非小细胞肺癌18F-FDG PET/CT半定量参数与Ki-67表达的相关性和预后价值

刘芳廷,李俊灏,朱瑾成,陈心怡,杨桂芬

0 引 言

肺癌在全世界范围内是第二常见,且致死率最高的癌症[1]。《中国癌症登记年度报告》指出,在中国城市及农村肿瘤发病率中肺癌均位居第一[2]。其中非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer, NSCLC)约占全部肺癌的3/4,而鳞癌和腺癌是最常见的肺癌亚型[3-4]。虽然随着治疗手段的进展,肺癌患者的5年生存率有所提高,但我国肺癌患者的5年生存率仍低于20%[5]。氟[18F]-氟代脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)正电子发射断层成像/计算机断层成像(positron emission tomography/computer tomography,PET/CT)是目前针对肺癌诊断、分期、放疗靶区勾画、疗效评估及预后评估的最佳检查方式之一[6-7]。该法不仅可测量肿瘤体积,且可对肿瘤进行功能成像。Ki-67是一种人体内的细胞核蛋白,可作为检测细胞增殖速度的客观量化指标,且越来越多地用于判断癌症患者的预后[8-9]。已有大量研究证实,Ki-67高表达与乳腺癌[10]、前列腺癌[11]、甲状腺癌[12]等多种恶性肿瘤的不良预后相关;但Ki-67在肺癌及不同病理亚型中的预后价值尚无定论。同时,Ki-67免疫组化的分析样本需要通过有创检查获取。由于穿刺仅可获取局部病变组织,导致其准确性存在偏差。18F-FDG PET/CT半定量参数最大标准化摄取值(maximum standard uptake value,SUVmax)和肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume,MTV)是在分子水平衡量肿瘤葡萄糖代谢情况的指标。对于SUVmax、MTV以及Ki-67之间的相关性及其在NSCLC患者预后价值的探讨具有重要意义。本研究旨在分析NSCLC及其病理亚型腺癌、鳞癌中SUVmax、MTV与细胞增殖指数Ki-67的相关性,评估18F-FDG PET/CT成像检测肿瘤细胞增殖的能力,以及SUVmax、MTV、Ki-67在NSCLC患者预后评估中的价值。

1 资料与方法

1.1 研究对象回顾性分析2021年4月至2022年4月于我院核医学科行全身18F-FDG PET/CT扫描且发现肺部肿瘤的153例患者临床资料。纳入标准:肺部病变进行穿刺或手术病理确诊为NSCLC的患者。排除标准:①未进行Ki-67免疫组化检测;②数据图像资料丢失。最终纳入研究对象116例。

1.2仪器与方法所有患者图像采集均使用GE公司的Discovery710型PET/CT显像仪,18F-FDG注射剂来自南京江源安迪科正电子研发有限公司,每批药物的放射化学纯度≥90%。检查方法:所有患者在检测前禁食6～8 h,并测量身高、体重及空腹血糖,控制血糖在8.0 mmol/L以下,静脉注射18F-FDG 3.7～6.66 MBq/kg,饮水500～1000 mL,安静休息40～60 min后排空膀胱,再饮水300～500 mL使胃充盈,行全身PET/CT显像。扫描范围从颅顶至双侧股骨上段(一般7～8个床位),采集包括CT扫描和PET扫描,CT扫描参数:管电压120 kV,有效管电流140 mAs,层厚及层间隔为3.75 mm,PET采集方式为三维采集,2 min/床位,用迭代重建法对校正后图像进行重建,获得横断、矢状、冠状面CT、PET及两者融合图像。

1.3图像分析采集后的图像均传输到GE discovery ADW 4.6 图像后处理工作站进行处理。采用半自动勾画法对肺部病变进行定位和勾画,对勾画不满意处进行手动调整。整个病灶的勾画过程由2名具有5年以上工作经验的核医学医师完成。在勾画完毕后该软件会自动对病灶进行计算分析,取得病灶SUVmax及MTV。

1.4Ki-67检测方法Ki-67表达通过标准的免疫组化检测方法进行。采用Max Vision二步检测法检测Ki-67抗体,于显微镜(400倍)下观察Ki-67阳性细胞数目,根据Ki-67是否≥50%分为高表达组和低表达组。

1.5随访通过病历记录、电话回访对所有入组患者的预后情况进行随访。根据患者预后情况将其分为进展组和无进展组。将死亡、病灶增大或转移灶增多者定义为病情进展;将术后无异常、病灶缩小或转移灶减少的患者定义为病情无进展;将无后续病历记录,同时电话回访失败3次及以上的患者定义为失访。

2 结 果

2.1 一般资料116例患者中,男78例、女38例,年龄42～89岁,平均(58.2±13.2)岁。肺部病变组织学类型中:腺癌72例,占比62.1%;鳞癌44例,占比37.9%。最终共收集98例患者获得随访结果,18例患者失访。随访中位时间为9(6,13)个月。本组病例中进展组32例,其中死亡患者6例,病灶增大或转移灶增多的患者26例;无进展组66例,其中病灶缩小或转移灶减少的患者30例,手术后至随访时间截止无明显异常的患者36例。

2.2腺癌、鳞癌患者Ki-67、SUVmax和MTV的比较116例患者中,Ki-67平均表达值为(37.2±23.1)%,SUVmax为(12.65±6.84),MTV为(4.99±3.93) cm3。鳞癌组患者Ki-67表达值高于腺癌组[(51.8±18.4)%vs(28.3±21.1)%,t= 6.098,P<0.001);且Ki-67高表达的患者占比更多(61.4%vs27.8%,P<0.001)。另外,鳞癌组患者SUVmax(15.19±5.75)、MTV[(6.26±4.47)cm3]均高于腺癌组[(11.09±7.02)、(4.22±3.37)cm3],差异均有统计学意义。

2.3SUVmax、MTV与Ki-67的相关性本研究结果显示,NSCLC患者Ki-67表达与SUVmax呈中度相关(r=0.572,P<0.001),与MTV呈弱相关(r=0.390,P<0.001)。腺癌组SUVmax与Ki-67呈中度相关(r=0.592,P<0.001),MTV与Ki-67呈弱相关(r=0.383,P<0.001),见图1。而鳞癌组SUVmax及MTV与Ki-67的相关性均无统计学意义(P>0.05)。不同病理类型肺癌患者PET/CT图像见图2。

a:NSCLC中SUVmax值与Ki-67的相关性;b:NSCLC中MTV与Ki-67的相关性;c:腺癌中SUVmax值与Ki-67的相关性;d:腺癌中MTV与Ki-67的相关性图 1 SUVmax、MTV与Ki-67的相关性分析散点图Figure 1 Scatter plots of correlation analysis among SUVmax, MTV and Ki-67

a:肺腺癌患者,男,67岁,病变位于右肺上叶,SUVmax为19.51,MTV为11.63 cm3,Ki-67表达值为70%;b:肺鳞癌患者,男,59岁,病变位于左肺上叶,SUVmax为24.37,MTV为16.32 cm3,Ki-67表达值为30%图 2 不同病理类型肺癌患者的PET/CT图像Figure 2 PET/CT images of lung cancer patients with different pathological types

2.4Ki-67、SUVmax、MTV与患者预后的分析98例随访患者中,Ki-67的平均表达值为(37.5±22.9)%;SUVmax平均值为12.72±6.35,MTV平均值为(4.84±3.93)cm3。病变进展组患者SUVmax表达值明显高于无进展组,差异具有统计学意义(P=0.024)。在随访的病例中,Ki-67和MTV组间差异无统计学意义(P=0.128、P=0.064)。见表1。

表 1 疾病进展组与无进展组患者Ki-67、SUVmax及MTV的比较Table 1 Comparison of Ki-67, SUVmax and MTV between two groups

单变量分析显示,SUVmax与肿瘤进展相关(OR=1.081,P=0.028)。根据临床经验,将SUVmax、MTV、Ki-67及病理类型纳入多变量分析,结果显示SUVmax升高是肿瘤进展的独立危险因素(OR=1.081,P=0.028),而MTV、Ki-67及病理类型与预后无显著关系(P均>0.05)。见表2。

表 2 NSCLC疾病进展的单因素分析与多因素分析Table 2 Regressive analysis of the disease progressive of NSCLC

3 讨 论

Ki-67作为一种与细胞增殖密切相关的细胞核蛋白,在细胞增殖周期的G1、S、G2和M期均有表达,当细胞快速增殖时Ki-67表达会相应增高。Ki-67指数越高提示肿瘤恶性程度越高[13]。因此,Ki-67指数为肿瘤的增殖能力提供了一种客观量化的方法,并在许多癌症中得到应用,常作为评估癌症预后的指标[14]。Ki-67检测需要通过穿刺或手术切除取得的病理样本来进行,是一种有创性的检查,可能会导致出血、感染、肿瘤细胞扩散等并发症;而且穿刺只能获取局部的病变组织,不能全面地评估肿瘤整体。因此,探索无创性的方法评估NSCLC的增殖能力对肺癌患者具有重要意义。

18F-FDG PET/CT显像能够无创地提供病灶的解剖学信息及功能学信息,在肺癌的应用价值已经得到高度认可[6-7]。临床上常规使用SUVmax、MTV对肿瘤糖代谢情况进行量化,SUVmax是衡量肿瘤葡萄糖代谢程度的半定量指标,MTV是测量有糖代谢活性的肿瘤体积的半定量指标。本研究拟探讨肿瘤代谢与增殖速度的相关性,分析SUVmax、MTV糖代谢指标活体检测肿瘤细胞增殖的能力,以及SUVmax、MTV、Ki-67在NSCLC患者预后判断中的价值。本研究结果显示,鳞癌组与腺癌组之间Ki-67表达、SUVmax及MTV均有差异,且鳞癌组高于腺癌组,这与之前的研究结果一致[15]。产生这种结果可能是因为鳞癌是鳞状上皮组织癌变,而腺癌是涎腺上皮发生癌变。鳞癌细胞中葡萄糖转运体-1的表达水平要高于腺癌,因此鳞癌细胞吸收代谢葡萄糖的能力要强于腺癌细胞,在18F-FDG PET/CT上反映为鳞癌的SUVmax高于腺癌[16];另外相比腺癌细胞,鳞癌细胞表面的细胞核增殖抗原表达水平更高,鳞癌细胞的倍增时间更短且增殖速度更快,肿瘤体积更大[16-17]。因此,鳞癌的Ki-67表达值更高;鳞癌肿瘤大且糖代谢活跃,所以MTV也更高。

本研究发现,NSCLC病灶的SUVmax与Ki-67表达水平呈中度相关,MTV与Ki-67表达水平呈弱相关。因为恶性肿瘤具有分裂增殖迅速、血供丰富等生物学特点,需要消耗大量的葡萄糖作为能量,肿瘤糖代谢速率明显高于正常组织,所以肿瘤的糖代谢在一定程度上与它的增殖速度相关[15,18-19]。SUVmax升高反映了肿瘤细胞代谢旺盛,增殖活跃。本研究中MTV与Ki-67表达水平呈弱相关,这与Ball 等[20]的研究结果一致,这可能是因为NSCLC的MTV越大,反映了肿瘤异常克隆源性细胞越多,肿瘤细胞增殖越快,但肿瘤对18F-FDG的摄取还受乏氧、肿瘤血供等其它因素影响,可能使得MTV与Ki-67呈弱相关。综上,增殖活跃的细胞具有更高的糖代谢功能,SUVmax与MTV在一定程度上能反映细胞增殖的速度。

NSCLC不同病理类型的分析中,肺腺癌Ki-67与SUVmax、MTV有相关性。前者相关系数高于肺癌总体的相关系数;而鳞癌Ki-67与SUVmax、MTV无明显相关性。这与薛丹丹等[21]研究结果一致。本研究中发现鳞癌的MTV较腺癌大,理论上肿瘤体积越大,可增殖的细胞越多,但肿瘤体积的增大是取决于细胞增殖与细胞凋亡速度的差异,两种癌细胞增殖速度与凋亡速度可能不同,可能造成了肺腺癌和鳞癌相关性结果的不同;也可能与鳞癌不受控制的快速生长导致血供不足,肿瘤更容易发生坏死有关;也可能与增殖通路在肺腺癌、鳞癌中发挥的作用不同有关。

在预后分析中,本研究发现进展组与无进展组患者SUVmax差异有统计学意义,且SUVmax增高是肿瘤进展的独立危险因素。目前多项研究已表明18F-FDG SUVmax是预测NSCLC预后的独立因子[22-23]。这与本研究结果一致。造成两组间SUVmax表达水平差异的原因是进展组肿瘤细胞增殖代谢速度更快,消耗葡萄糖更多,因而SUVmax值相对较高,而无进展组的肿瘤细胞增殖较缓慢,消耗葡萄糖相对较少,所以SUVmax值较低。肿瘤增殖越快,糖代谢越明显,病情进展,预后差,因此SUVmax可以作为预测NSCLC预后的独立因子。但是两组间Ki-67表达值、MTV的差异无统计学意义,对预后没有明显作用,这可能与纳入的病例数较少、随访时间较短、MTV的勾画误差、Ki-67计数判断误差等因素有关,另外患者的治疗方案、个体对治疗方案的敏感性差异也可能会导致研究结果的偏倚。

本研究还有不足之处。本研究为回顾性单中心研究,随访时间有限,且仅选取了NSCLC中占比最多的两种病理类型,即鳞癌及腺癌,未对其他病理类型肺癌进行分析;本研究选取了PET/CT中SUVmax及MTV两个参数探究其与Ki-67的相关性,并未对其他参数进行分析。以后需要开展前瞻性研究,进一步扩大样本量,纳入更多不同病理类型的肺癌,选定适合的治疗方案,延长随访时间,更全面地分析PET/CT参数,探究18F-FDG PET/CT在肺癌增殖程度评估及预后判断中的作用。

总之,在NSCLC,特别是在腺癌中,SUVmax、MTV与Ki-67具有相关性,SUVmax、MTV测定的糖代谢在一定程度上能反映肿瘤细胞增殖的速度。SUVmax升高是肺癌疾病进展的独立危险因素,肿瘤SUVmax对于NSCLC患者的预后具有预测价值。