18F-FDG和18F-FMISO PET/CT显像评价甘氨双唑钠对鼻咽癌的放射增敏作用的研究

朱书田，徐慧琴，陈灯运，汪 会，余文静

鼻咽癌发病率在我国一直较高，在南方的发病率高于北方。鼻咽癌一般缺乏明显症状，自己很难发现，一般出现症状到医院检查时，大多数可能已到晚期。由于鼻咽解剖位置隐蔽，检查时很容易漏诊，同时鼻咽癌的早期症状不明显，所以容易被人忽视，从而延误诊断和治疗，因此必须提高警惕性。鼻咽癌一般病理类型主要为非角化型未分化癌，因此一直被公认的治疗方法是放射治疗，但是部分患者在进行正规的根治性放射治疗或综合放化疗后，仍有较大比例的患者出现复发，肿瘤组织内乏氧细胞的存在是影响放疗疗效的主要因素之一，是实体瘤放疗普遍存在的问题。乏氧细胞对辐射的抵抗作用被认为是对放射治疗效果影响和肿瘤复发的主要因素之一[1-2]。国内多项临床研究证实放射增敏剂甘氨双唑钠可增强鼻咽癌放疗疗效，其本身几乎无治疗肿瘤作用，但对乏氧细胞有放射增敏效果，且毒副作用小，在肺癌、鼻咽癌、食道癌等肿瘤中均具有一定的放射增敏作用[3-4]。与常规使用的临床预后性变量评价疗效相比较，该研究的特点在于以18F-FDG和18F-FMISO作为显像剂，采用我国自行研制的放射增敏剂甘氨双唑钠，对鼻咽癌放射增敏治疗前后肿瘤内部乏氧组织的改变进行PET/CT显像，通过PET/CT确定乏氧细胞层，并动态、连续地观察乏氧程度及乏氧状态的改变，将为进一步利用功能分子影像指导肿瘤放射增敏治疗及预测预后提供一个良好的影像学评价方法。

1 材料与方法

1.1病例资料收集2017年1月～2018年3月于安徽医科大学第一附属医院经病理确诊的鼻咽癌首程根治性放射治疗后局部复发的患者40例，其中男23例，女17例，年龄33～72(52.88±12.62)岁，根据第八版AJCC/国际抗癌联合会(UICC)标准分期为Ⅰ～Ⅱ期，随机分为对照组(单纯放疗)和实验组(加用甘氨双唑钠放疗增敏)。排除标准：确诊为鼻咽癌复发后已行放疗或化疗；或者伴有影响患者签署知情同意书的心理疾患。

1.2治疗和用药方法采用常规分割外照射治疗方案，放疗分割剂量为2 Gy/次，5次/周，累积照射剂量60 Gy。实验组：将注射用甘氨双唑钠(希美纳，广东莱泰制药)800 mg/m2用100 ml生理盐水稀释溶解，于放疗前30 min内完成静脉滴注，3次/周，放射治疗期间按隔日1次，给药后1 h内行常规分割外照射治疗。对照组没有经过甘氨双唑钠处理，行单纯放疗。

1.3PET/CT显像所有入选患者治疗前1周内进行鼻咽及颈部18F-FDG PET/CT、18F-FMISO PET/CT检查,18F-FDG和18F-FMISO PET/CT检查相隔1 d。对照组及实验组放疗2周后再分别行18F-FDG和18F-FMISO PET/CT检查，判断乏氧状态及增敏疗效。

1.4操作方法18F-FDG显像需空腹6 h以上，18F-FMISO PET/CT检查前，患者无需空腹，按照5.55 MBq/kg静脉注射。注射18F-FDG后1 h采集图像，注射18F-FMISO后4 h采集图像，先行64排螺旋CT扫描，管电流110 mA，管电压120 kV，螺距0.8，层厚5 mm，进行全身扫描，然后进行PET显像，采用3D模式采集，1 min/床位，将采集数据经重建后分别获得PET、CT、PET/CT融合图像。

1.5数据处理对采集所得数据用低剂量CT作衰减校正、迭代重建得到PET图像，层厚5 mm将图像数据传入syngo MultiModality工作站，得到鼻咽癌的CT、PET及PET/CT融合图像，CT图像准确选取肿瘤最大切面，在PET图像上勾画肿瘤边缘，取放射性浓聚比较均匀的部位，勾画感兴趣区(ROI)，测定其标准摄取值(SUV)；在肿瘤最大层面包括肿瘤截面积的2/3以上，并避开肿瘤边缘和坏死区，取其最大值测量肿瘤SUVmax；肌肉取同层面颈后肌肉，计算肿瘤/肌肉SUVmax比值(TMR)。在18F-FMISO 图像上采用阈值勾画方式自动勾画肿瘤内TMR>1.3的感兴趣区域，该感兴趣区域为乏氧区，该体积为乏氧体积(hypoxia volume,HV)。所有病例影像资料均经2名有经验的PET/CT主治医师独立阅片，详细记录每组数据。

1.6评价方法通过PET/CT显像结果评价放射增敏剂影像学诊断价值将18F-FDG 和18F-FMISO PET/CT图像及各项参数进行分析，分别观察病灶SUVmax的大小、肿瘤乏氧体积和坏死程度的改变，为使用PET/CT显像动态、连续地观察放射增敏剂治疗前后肿瘤乏氧状态提供依据，从而评价18F-FDG和18F-FMISO PET/CT显像对放射增敏疗效的诊断价值。

2 结果

2.118F-FDG对单纯放疗、放疗增敏的疗效评价18F-FDG显像对照组放疗后TMR值相较于放疗前明显降低，差异有统计学意义(t=7.047，P<0.01)；实验组放疗后TMR值相较于放疗前明显降低，差异有统计学意义(t=7.707，P<0.01)，18F-FDG显像放疗后实验组TMR值相较于对照组显像TMR值稍降低，但差异无统计学意义(t=1.81，P>0.05)，见表1。

2.218F-FMISO对单纯放疗、放疗增敏的疗效评价18F-FMISO显像对照组放疗后TMR值相较于放疗前降低，差异有统计学意义(t=7.356，P<0.01)；实验组放疗后TMR值相较于放疗前降低，差异也具有统计学意义(t=10.759，P<0.01)；18F-FMISO显像放疗后甘氨双唑钠实验组TMR值低于对照组显像TMR值，差异有统计学意义(t=3.747，P<0.01)，见表2。

2.318F-FMISO乏氧体积在单纯放疗、放疗增敏中的变化对照组放疗后HV值较放疗前降低，差异有统计学意义(t=8.643，P<0.01)；实验组放疗后HV值相比于放疗前降低，差异有统计学意义(t=10.468，P<0.01)；肿瘤乏氧体积降低幅度实验组放疗后HV值高于对照组显像HV值，差异有统计学意义(t=26，P<0.05)，见表3。

表1 18F-FDG对单纯放疗、放疗增敏的疗效评价

与对照组比较：*P>0.05

表2 18F-FMISO对单纯放疗、放疗增敏的疗效评价

与对照组比较：*P<0.01

图1 甘氨双唑钠放疗增敏组放疗前后CT及PET/CT显像

A：放疗前18F-FDG PET/CT图像；B：放疗增敏后18F-FDG PET/CT图像；C：放疗前18F-FMISO PET/CT图像；D：放疗增敏后18F-FMISO PET/CT图像

表3 18F-FMISO乏氧体积在单纯放疗、放疗增敏中的变化

ΔHV表示体积差值；与对照组比较：*P<0.05

2.4甘氨双唑钠放疗增敏组放疗前后CT及PET/CT显像放疗前18F-FDG CT及PET/CT融合图像左侧鼻咽部软组织肿块，肿瘤边界欠清，PET观察左侧鼻咽部放射性摄取异常增高(图1A)；患者行甘氨双唑钠放疗增敏后行18F-FDG CT及PET/CT融合图像，左侧鼻咽部软组织肿块明显缩小，左侧鼻咽部放射性摄取明显减低，但代谢仍有增高(图1B)；患者放疗前行18F-FDG显像后一天行18F-FMISO CT及PET/CT融合图像，左侧鼻咽部软组织肿块放射性摄取增高(图1C)；患者行甘氨双唑钠放疗增敏后进行局部鼻咽部18F-FMISO CT及PET/CT融合图像，左侧鼻咽部代谢减低，乏氧体积缩小(图1D)。

3 讨论

肿瘤内大多数氧合较好的细胞对射线较为敏感，因此用大剂量的放射线单次照射肿瘤，大多数肿瘤内对放射敏感的氧合较好的细胞将被杀死，大多数存活的细胞为乏氧细胞，因此乏氧区域的评估对于患者治疗预后及复发有明显意义。利用PET非侵袭性技术可评估肿瘤的乏氧能力和肿瘤内有活性的区域，能对微电极检测不到的深部损伤进行研究，且可通过连续的扫描反映治疗效果[5]，从而指导进一步的治疗并评估预后。甘氨双唑钠作为一种乏氧细胞增敏剂，其机制是能将受损分子上的电子转移，使放射线所引起的肿瘤细胞的损伤固定于细胞核内并且可以对肿瘤细胞中受损因子的修复进行抑制，从而可以提高放射线对肿瘤细胞的杀灭作用[6-7]。因此甘氨双唑钠可以将肿瘤内的乏氧细胞对放射线的敏感性提高，具有增敏作用，在以放射治疗为主的鼻咽癌中应用能起到增敏效果。

在本研究中主要采用肿瘤与肌肉SUVmax比值TMR评价乏氧，有以下几个优点：SUVmax是可靠的定量评价指标，主观性较小；18F-FMISO中肿瘤组织与正常组织的对比度相比18F-FDG较低，所以采用正常组织的比值进行评价。临床研究表明，TMR与氧微电极的测量结果更接近，且在一般情况下，影响肌肉摄取的因素如血糖、肌肉运动等对18F-FMISO中肌肉的摄取情况影响较小[8]。

18F-FMISO是一种硝基咪唑类的化合物，其硝基基团在体内经过酶作用后可以形成一种有活性阴性离子，氧分压正常时该阴离子可以很快被再氧合，但氧分压低的乏氧细胞中，该阴离子无法再氧合，并与细胞内大分子物质结合滞留在乏氧细胞中[9]，对于乏氧细胞的亲和力比正常氧含量细胞高出很多，18F-FMISO PET/CT可评价头颈部肿瘤细胞乏氧的程度, 并对头颈部鳞癌的预后评估有一定价值[10]，与18F-FDG相比能较真实地反映肿瘤内乏氧的情况。18F-FDG 是目前唯一通过FDA批准的可用于临床肿瘤PET显像的示踪剂，已经被广泛应用于各种肿瘤的诊断、分期、指导治疗、疗效评价及预后判断[11-12]。18F-FDG可以很好地评价患者治疗的效果，在放疗后病灶SUVmax、TMR降低明显，而18F-FDG显像对于对照组显像以及实验组显像TMR值变化不大(t=1.81，P>0.05),因此18F-FDG对于评估放疗增敏疗效及预后意义并不是很高。然而18F-FMISO对于对照组显像以及实验组显像却凸显出了差异(t=3.747，P<0.01)，并且在使用放射增敏剂后肿瘤乏氧体积缩小程度较对照组明显(t=26，P<0.05)。因此18F-FMISO可以很好地评价对鼻咽癌单纯放疗及甘氨双唑钠增敏放疗后的差异，18F-FMISO的摄取与部分基因的表达均呈正相关性，可同时对活体肿瘤进行乏氧及增殖的可视化监测，可提供有效的肿瘤增殖显像[13-14]，国内多项临床研究证实放射增敏剂甘氨双唑钠可增强鼻咽癌放疗疗效[15]，从而提高治疗效果，18F-FMISO很好地评价放疗增敏剂提高肿瘤内乏氧细胞的放射敏感性，因此在对于具有乏氧抵抗的肿瘤放疗前后进行18F-FMISO PET /CT 显像，可以观察到肿瘤细胞的乏氧信息及代谢情况，为临床制定合理的治疗方案提供依据，也可以对放疗疗效预测有一定价值。本研究依然存在不足之处，实验中鼻咽癌患者疗效评估有待进行长期随访，从而观察放疗增敏与单纯放疗的远期死亡率及复发率，仍需在以后的实验中进一步探索。