PET/CT诊断孤立性肺病变研究进展

罗永军，周俊林

(1.兰州大学第二医院放射科，2.核医学科，甘肃 兰州 730030；3.兰州大学第二临床医学院，甘肃 兰州 730030；4.甘肃省医学影像重点实验室，甘肃 兰州 730030)

孤立性肺病变(solitary pulmonary lesion, SPL)种类较多，如肿瘤、炎性或结核性肉芽肿等[1-2]，常表现为非特异性的孤立性肺结节(solitary pulmonary nodules, SPN)[3-4]或肿块，早期鉴别其性质对指导临床治疗、改善预后等意义重大。各种影像学技术，如数字化X线摄影、CT、MRI、PET/CT等均可用于诊断SPL，人工智能及影像组学相关研究也日渐深入[5-9]。本文对PET/CT鉴别良、恶性SPL的现状及进展进行综述。

1 18F-FDG PET/CT常规显像诊断SPL

1.1 显像机制及方法 PET/CT结合CT解剖成像和PET功能成像，可在活体水平可视化细胞或分子的生物学过程，通常于静脉注射18F-FDG 50～60 min后进行扫描。正电子显像剂18F-FDG进入细胞后立即被己糖激酶磷酸化，成为氟(18F)-2-氟代脱氧-6-磷酸葡萄糖(18F-FDG-6-PO4)，不能进一步参与葡萄糖代谢而滞留于细胞内[10]，但其细胞转运及已糖激酶磷酸化过程与葡萄糖相同，故可准确反映体内葡萄糖代谢水平。

1.2 代谢参数及应用18F-FDG PET/CT的主要代谢参数有标准摄取值(standard uptake value, SUV)、肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume, MTV)和病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis, TLG)等。既往研究[11-12]以最大SUV(maximum SUV, SUVmax)≥2.5作为判断肺恶性病变的阈值， SUVmax<2时一般为良性，以4.39为SUVmax的阈值诊断肺恶性肿瘤的敏感度为93.6%，特异度为89.5%[12]，但部分良、恶性病变代谢水平相近，较难鉴别。18F-FDG是广谱显像剂，良、恶性病变均可摄取，且SUV受患者年龄、体质量、药物注射时间及扫描时间、采集参数及肿瘤类型等多种因素影响，故仅依靠SUVmax判断良、恶性SPL的价值有限。目前研究[13-15]多将MTV、TLG用于辅助评估肿瘤预后；而在诊断方面，恶性SPN的MTV、TLG随病灶直径及密度增加而增加，最大径<2 cm与≥2 cm的恶性SPN之间MTV存在显著差异，而其SUVmax差异无统计学意义[12]。

2 18F-FDG PET/CT延迟显像诊断SPL

2.1 双期显像18F-FDG在细胞内由己糖激酶磷酸化为18F-FDG-6-PO4后经糖酵解途径积聚，不能进入三羧酸循环进一步代谢；但葡萄糖-6-磷酸酶可代谢FDG。葡萄糖-6-磷酸酶在恶性肿瘤细胞内缺乏或水平较低，导致FDG随时间推移而在细胞内不断积聚；炎症细胞则含大量葡萄糖-6-磷酸酶，可代谢FGD[10]。基于上述原理，通过PET/CT双时相显像计算18F-FDG滞留指数(retention index, RI)可鉴别良、恶性SPL。目前对于RI鉴别良、恶性SPL的阈值尚无统一标准，且RI的鉴别效能有限。

以延迟显像鉴别良、恶性SPL的研究[2,10,16-17]较多，大部分延迟至注射18F-FDG后2 h，可提高肿瘤本底比(tumor-to-background ratio， TBR)，有助于显示病变，在一定程度上提高诊断敏感性和准确率。

既往研究[18-19]发现，在一些肉芽肿流行地区，双时相与单时相18F-FDG PET/CT扫描鉴别良、恶性SPN的效能相当，联合早期、延迟显像的SUVmax及RI可提高诊断准确率。但目前对双时相延迟显像的诊断效能及两次扫描时间点的选择尚未达成共识，尚需深入研究。

2.2 多期显像 刘军等[20]建立恶性肿瘤(接种wk256细胞)及炎症大鼠模型，于经静脉注射18F-FDG后20、40、60、80、100及120 min行PET/CT扫描，发现在显像期间，随时间延长，2组大鼠FDG摄取程度均逐渐增加，炎症组SUVmax于20～40 min时间段上升较明显，此后上升幅度低于肿瘤组。CHENG等[21]对45例疑诊肺恶性肿瘤患者行1～3 h 的18F-FDG PET/CT全身显像，发现以3 h延迟显像诊断准确率较高。

3 药物干预对18F-FDG PET/CT诊断SPL的影响

肿瘤及炎性细胞均可通过葡萄糖转运蛋白摄取18F-FDG。过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(peroxisome proliferator-activated receptor, PPAR-γ)与抗糖尿病药物噻唑烷二酮(thiazolidinedione, TZD)具有高度亲和力，二者结合后在脂肪生成和葡萄糖代谢中发挥调节及抗炎作用。

托格列酮、罗格列酮和吡格列酮均属TZD类药物[22-23]。KIM等[23-24]在体外实验中分别以罗格列酮、吡格列酮处理巨噬细胞和肿瘤细胞，结果显示，经罗格列酮干预后，巨噬细胞摄取18F-FDG减少约60%，肿瘤细胞摄取则增加约2倍；吡格列酮干预亦可增加肿瘤细胞对18F-FDG的摄取，巨噬细胞对18F-FDG的摄取趋于稳定或减低。目前有关药物干预对18F-FDG PET/CT诊断SPL影响的相关文献较少，有待进一步探讨。

4 18F-FDG PET/CT影像组学诊断SPL

影像组学是近年研究热点[25]。MIWA等[26]分析35例非小细胞肺癌与19例肺炎性结节的18F-FDG PET/CT资料，根据CT和PET图像计算靶结节的形态学分形维数(morphological fractal dimension， m-FD)、密度分形维数(density fractal dimension, d-FD)及SUVmax，结果显示SUVmax和d-FD的诊断效能均优于m-FD，且dFD优于SUVmax，提示m-FD与d-FD联合可提高诊断准确性。KAMIYA等[27]对比72枚肺恶性结节与21枚良性结节的密度直方图峰度和偏度，发现恶性结节峰度大于、偏度低于良性结节，有助于鉴别。

CHEN等[3]分别于注射18F-FDG后1、3 h采集 SPL患者的PET/CT图像，提取附近灰度色调差矩阵(neighbourhood grey tone difference matrix, NGTDM)的纹理特征，发现NGTDM纹理特征可作为恶性肿瘤预测因子，且基于3 h图像提取的NGTDM纹理特征的预测效果更佳。另有研究[28]观察202例接受18F-FDG PET/CT扫描的SPN患者，发现与SUVmax等经典参数相比，影像组学的诊断效能并未明显提升。

5 其他显像剂PET/CT检查诊断SPL

5.118F-氟脱氧胸苷18F-氟脱氧胸苷(18F-fluorodeoxythymidine,18F-FLT)为胸腺嘧啶类似物，在细胞内可被胸苷激酶-1磷酸化，不能通过参与合成脱氧核糖核酸而穿过细胞膜，故在细胞内滞留；依据细胞内18F-FLT滞留程度可判断细胞增殖情况，进而鉴别恶性肿瘤与炎性病变。病灶摄取18F-FLT与其己糖激酶活性及ATP水平等有关。肺部原发肿瘤摄取18F-FLT(敏感度为74%)通常低于18F-FDG(敏感度为94%)，但18F-FLT假阳性相对较低[29]，且18F-FDG联合18F-FLT的诊断效果更佳[30]。

5.2 L-3-18F-甲基酪氨酸 L-3-18F-甲基酪氨酸(18F-fluoro-α-methyl tyrosine,18F-FAMT)是一种氨基酸显像剂，由与非小细胞肺癌生长相关的L型氨基酸转运体介导摄取[31]，可用于诊断肺癌。ACHMAD等[32]采用荟萃分析对比观察18F-FAMT与18F-FDG诊断肿瘤的效能，结果显示18F-FAMT对恶性肿瘤的特异度高于18F-FDG，2种显像的诊断敏感度及对不同病理类型恶性肿瘤的诊断效能均相当。

5.311C-胆碱11C-胆碱(11C-choline,11C-CHO)是细胞膜磷脂合成的前体，参与合成细胞膜而最终存留于细胞内。肿瘤细胞分裂增殖极为活跃，需要大量胆碱作为原料合成磷脂酰胆碱。有学者[33]对28枚肺结节行18F-FDG PET/CT 1 h显像、2 h延迟显像及11C-CHO PET/CT检查，发现11C-CHO的诊断效能与18F-FDG 2 h延迟显像相近，联合应用11C-CHO、18F-FDG双时相及高分辨CT可提高SPN诊断灵敏度、特异度和准确率。

5.4 成纤维细胞激活蛋白 成纤维细胞激活蛋白(fibroblast activation protein, FAP)是一种Ⅱ型膜结合糖蛋白,在>90% 上皮癌相关成纤维细胞中过表达，纤维化、炎症等良性病变及一些正常组织中也有选择性表达[34]。现有68Ga标记的FAP抑制剂(FAP inhibitor, FAPI)分子探针，如68Ga-FAPI-2/4/46等[35]，可作为靶向FAP的新型广谱PET显像剂，在注射后短时间内肿瘤摄取可达高峰,不受血糖影响，肿瘤本底比高、脑部及肝脏摄取低，已用于诊断肺癌等多种肿瘤[36-37]；但68Ga的半衰期(68 min)短。GIESEL等[35]观察10例肺癌患者，发现以18F(半衰期110 min)标记的18F-FAPI-74较18F-FDG及18F标记的其他显像剂摄取程度高、图像对比好。未来FAPI有望广泛用于临床，以提高鉴别诊断良、恶性SPL的效能。目前与诊断肺癌相关的分子显像剂已有十余种[38]，但尚无肺癌特异性显像剂。

6 小结与展望

PET/CT可用于定性诊断SPL，但其对肺癌的诊断效能尚无定论。随着延迟显像及影像组学等的应用、新型分子探针的研发及联合显像方式的出现，PET/CT将为临床诊治SPL提供更多有价值的信息。