动态18F-FDG PET/CT显像在恶性肿瘤中的研究进展

孔 冉，宾 莉，李玉娜，翁 娜，王 旭

1滨州医学院附属医院核医学科，山东 滨州 256600；2滨州医学院，山东 滨州256600

常规静态18F-FDG PET/CT扫描是临床最常用的显像方式，它能够反映与临床结果直接相关的预后因素，包括最大标准化摄取值（SUVmax）、代谢肿瘤体积及总病变糖酵解等［1］。标准化摄取率已被认为能够克服标准化摄取值（SUV）的大多数缺点，并可以作为葡糖糖净摄取率（Ki）的优越替代物［2］。然而这些指标都是从后期的静态图像中所获取，不能准确反映肿瘤的代谢过程。动态18F-FDG PET/CT扫描是指从注射示踪剂后立即开始数据采集，根据扫描过程中的分帧生成时间活性曲线（TAC），通过动力学建模提取动力学参数，如K1-K4、Ki和葡萄糖代谢率，其能够避免摄取动力学、注药-显像时间、BMI等因素影响，精确度优于SUV，可达到对肿瘤代谢的定量评估。因此，关于动态18F-FDG PET/CT的研究逐步增多，本文将动态18F-FDG PET/CT显像不同肿瘤中的应用进展予以综述。

1 动态18F-FDG PET/CT显像局限性及简化方案

首先，动态18F-FDG PET/CT检查需要长时间采集，一般为60 min，在此过程中患者可能会活动造成运动伪影，并且长时间扫描在繁忙的临床工作中难以开展。为了克服这种局限性，有学者对20名原发性肺癌患者的对比研究中显示30 min动态18F-FDG PET采集可获得与标准60 min成像方案基本相同的动力学参数［3］。部分研究在常规静态18F-FDG PET/CT扫描基础上附加较短时动态采集，如16、20 min的多床位扫描或5 min的单床位扫描，结果表明所有的动力学参数都可以通过短时的动态采集数据可靠地估算出来，从而实现动力学参数的量化［4-5］。因此，短时动态采集的可行性为临床动态18F-FDG PET/CT开展奠定了基础。

其次，动力学建模需要血浆TAC作为输入函数，理论上需要动脉血采样，并因其高度准确性而被视为金标准，但它在常规临床实践中存在一定的风险［6］。为了克服这一困难，已经开发了一些替代方法，如：动脉化静脉血采样、IDIF、PBIF、图像分割方法等无创方法［7］。其中以第二种方法最为常用，大多数研究利用左心室和主动脉血池来获取IDIF［8］，从升主动脉获取IDIF，已被确定与动脉取样结果相关性最强，具体方法是在PET图像上选取合适的感兴趣体积，并将其复制到每个时间帧，从而得到输入函数的TAC曲线［9］。

再者，动态18F-FDG PET/CT扫描需要动力学建模及专用的评估软件获取动力学参数，房室模型是动态成像的标准方法，通过三分室模型可以提取动力学参数K1-K4，从而计算Ki（Ki=K1K2/K2+K3）［8］。Patlak分析通常被认为是所有动力学模型中的金标准，它根据肿瘤TAC、示踪剂动力学模型和血浆葡萄糖水平计算Ki值，Patlak图忽略了去磷酸化过程（即K4），并通过图形数据的线性拟合来表示Ki，因此它计算简单，更容易生成参数图像［10］。目前已有工作站配备动力学专用软件，使数据分析变得更加简便、可行。部分研究发现在没有动力学模型分析的情况下，以列表模式进行动态18F-FDG PET/CT扫描可能是预测肿瘤良恶性的简单工具，也有部分研究获益于TAC曲线模式分析［11-13］。

新一代具有扩展轴向视野的PET/CT扫描仪的出现允许对整个身体进行动态采集，从而简化目标区域的选择［14］，有研究通过全身18F-FDG PET扫描研究了健康人群器官中18F-FDG的动力学指标，发现不同器官的动力学速率和葡糖糖代谢率存在差异，该研究中确定了正常器官动力学指标的范围，对今后动态18F-FDG PET/CT研究具有一定的参考意义［15］。

2 动态18F-FDG PET/CT显像在恶性肿瘤中的应用

2.1 肺癌

在全球范围内，肺癌发病率和死亡率都极高并呈上升趋势，对人群健康和生命构成严重威胁，早期诊断及治疗是改善5年生存率的关键。常规低剂量CT筛查能降低20%的肺癌死亡率，但由于其特异性较低，可能会带来大量不必要有创检查及额外并发症［16］。常规18FFDG PET/CT显像可以为我们提供解剖及代谢信息，已成为诊断肺癌的重要方法之一。然而，18F-FDG并不是恶性肿瘤的特异性显像剂，肉芽肿性病变及活动性炎症均可造成假阳性结果，常规扫描的单点测量并不能准确反映肿瘤的代谢信息，因此关于动态18F-FDG PET/CT扫描的研究逐步增多。有学者通过15 min18F-FDG PET/CT动态扫描发现肺恶性肿瘤的TAC呈持续上升趋势，而肺炎呈下降趋势，良性肺结节与正常肺组织的TAC曲线相似［16］，这也与另一研究结论［8］相一致。另有研究发现恶性及肉芽肿性肺结节的SUVmax无显著差异，而Ki可以准确地区分肉芽肿性结节与恶性结节以及非肉芽肿良性结节与恶性结节，Ki联合葡萄糖代谢率可以将诊断肺结节的特异性提高至90%［17］。综上，动态18F-FDG PET/CT显像有助于良恶性肺结节的鉴别诊断，提高核医学医生的诊断准确性。

此外，动态研究发现Ki可以比SUV更敏感地识别早期转移性淋巴结［18］，对于一些SUV无法准确识别的疑似转移，动态18F-FDG PET/CT扫描可以为我们提高更多的信息。在动态18F-FDG PET/CT扫描筛查肺结节方面，有学者发现，选择合适的开始扫描时间及扫描持续时间，运用常规剂量的10%，即1mCi18F-FDG，动态PET/CT扫描就能以高于90%的敏感度和特异性区分LDCT检测到而不确定性质的肺结节［16］。但此为模拟试验，尚有待进一步的研究。

2.2 乳腺癌

乳腺癌为女性最常见的癌症，且发病率呈上升趋势。根据受体表达情况，将其分为4种分子分型，包括Luminal A 型、Luminal B 型、HER-2过表达型和三阴型，为乳腺癌靶向治疗提供了依据［19］。研究发现SUV与乳腺癌组织学类型、生物学亚型、分级和增殖率等临床病理特征具有很强相关性［20-21］，尽管如此，SUV的静态性质可能会对分期及反应评估的结果造成偏差。有研究证明了动态18F-FDG PET/CT扫描的动力学参数与乳腺癌病理之间的相关性，即激素受体（ER和/或PR）阴性患者的Ki和葡萄糖代谢率明显高于激素受体阳性患者［22］。此外，与激素受体阳性相比，PR阴性、三阴型和HR-/HER2+亚型显示具有较高的K3，差异具有统计学意义。

肿瘤血流和代谢是表征侵袭性至关重要的参数，但在乳腺癌患者中经常存在血流-代谢不匹配［23］。靶向抗血管生成的成功治疗增加了对肿瘤灌注参数和血管生成成像的需求，CD34和CD105抗体免疫组织化学染色可用于评价肿瘤血管形成情况［24］。15O显像是评估灌注的金标准，但半衰期只有2 min，限制了其临床应用［25］。研究发现从首过18F-FDG PET显像计算出的血流量与15O-H20测量的肿瘤灌注有极好的相关性［26］。有学者采用2 min动态扫描，单室动力学模型计算血流，结果显示肿瘤血流量与CD34和CD105的表达之间存在显著的相关性［27］。广泛的血管生成可促进癌症转移，可解释另一研究发现［28］，即有淋巴结转移的肿瘤灌注明显较高，而肿瘤代谢没有显著差异。有研究发现Ki值在治疗前后ROC曲线分析优于SUV［29］，因此，动态力学扫描参数不仅可以反映肿瘤的病理特征及侵袭性，还可以作为评估治疗反应的潜在生物标志物。

2.3 胰腺癌

胰腺癌起病隐匿，当出现黄疸、腹痛、消瘦等症状时通常已处于疾病晚期状态，进展迅速，预后极差。18FFDG PET/CT在胰腺癌分期、检测转移、疗效监测及预后评估等方面发挥了重要作用［30］。然而，手术前确定胰腺癌的侵袭性仍然是一项临床挑战。有研究应用动力学扫描参数评估原发胰腺癌患者的肿瘤侵袭性及生存率，研究发现无论是不可切除的还是手术后的患者，对于局限性胰腺癌患者生存期，Ki都是唯一具有统计学意义的变量，可以进一步指导治疗方案的制定［31］。关于胰腺癌18F-FDG PET/CT动态研究有限，但18F-FDG动力学的绝对定量是一种无创性表征肿瘤侵袭性的潜在工具，在未来有望应用到新诊断胰腺癌患者个体化治疗的预后评分中。

2.4 淋巴瘤

淋巴瘤是起源于淋巴结及淋巴组织的恶性肿瘤，根据病理学特点，主要分为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成像已成熟应用于淋巴瘤患者的诊断、分期、疗效评估、治疗指导、复发检测及预后评估［32］。一项前瞻性研究分析了淋巴瘤在动态18F-FDG PET/CT扫描中的摄取模式，并通过对每个动态阶段SUVmax和滞留指数的半定量分析，研究了动态18F-FDG PET/CT对淋巴瘤的鉴别诊断能力及临床病理鉴别的最佳时期［12］，发现早期动态阶段的SUVmax和RI-SUVdyn可作为区分侵袭性和惰性非霍奇金淋巴瘤的预测指标，并表明SUVmax在动态第2（15～25 min）和第3阶段（25～35 min）的诊断能力与早期1 h和延迟2 h的PET/CT扫描相当。因此，只需15～25 min的一次扫描，就可以获得与常规60 min检查方案相同的诊断准确性，缩短患者的等待时间。且研究提出，关于淋巴瘤的动态18F-FDG PET/CT研究应致力于预测淋巴瘤的组织学转化及选择合适活检区域，以避免侵入性和重复性的活检，并在转化早期做出准确诊断。

2.5 骨髓瘤

多发性骨髓瘤是第2常见血液系统恶性肿瘤，仅次于非霍奇金淋巴瘤，约占肿瘤疾病的1%，其特征是骨髓内异常浆细胞增多。动态18F-FDG PET/CT在评估多发性骨髓瘤侵袭性、治疗反应及预后方面具有一定的价值。骨髓浆细胞浸润率是恶性肿瘤的主要病理生理学事件，检测10%或更多的浆细胞浸润是多发性骨髓瘤3个必需诊断标准之一［33］。有学者研究了骨髓瘤患者盆腔骨髓浆细胞浸润率与动力学参数的相关性，结果显示骨髓浆细胞浸润率与SUVmean、SUVmax、K1、Ki和分形维数显著相关（P＜0.01）［34］。有研究报告了1例关于动态18F-FDG PET/CT定量监测冒烟型骨髓瘤患者的个案，在其向有症状的多发性骨髓瘤转变时，观察到骨髓中18F-FDG摄取普遍增加，半定量指标及动力学参数也显著增加；且在治疗成功后，骨髓中18F-FDG弥散摄取、半定量及定量参数都显示出明显的缓解［35］。在评估动态扫描对接受大剂量化疗和自体干细胞移植的多发性骨髓瘤患者预后意义方面，研究发现骨髓SUVmax＞4.0，血液体积分数＞0.001，K3＞0.038和Ki＞0.015以及多发性骨髓瘤病变SUVmax＞6.8，都与更短的无进展生存期相关［36］，此外，骨髓SUV、K1及Ki的降低都可以反映病情的缓解情况，以确定最大限度受益于治疗的患者。

2.6 胶质母细胞瘤

胶质母细胞瘤是星形细胞肿瘤中恶性程度最高的肿瘤，最大范围切除并辅以放化疗是目前该疾病的标准治疗方案，然而绝大多数胶质母细胞瘤患者会复发，预后差，5年生存率为5.6%［37-38］。因此，在胶质母细胞瘤中区分放射性诱导的坏死、复发或肿瘤残留是极其重要又具有难度的一项任务。有学者利用30 min 动态18FFDG PET扫描提取TAC曲线，利用动力学建模计算Ki值和Ki比率，并利用小波变换算法提取组织TAC的早期变化特征以此进行鉴别，发现动态18F-FDG PET检查有助于区分胶质母细胞瘤转移、复发和治疗引起的脑组织改变，从而更好地指导下一步的治疗［39］。

2.7 软组织肉瘤

软组织肉瘤是一种异质性结缔组织肿瘤，通常发生在四肢，发病率低但恶性程度较高，预后差。根治性手术与放疗相结合，是治疗的主要手段，并且术前有效化疗有助于肿瘤成功切除，因此准确评估化疗反应尤为重要［40］。有研究应用常规静态及动态18F-FDG PET/CT扫描定量分析软组织肉瘤患者对帕唑帕尼的化疗反应，结果显示半定量指标SUV（平均值和最大值）在化疗前后不存在统计学差异，而动力学分析显示K1显著降低，这种减少可被认为是软组织肉瘤对帕唑帕尼反应的标志，并可能是由于其抗血管生成作用所致［40］。有研究应用动态18F-FDG PET/CT评估31名软组织肉瘤患者对依托泊苷、异环磷酰胺和阿霉素的新辅助化疗反应，结果显示SUVmax结合Ki可以将准确性从58%提高到83%，且特异性及阳性预测值均可达90%以上［41］。另一项评估软组织肉瘤对盐酸阿霉素和异环磷酰胺化疗反应的研究发现SUVmean结合K1可以将敏感度和特异性分别提高至80%和93.3%［42］。因此，动态18F-FDG PET/CT扫描可以作为评估新辅助或姑息化疗后组织病理学反应和无进展生存期的强力预测因子。

3 小结与展望

动态18F-FDG PET/CT扫描可以准确地定量18FFDG摄取，已在多种恶性肿瘤中成功应用，包括肺癌、乳腺癌、胰腺癌、淋巴瘤、骨髓瘤等，并证实动力学扫描参数在这些疾病中诊断、鉴别诊断、评估治疗反应及预后的价值要优于常规静态显像的视觉及半定量分析。然而，动态18F-FDG PET/CT检查存在扫描时间长、参数分析复杂及仪器设备等条件限制，仍难以在临床常规开展。近年来，越来越多的研究人员已意识到动态18FFDG PET/CT扫描潜在价值。因此，随着较短时间采集协议的应用、输入函数的无创获得、动态参数分析软件的开发、具有扩展轴向视野PET/CT扫描仪的问世，将有助于推动动态18F-FDG PET/CT的广泛应用，补充传统成像提供的信息，提高核医学医生的诊断确定性，并为临床医生提供更多关于预后及治疗反应的有价信息。目前，关于动态18F-FDG PET/CT的研究仍然有限，未来还需更大量试验验证及发现其优势所在。