肺结核患者淋巴细胞内SOD含量浓度明显高于肺癌患者，并且SOD浓度含量在不同病程的肺结核也各不相同，其SOD水平随肺结核病情变化而变化，可见SOD不仅能反应疾病的类型对病变良恶性进行鉴别，也能反应疾病的严重程度。迄今为止，已从哺乳动物体内分离出3种SOD:铜/锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、锰超氧化物歧化酶(Mn-SOD)及铁超氧化物歧化酶(Fe-SOD)，各自具有不同的生物化学及分子特性。其中Cu/Zn-SOD是一类含有Cu及Zn原子的二聚体，存在于特定细胞的基质内，约占SOD含量的90%［34］。

5 结语

综上所述，近年来应用18F-FDG PET-CT对肺结核的活动性判断及肺部病变良恶性鉴别虽取得进展，但由于示踪剂18F-FDG的非特异性，在临床上应用18FFDG PET-CT诊断肺结核及病变良恶性鉴别仍有局限性。而结核结节与恶性肿瘤的鉴别诊断对于指导临床治疗又起着至关重要的作用，会大大改善恶性肿瘤患者的预后以及减少肺结核患者因手术带来的痛苦，并且避免医疗资源的浪费。应从肺结核的组织病理学方面入手对其进行深入研究，为其在临床中的应用提供更多依据，使18F-FDG PET-CT在肺部病变良恶性鉴别诊断中拥有更广阔的前景。

［1］Collins B T，Lowe V J，Dumpy F R.Initial evaluation of pulmonary abnormalities:CT-guided needle aspiration biopsy and fluoride-18 fluorodeoxyglucose positron emission tomography correlations［J］.Diagn Cytopathol，2000，22(2):92-96.

［2］Bakheet S M，Saleem M，Powel J，et al.F-18 fluorodeoxyglucose chest uptake in lung inflammation and infection［J］.Clin Nucl Med，2000，25(4):273-278.

［3］Goo J M，Im J G，Do K H，et al.Pulmonary tuberculoma evaluated by means of FDG PET:findings in 10 cases［J］.Radiology，2000，216(1):117-121.

［4］汪涛，孙玉鹗，田嘉禾，等.肺肉芽肿性炎症FDG摄取特点初步研究［J］.中华胸心血管外科杂志，2003，19(2):95-97.

［5］林祥通.关于FDG PET临床应用的几点意见［J］.中华核医学杂志，2002，22(3):133-136.

［6］屈婉莹，周前.提高PET显像在肺癌诊治中的应用水平［J］.中华核医学杂志，2003，23(1):527.

［7］丁虹，赵军.PET临床病例精选［M］.香港:雅艺出版设计公司，2002·12214.

［8］Bruzzi J F，Munden R F.PET-CT imaging of lung cancer［J］.J Thorac Imaging，2006，21(2):123-136.

［9］屠德华.肺结核的诊断［J］.中国全科医学，2001，4(9):678.

［10］邹芳春.初治空洞肺结核54例临床分析［J］.中国防痨杂志，2005，27(3):155.

［11］Hebe T， Jinua Y. Polymorphisma， susceptibility and clinical features of tuberculosis［J］.J Infect，2003，46(4):215-216.

［12］Ichiya Y，Kawabata Y，Sasaki M，et al.FDG-PET in infectious lesions:The detection and assessment of lesion activity［J］.Ann Nucl Med.1999，10(2):185-191.

［13］Burant C F，Bell G I.Mammalian facilitative glucose transporters:evidence for similar substrate recognition sites in functionally monomeric proteins［J］.Biochemistry，1992，31(42):10141-10420.

［14］Davis S L，Nuermberger E L，Um P K，et al.Noninvasive pulmonary 18F-2-fluoro-deoxy-D-glucose positron emission tomography correlates with bactericidal activity of tuberculosis drug treatment［J］.Antimicrob Agents Chemother，2009，53(11):1478-1488.

［15］Rogers S，Macheda M L，Docherty S E，et al.Identification of a novel glucose transporter-like protein-GLUT-12［J］.Am J Physiol Endocrinol Metab，2002，282(3):733-738.

［16］刘瑛，吴宁，邹霜梅，等.误诊为周围型肺癌的肺结核18FFDG PET-CT表现［J］.癌症进展，2012，10(3):306-312.

［17］吴涛，杨康，熊刚，等.肺良性病变的PET-CT显像及其与葡萄糖转运蛋白的关系［J］.重庆医学，2011，40(12):1174-1176.

［18］赵军，林祥通，管一晖，等.结核病18F-FDG PET图像表现的多样性［J］.中华核医学杂志，2003，23(增):37-39.

［19］刘进军，苗积生.肺结核18F-FDG符合线路显像研究［J］.上海医学影像杂志，2001，10(3):177-178.

［20］Kim I J，Lee J S，Kim S J，et al.Double-phase18F-FDG PET-CT for determination of pulmonary tuberculoma activity.Eur J Nucl Med Mol Imaging，2008，35(4):808-814.

［21］赵军，林祥通，管一晖，等.双时相PET显像在肺良恶性病变鉴别诊断中的应用［J］.中华核医学杂志，2003，1(23):8-10.

［22］张冀翔，石文君，韩云，等.18F-FFDG PET-CT及CT诊断细支气管肺泡癌的价值［J］.中国医科大学学报，2010，39(9):764-766.

［23］王天禄，李光，宋颢秋，等.PET-CT对非小细胞肺癌三维适形放疗中治疗计划参数的影响［J］.中华肿瘤防治杂志，2012，19(4):284-286，291.

［24］Toshihiko H，Noboru K，Tsuneo S，et al.Uptake Rates of18F-FDG and11C-Choline in lung cancer and pulmonary tuberculosis［J］.Chest，2003，124(3):893-901.

［25］Buck A K，Halter G，Schirrmeisler H，et al.Imaging proliferation in lung tumors with PET:18F-FLT versus18F-FDG［J］.J Nucl Med，2003，44(9):1426-1431.

［26］谭业颖，田嘉禾，张锦明，等.18F-FLT PET显像诊断肺单发结节及评价细胞增殖的价值［J］.中华核医学杂志，2007，27(2):65-70.

［27］马黎明，田嘉禾，杨小丰，等.18F-FDG和18F-FLT PETCT诊断肺结节影响因素的多中心临床研究［J］.中国医学影像学杂志，2009，17(1):19-21.

［28］冯惠茹，田嘉禾，杨小丰，等.18F-FDG和18F-FLT PETCT显像在肺结节治疗决策中的作用［J］.军医进修学院学报，2010，31(7):643-644.

［29］Yap C S，Czernin J，Fishbein M C，et al.Evaluation of thoracic tumor with18F-fluorothymidine and18F-fluorodeoxyglucose positron emission tomography［J］.Chest，2006，129(2):393-401.

［30］Yamamoto Y，Nishiyama Y，Kimura N，et al.Comparison of(18)F-FLT PET and(18)F-FDG PET for preoperative staging in non-small cell lung cancer［J］.Eur J Nucl Med Mol Imaging，2008，35(2):236-245.

［31］Shon IH，O’doherty MJ，Maiscey MN.Positron emission tomography in lung cancer［J］.Semin Nucl Med，2010，32(4):240-271.

［32］胡系伟，代碧琼.肺癌、肺结核患者血中LPO、SOD测定的临床意义［J］.贵州医药，2003，27(8):690-691.

［33］刘金伟，金关甫，孙海光，等.细胞膜脂质流动性和超氧化物歧化酶在肺结核和肺癌鉴别诊断中的应用［J］.中华结核和呼吸杂志，2007，20(5):307-310.

［34］Wang C L，Cao J W，Wang Y R，et al.Study progress of Cu/Zn superoxide dismutase-from gene to function［J］.Prog Mod Biomed，2008，8(5):940-943.