PET/CT在放射治疗中的应用价值

 摘要  PET/CT同机融合扫描是一种先进的影像诊断系统，临床研究证实较单纯CT或PET具有多方面的优势。现简要介绍PET/CT在恶性肿瘤患者放疗前计划的制定、放疗疗效的评价、放疗后复发或残留的鉴别以及放疗后预后的评估等方面研究进展。山东省肿瘤医院放疗科范廷勇

引言

PET/CT（positron emission tomography/computed tomography）同机融合扫描是一种先进的影像诊断系统，它可更精确地确定原发肿瘤、区域转移淋巴结以及远处转移病灶的位置和范围，对肿瘤放疗前治疗计划的制定、放疗疗效的评价、放疗后复发或残留的鉴别以及放疗后预后的评估等方面均具有重要作用。国内外许多学者已经对此作了大量的研究，现结合文献，综述如下。

1  PET/CT原理

PET/CT具有多层螺旋CT高空间分辨率、图像显示解剖结构清晰的特点；同时,具有PET的功能成像、灌注成像及时间、代谢四维成像的优势。一次扫描可获得PET与CT的融合图像，CT提供的解剖信息能够准确地与PET图像匹配，还同时为PET图像提供了一种快速而精确的衰减校正方法。它最为突出的特点是在精细的解剖层面上显示局部的组织功能，达到取长补短、信息互补的效果，而且可以进行影像比较，影像标准化，将功能性影像与解剖性影像结合在一起形成融合影像。

2　对放射治疗的影响

2.1　对治疗策略的影响

放射治疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一，治疗前对病灶准确的定性和定位，制定合理的治疗计划是提高疗效的关键。PET/CT一次扫描可完成全身检查，判断病灶的良恶性不仅依靠病灶的大小，更重要的是观察病灶内示踪剂的浓聚情况，在肿瘤组织定性和定位方面具有较高的准确性，可以对恶性肿瘤患者进行更精确的分期，进而制定更合理的治疗策略，降低患者的不当治疗比例。Bar-Shalom等[1]依据PET/CT影像对586个病灶中PET或增强CT可疑的178个做出判断，经病理或随访证实，正确率为95%，99例恶性肿瘤患者（46.9%）的诊断或分期发生了改变，28例（13.3%）患者的治疗策略发生了改变。Pelosi等[2]对PET/CT同机融合与PET 和CT或MRI图像异机融合检测病灶的价值进行分组研究，每组105例患者，同机融合组难以定性的病灶7/207(3.4%)，异机融合组30/196 (15.3%)，后者明显多于前者(P<0.0001)。Schoder等[3]报道，68例头颈部肿瘤患者应用PET/CT检查共发现157个异常浓聚灶，2个仅在PET/CT发现，依据PET图像信息45个病灶诊断为良性病变，71个为恶性病变，39个难以判断病灶的性质，应用PET/CT使不能明确诊断的病灶下降了53%，从39/155到18/157 (P <0.01)。手术和随访证实PET误诊了6个病灶，PET/CT仅1个。PET/CT与PET诊断的精确性分别是96%和90%（P=0.03），改变了12例(18%)患者的治疗策略。

2.2　放射治疗靶区的影响

部分患者肿瘤周围的正常解剖结构由于肿瘤压迫或治疗等原因发生改变或伴发炎症，单靠CT、MRI等解剖学影像很难确定肿瘤的边界，虽然PET显示肿瘤的活性区域可以勾画肿瘤的边界，但PET显像提供的功能信息不能准确显示病灶的位置。PET/CT同机融合，信息互补，可以准确、清晰地显示靶器官的体积。Nestle等[4]对17例组织学证实的伴有肺不张的非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）进行了研究，以PET/CT图像融合系统来进行射野设计并与CT计划相对照，结果显示9例射野发生了改变，其中6例射野缩小，几何体积变化为19.3%，原因在于PET/CT排除了CT上认为是肿瘤的肺不张组织。Ciernik等[5]对39例不同类型的恶性肿瘤进行了研究，以治疗体位进行PET/CT同机扫描，融合图像用于勾画靶区，两个研究者首先依据CT进行靶区勾画，再依据PET/CT图像融合勾画靶区，然后进行比较。结果显示，融合图像显示了较高的融合精度，2例头颈部癌、1例肺癌、7例盆腔肿瘤肉眼靶区（gross tumor volume，GTV）增加超过了25%；4例头颈部癌、4例肺癌、4例盆腔肿瘤GTV减少超过25%。如果功能影像信息被用于制定放疗计划，将有56%的患者的GTV有显著的变化。依照修改的GTV确定计划靶区（planning target volume ，PTV），46%的PTV变化超过20%。依据PET/CT融合图像，两位放疗医师独立勾画的平均靶体积的差值从25.7cm3下降到9.2cm3，标准差从38.3cm3减少到13.3cm3(P=0.02)。由此可以看出，PET/CT有助于提高放疗靶区勾画的精确性，对减少靶区的漏照、降低非靶器官的剂量及进行适应性照射有潜在的优势。另一个重要的发现是应用PET/CT不仅改变了GTV，也使医师勾画的靶区与肿瘤固有形状更一致。

2.3　放射治疗剂量的影响

确定治疗剂量则需要考虑到肿瘤组织学特性、照射野的大小和肿瘤周围正常组织的耐受情况。临床工作中，许多患者因为肿瘤浸润范围广泛、累及危险器官或伴发严重的疾病而失去获得病理诊断的机会，治疗前PET/CT扫描可以确定病灶的浸润范围，监测肿瘤的代谢变化，对其进行分级，预先确定放疗剂量。Giammarile等[6]应用蛋氨酸PET显像对19例脑胶质瘤进行研究，分析标准摄取值（standardized uptake values ，SUV）和肿瘤最大SUV与对侧正常组织SUV的比值(maximal tumor/contralateral normal tissues ratios ，T/N)，发现蛋氨酸PET显像有助于高分级和低分级胶质瘤的鉴别。

另外，乏氧细胞对放射抗拒被认为是放射治疗局部不能控制或复发的主要原因之一，用乏氧显像了解肿瘤乏氧情况可指导临床放射治疗方案的制订，这是目前国内外研究的热点。PET/CT应用筛选出的乏氧细胞内浓聚程度高、毒性低的示踪剂显像，可以勾画出肿瘤的乏氧区域，即生物靶区（biological tumor volume，BTV）。调强放疗（intensity-modulated radiotherapy，IMRT）的发展使放射治疗剂量分布的物理适形达到了理想的程度，实施生物适形放射治疗(biologically conformal radiation therapy, BCRT)以提高局部的剂量将成为新世纪肿瘤放射治疗的发展方向。

2.4　肿瘤放疗疗效的评价

肿瘤细胞摄取营养物质的能力与它的活性有关，肿瘤组织接受有效的放射治疗后，细胞活性下降，示踪剂在肿瘤细胞内的摄取程度能够反映出细胞的变化情况。Calvo等[7]对25例术前放化疗的直肠癌病人进行了前瞻性研究，放疗前和随后的化疗结束后两次行FDP-PET扫描，平均最大SUV分别是5.9和2.4（P<0.001）。Vansteenkiste等[8]对PET、CT评估NSCLC术前放化疗疗效的价值进行了比较研究，15例N2期NSCLC分别在放化疗前和结束后3周行FDG PET检查和CT扫描，将检查结果与术后病理结果比较，PET的准确率为100%，CT为67%。应用FDG作为示踪剂于治疗前后进行PET/CT检查，不仅可判断肿瘤的功能状况，而且还能够从解剖学影像上观察病灶的形态学变化，对于评价疗效，及时调整放射治疗的靶区和剂量有重要的参考价值。

2.5　肿瘤放疗后残余和/或复发与放射损伤的诊断

放射治疗常引起瘤床周围组织及结构发生放射性损伤，以致粘膜增厚、软组织纤维化或瘢痕组织形成，要鉴别放疗后的局部纤维化或瘢痕组织与肿瘤残留和/或复发，单纯依靠以反映解剖结构和组织密度等形态改变为主的影像诊断技术有一定难度，特别是在出现下述两种情况时：（1）放疗中或放疗后常规影像学检查发现肿块较前增大，并出现一过性的临床症状加重；（2）第一次放疗失败，二程放疗后影像学检查病灶无变化。PET图像分析结合SUV在放射性损伤和肿瘤残留和/复发的鉴别方面显示了优势，Tsuyuguchi等[9]对放射治疗后难以区分复发或坏死的病人应用蛋氨酸PET进行研究，经手术病理或MRI随访证实，12例发生放射性脑坏死，9例复发。发生放射性脑坏死的病例平均SUV是1.78，复发病例则为2.5，蛋氨酸PET检测脑坏死的敏感性和特异性分别是77.8%和100%。Nakamura等[10]应用FDG PET对17例食管鳞癌放疗后病灶完全消失和局部残留进行鉴别，治疗前和接受足量放疗后分别有5例和12例病人接受FDG PET检查，治疗后食管镜检查，7例病灶完全消失，5例可见肿瘤残留，对照组与治疗组平均SUV分别为8.1±1.6、3.3±1.1，局部肿瘤残留和病变完全消失者的平均SUV分别为4.1±0.8、2.7±0.9。PET/CT显像能准确、早期诊断放射损伤与残余和/或复发，是恶性肿瘤肿瘤放疗后的非常重要的监测手段。

2.6　肿瘤放疗后预后评价

影响恶性肿瘤患者预后的因素较多，临床分期和组织学分型是主要的预后因素。Mcateer等[11]发现PET对于胃癌的分期和组织学分型有一定的提示作用。虽然PET并不能代替病理结果，但示踪剂的浓聚程度与细胞分化关系密切。通过定量分析即测定肿瘤的肿瘤-肝脏摄取比(tumor/liver ratio，TRL)、SUV后发现，这些定量指标对胃癌的分级、组织学分型都有相当的预测意义。TRL、SUV值越大，肿瘤的增殖率越高，其恶性程度也越高。Sarinas等[12]在小细胞肺癌的研究中发现，FDG摄取率高于10和直径大于>3cm的肿瘤预后很差，生存期常小于6个月。另外，PET还可以动态观测FDG吸收值的变化，对患者的预后作出判断。Vansteenkiste等[8]发现病人的生存期与原发肿瘤SUV下降超过50%呈显著相关(P=0.03)。Nuutinen 等[13]报道，应用蛋氨酸PET对14例低分级胶质细胞瘤病人进行动态随访，每例病人分别在放射治疗前和治疗后3、6、12、21~39个月进行PET扫描，结果显示，低SUV肿瘤预后明显好于高SUV者，稳定下降的SUV是一个好的预后信号。

3　展望

PET/CT同机融合，提高了诊断的精确性，不仅可以减少误诊、误治，并有助于优化靶区，调整剂量，评价放疗疗效和预后。目前，伴随着由物理适形和生物适形紧密结合而产生的多维适形放射治疗技术的发展，PET/CT在放射治疗的临床实践中将有更加广泛的应用前景。