18F-PSMA-1007 PET/CT 与 18F-FDG PET/CT 对前列腺癌骨转移的诊断价值比较

丁婷婷, 郝珊瑚, 王治国, 张文文, 张国旭

(北部战区总医院核医学科, 辽宁 沈阳 110016)

前列腺癌是指发生在前列腺的上皮性恶性肿瘤。按世界卫生组织2018年统计,在世界范围内,前列腺癌发病率在男性所有恶性肿瘤中位居第二[1]。我国前列腺癌新发病例中确诊为临床局限型患者的比例仅占30%,余者均为局部晚期或远处转移,这些患者无法接受根治性治疗且预后较差[2]。如何在早期发现前列腺癌并判断前列腺癌的恶性程度,尤其是在术前对前列腺癌的临床分期、远处转移尤其是骨转移进行诊断,对确定患者的个性化诊疗方案、改善预后、提高生存质量有重要的临床意义。目前尚缺乏有效的评估手段。

18F-脱氧葡萄糖(FDG)是目前应用较广泛的肿瘤正电子发射断层显像/计算机体层摄影(PET/CT)显像剂,然而前列腺癌原发灶及转移灶对前列腺特异性膜抗原(PSMA)的摄取值高于18F-FDG,靶本比值高[3]。PSMA称为谷氨酸羧肽酶Ⅱ(GCP)[4]、N-乙酰基-L天冬酰胺-L-谷氨酸肽酶(NAALADase Ⅰ)及叶酸水解酶(FOLH1),于1987年在转移性前列腺癌细胞系中发现[5]。PSMA在低分化、激素难治性和转移性前列腺癌中高表达[6]。PSMA是前列腺癌的特异性靶点,对前列腺癌诊断及治疗具有极高的特异性,2012年PSMA分子探针首次成功用于前列腺癌患者的PET/CT显像[7],显像机制主要是其在前列腺癌细胞膜表面高表达。PSMA并非局限于前列腺癌的临床应用,研究证实PSMA在炎症新生血管的内皮细胞广泛表达[8],在其他肿瘤新生血管中也存在表达[9-10]。王道英等[11]研究证实,18F-PSMA-1007 PET/CT对于前列腺癌病灶及淋巴结转移灶的检出率均高于18F-FDG PET/CT。

本研究回顾性分析2020年12月至2022年12月北部战区总医院核医学科收治的30例男性前列腺癌患者的临床资料,比较18F-PSMA-1007 PET/CT、18F-FDG PET/CT对前列腺癌骨转移诊断的差异。

1 资料与方法

1.1 临床资料

回顾性分析2020年12月至2022年12月北部战区总医院核医学科收治的30例男性前列腺癌患者的临床资料,年龄55～89岁,平均年龄(71.80±9.27)岁。纳入标准: ① 经病理穿刺活检确诊为前列腺癌且未经任何治疗者;② 患者分别完成18F-PSMA-1007 PET/CT和18F-FDG PET/CT显像检查,且两项检查间隔时间不超过2周;③ 患者状态良好,影像资料齐全,同期收集患者Gleason评分和行PET/CT检查前1个月内的血清前列腺特异性抗原(PSA)水平;④ 未合并其他恶性肿瘤或肝肾疾病者。本研究经医院伦理委员会批准(伦理号YL2021-07),所有患者均签署知情同意书。本研究符合2013年修订的《赫尔辛基宣言》的要求。

排除标准: ① 肝肾功能不全者;② 无法获得手术、病理结果;③ 合并骨病或其他恶性病变者;④ 患者拒绝配合检查或检查前已进行治疗。

1.2 图像采集

所有患者先行18F-PSMA-1007 PET/CT显像,然后行18F-FDG PET/CT显像。两种显像扫描仪均采用美国GE Discovery 710.PET/CT,18F同位素由美国GE公司医用回旋加速器制备,PSMA-1007、FDG由德国ABX公司提供,放射化学纯度均>95%。

1.2.118F-PSMA-1007 PET/CT显像 低剂量CT扫描管电压为120 kV,自动管电流为180～300 mA,厚度为3.75 mm,层间隔为3.27 mm,采集的矩阵为512×512,螺距为1.375。PET扫描前,按体质量静脉注射18F-PSMA-1007 0.12～0.15 mCi/kg,药物注射1 h后行PET/CT扫描。患者将双手向上举起,双手臂贴近耳部,呼吸平稳,进行体部扫描,体部采集时间为3 min/床位;后将双手放下贴近身体两侧,进行头部扫描,头部采集时间为5 min/床位,完成全身PET扫描,共8～9个床位,采用衰减校正及迭代法对PET图像进行重建,形成冠状、横断、矢状面图像及三维投影图像。

1.2.218F-FDG PET/CT显像 低剂量CT扫描管电压为120 kV,管电流为80 mA,厚度为3.75 mm,层间隔为3.27 mm,采集的矩阵为192×192,螺距为1.375。注射显像剂前,患者常规禁食6 h以上,血糖<6.7 mmol/L。PET扫描前,按体质量静脉注射18F-FDG 0.12～0.15 mCi/kg,药物注射50 min后行PET/CT扫描。患者将双手向上举起,双手臂贴近耳部,呼吸平稳,进行体部扫描,体部采集时间为2 min/床位;后将双手放下贴近身体两侧,进行头部扫描,头部采集时间为5 min/床位,完成全身PET扫描,共8～9个床位,采用衰减校正及迭代法对PET图像进行重建,形成冠状、横断、矢状面图像及三维投影图像。

1.3 图像分析

18F-PSMA-1007 PET/CT和18F-FDG PET/CT显像的检查结果均由2名经验丰富的核医学科医师独立阅片,其中1名为副高职称以上,对图像进行双盲诊断,意见不统一时科室集体讨论达成一致。PET图像上前列腺内见结节状或团块状放射性异常浓聚灶,CT图像上存在形态学改变则可确定为阳性病灶;PET图像上骨病灶尤其是中轴骨出现放射性摄取异常增高灶,可为孤立性、多发性或广泛性分布,同机CT扫描伴成骨性或溶骨性骨质改变,则确定为阳性病灶。采用感兴趣区方法对肿瘤放射性摄取进行半定量分析,结果以最大标准摄取值(SUVmax)表示。

1.4 组织学检查

以前列腺病灶穿刺活检或根治性前列腺癌切除术标本的病理诊断结果为金标准。病理结果由经验丰富的病理医师报告,按照国际泌尿病理学协会组织病理学检查(ISUP)2014 Gleason评分指南进行。

1.5 统计学方法

应用SPSS 22.0软件、R语言和易侕软件进行数据分析,计数资料以例数和百分数表示,组间比较采用配对χ2检验。采用加权Kappa检验分析2名医师诊断结果的一致性,Kappa系数>0.80为一致性好,0.61～0.80为一致性较好,0.41～0.60为一致性中等。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 患者的一般临床特征

30例患者中经前列腺穿刺活检病理证实22例,手术切除后病理证实8例。30例前列腺癌患者的血清PSA值变化差异较大(5.20～207.00 ng/mL),平均值为(39.56±46.42)ng/mL。Gleason评分:6分4例(13.33%),7分19例(63.33%),8分3例(10.00%),9分4例(13.33%)。前列腺癌骨转移共计185个病灶,其中骨盆44个,脊柱41个,胸骨5个,肋骨60个,四肢骨35个。未出现排尿改变7例(23.60%),单独出现排尿困难10例(33.33%),排尿困难、血尿同时出现2例(6.67%),排尿困难、血尿、尿失禁同时出现11例(36.70%)。前列腺癌病理类型表现为腺癌27例(90.00%),鳞状细胞癌2例(6.70%),移行癌1例(3.30%)。

2.2 两种显像方法对前列腺癌原发病灶、骨转移灶诊断效能的比较

经病理、其他检查(包括超声、CT、MR、全身骨扫描等)手段及后期临床随访综合评估,最终确定阳性病灶215个,其中前列腺癌原发病灶30个,骨转移灶185个,阴性(即良性的)病灶10个。在18F-PSMA-1007 PET/CT中,30例患者共发现真阳性病灶205个(前列腺病灶29个、骨转移病灶176个),真阴性病灶7个(前列腺病灶1个、骨转移病灶6个);经过随访发现3个骨转移病灶为假阳性,10个骨转移病灶为假阴性。18F-FDG PET/CT中发现真阳性病灶180个(前列腺病灶26个、骨转移病灶154个),真阴性病灶4个(骨转移灶4个);经过随访发现6个病灶(前列腺病灶2个、骨转移灶4个)为假阳性,35个病灶(前列腺病灶2个、骨转移灶33个)为假阴性。18F-PSMA-1007 PET/CT显像对于前列腺癌骨转移灶的诊断效能均高于18F-FDG PET/CT显像,在敏感度和阴性预测值方面的差异均有统计学意义(P<0.05),见表1。两种方法检查同一患者的典型图像见图1。

患者,男,64岁,Gleason评分7分,PSA为11.75 ng/mL。A:18F-PSMA-1007 PET/CT显像提示前列腺体积增大,前列腺中央部及双侧外周带区PSMA摄取异常浓聚,SUVmax为11.7;B:18F-FDG PET/CT显像提示前列腺左侧外周带区FDG摄取异常浓聚,SUVmax为5.3;C:18F-PSMA-1007 PET/CT显像提示胸椎椎体多发放射性摄取增高灶,SUVmax为9.0;D:18F-FDG PET/CT显示胸椎椎体放射性摄取未见异常图1 18F-PSMA-1007 PET/CT及18F-FDG PET/CT显像

表1 两种检查方法对前列腺癌骨转移灶检出的诊断效能比较

2.3 两种显像方法对前列腺癌原发病灶、骨转移灶的诊断价值比较

将18F-PSMA-1007 PET/CT前列腺癌原发病灶、骨转移灶SUVmax值进行ROC曲线分析,曲线下面积分别为0.88、0.96,其SUVmax最佳截断值为6.4、4.3。将18F-FDG PET/CT前列腺癌原发灶、骨转移病灶SUVmax值进行ROC曲线分析,曲线下面积为0.81、0.93,其SUVmax最佳截断值为5.5、4.9。见图2。

图2 18F-PSMA-1007 PET/CT和18F-FDG PET/CT前列腺癌原发灶(A)及骨转移灶(B)SUVmax的ROC曲线

2.4 一致性分析

两名医师单独对18F-PSMA-1007 PET/CT显像诊断前列腺癌原发病灶Kappa系数为0.69(P<0.05),对18F-PSMA-1007 PET/CT显像诊断骨转移病灶Kappa系数为0.45(P<0.05)。

3 讨论

本研究结果显示18F-PSMA-1007 PET/CT显像对于前列腺癌骨转移灶的诊断效能均高于18F-FDG PET/CT显像,两者在敏感度、阴性预测值、诊断符合率的差异均有统计学意义,18F-PSMA-1007 PET/CT显像更易发现多发骨转移病灶。这与王道英等[11]、王淼等[12]、李曾等[13]研究结果类似。这可能由以下原因解释:首先,PSMA是一种Ⅱ型跨膜结合的糖蛋白,天然存在于前列腺上皮细胞中,在前列腺癌细胞中高表达100～1 000倍[14]。其次,PSMA基因位于11号染色体的短臂上,这是前列腺癌中不常见的缺失区域,当前列腺癌发生恶性转化时,PSMA表达增加[15-18]。该分子具有独特的三部分结构,包括一个胞外区(707个氨基酸)、一个跨膜区(24个氨基酸)和一个胞内区(19个氨基酸)。由于95%的分子是胞外分子,PSMA很容易与抗体或低分子配体结合[19-20]。PSMA在前列腺癌细胞(原发性肿瘤和转移瘤)过表达,在良性前列腺组织中低表达,因而18F-PSMA-1007 PET/CT成为检测和定位前列腺癌的有前景的技术。

将18F-PSMA-1007 PET/CT前列腺癌原发病灶、骨转移灶SUVmax值进行ROC曲线分析,曲线下面积分别为0.88、0.96,其SUVmax最佳截断值为6.4、4.3。将18F-FDG PET/CT前列腺癌原发灶、骨转移病灶SUVmax值进行ROC曲线分析,曲线下面积为0.81、0.93,其SUVmax最佳截断值为5.5、4.9。另外,本研究中两名医师单独对18F-PSMA-1007 PET/CT显像诊断前列腺癌原发病灶Kappa系数为0.69,诊断骨转移病灶Kappa系数为0.45(P均<0.05),结果说明两名医师对18F-PSMA-1007 PET/CT的诊断一致性较好。以上结果提示18F-PSMA-1007 PET/CT在前列腺癌病灶及骨转移灶中的诊断价值优于18F-FDG PET/CT。这与王一宁等[21]研究显示的68Ga-PSMA PET/CT在前列腺癌中的应用较18F-FDG PET/CT更有优势的结果一致。但本研究中18F-PSMA-1007 PET/CT依然存在假阳性3例,如骨骼炎症与退行性变等,部分前列腺癌或骨转移病灶存在18F-PSMA-1007 PET/CT低摄取或不摄取的情况,导致结果判断为假阴性10例,需结合MR、PET-MR或其他检查及临床随访进一步验证。2020年欧洲泌尿外科学会(European Association of Urology,EAU)[22]指南已经推荐将PSMA-PET/CT应用于前列腺癌术后生化复发患者(强推荐)。此外也推荐对于PSA持续大于0.2 ng/mL的前列腺癌患者,需提供PSMA-PET/CT扫描以排除转移性疾病(弱推荐)。Tsechelidis等[23]研究证实PSMA PET/CT对于远处病变检测以及CT或骨扫描中可疑或未确定病变的确诊起着至关重要的作用。

本研究用两种不同显像剂对同一患者显像进行对照研究,结果表明18F-PSMA-1007 PET/CT更具有诊断优势。18F-PSMA-1007 PET/CT显像很大程度上降低了漏诊率,弥补了18F-FDG PET/CT诊断的假阴性缺点。研究表明PSMA-1007主要经胆道系统排泄,膀胱低摄取是其主要显像优势[23]。18F标记较传统68Ga标记的PSMA显像剂而言,具有更长的半衰期,更有利于放射性药物的储存、运输且具有延迟显像、空间分辨率高、肿瘤细胞摄取高等优点。因此,结合既往研究及本研究结果,18F-PSMA-1007 PET/CT是原发性前列腺癌骨转移良好的诊断工具,对前列腺骨转移诊断的特异度及准确性均高于18F-FDG PET/CT。本研究纳入标准较严格,患者需同期行两种检查,两种检查间隔时间不能过长,而且每例患者均要求临床资料完整,导致样本数量较少,所得结论仍然需要进一步探索研究。