孟鴻宇 江林宮 張火俊

PET-CT在非小細胞肺癌放射治療中的應用進展*

孟鴻宇①②江林宮①②張火俊①*

放射治療是非小細胞肺癌(NSCLC)主要的治療手段之一，并在NSCLC的綜合治療中具有至關(guān)重要的作用。隨著放射治療技術(shù)的快速發(fā)展，三維適形放射治療、調(diào)強放射治療及立體定向放射治療等在NSCLC治療中發(fā)揮的作用越來越大，放射治療精度的提高在提高腫瘤局部控制率的同時有效地降低了正常組織的副反應。現(xiàn)代影像技術(shù)的進展及臨床應用是精確放射治療的前提，正電子發(fā)射體層顯像-計算機斷層掃描技術(shù)(PET-CT)能有效提供解剖及功能學等影像信息，在NSCLC放射治療前的診斷及分期、放射治療計劃過程中的精確靶區(qū)勾畫及放射治療后療效的判斷等方面發(fā)揮越來越重要的作用。

非小細胞肺癌；正電子發(fā)射斷層掃描；體層攝影術(shù)，X線計算機; 放射治療

DOI∶ 10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.11.022

[First-author’s address] 1.Department of Radiation Oncology, Changhai Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200433, China. 2.Department of Radiology, Changhai Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200433, China.

肺癌是全世界癌癥相關(guān)死亡的主要原因，其中非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer，NSCLC)占85%。目前約有15%～20%的早期NSCLC患者可行手術(shù)切除，大部分患者須行包括放射治療在內(nèi)的綜合治療，而放射治療包括體部立體定向放射治療(stereotactic body radiation therapy，SBRT)及影像引導的調(diào)強放射治療(intensitymodulated radiation therapy，IMRT)等[1-3]。進行放射治療需要明確診斷、準確分期、精確的靶區(qū)勾畫及進行療效的判斷和預后。隨著現(xiàn)代影像技術(shù)的發(fā)展，正電子發(fā)射體層顯像-計算機斷層掃描技術(shù)(PET-CT)作為一種兼具解剖及功能成像的先進醫(yī)學成像技術(shù)在NSCLC的放射治療尤其是精確放射治療過程中發(fā)揮的作用越來越大。

1 PET-CT在NSCLC放射治療前的應用

1.1 PET-CT應用于NSCLC中的代謝示蹤劑

PET-CT在NSCLC放射治療前主要起明確診斷和分期的作用。氟18標記的脫氧葡萄糖(18F-FDG)作為PET-CT的糖代謝示蹤劑，可以反應葡萄糖在腫瘤細胞中的代謝狀況，敏感地檢測原發(fā)腫瘤、區(qū)域轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)及遠處轉(zhuǎn)移病灶的分布，在NSCLC放射治療前明確原發(fā)灶及轉(zhuǎn)移灶的部位、大小及數(shù)目等，指導放射治療計劃的實施。18F脫氧胸苷(18F-FLT)作為PET-CT的另一代謝示蹤劑近來受到了越來越大的關(guān)注，18F-FLT是胸腺嘧啶的類似物，可直接反映細胞分裂增殖狀況，彌補18F-FDG特異性的不足，而兩者相結(jié)合能提高診斷的準確性。對于炎癥、結(jié)核等引起的假陽性，18F-FDG顯像呈高攝取，而18F-FLT顯像呈低攝取，兩者呈分離現(xiàn)象是炎癥的特點。

1.2 PET-CT在放射治療前NSCLC診斷中的應用

Wong等[4]研究顯示，使用雙時相18F-FDG PET時，除了標準化攝取值(standard uptake value，SUV)，時間敏感因子也可反應腫瘤的代謝動力學參數(shù)。Suga等[5]對133例FDG高代謝患者(76例NSCLC和57例良性結(jié)節(jié))進行雙時相PET-CT掃描，結(jié)果顯示，在NSCLC中延遲SUVmax，顯著高于早期SUVmax差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.0001)，而良性結(jié)節(jié)則未見明顯差別，同樣在NSCLC中SUVmax百分比變化顯著高于良性結(jié)節(jié)，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)。因此延遲SUVmax77.6%的靈敏度、80.7%的特異度及78.9%的準確率與傳統(tǒng)的早期SUVmax＞2.5相比可認為是鑒別腫瘤良惡性的最佳指標。在NSCLC延遲PET-CT掃描中18F-FDG高攝取與良性結(jié)節(jié)18F-FDG攝取不同，延遲SUVmax＞5.5有利于高代謝結(jié)節(jié)更好的鑒別。

1.3 PET-CT對放射治療前NSCLC分期的優(yōu)勢

Yamamoto等[6]發(fā)現(xiàn)在NSCLC中，18F-FLT PET對淋巴結(jié)的分期顯示出更好的特異性、陽性預測值及準確性；而18F-FDG PET對原發(fā)腫瘤則具有更高的敏感性。楊文峰等[7]研究18F-FLT與18F-FDG PETCT對NSCLC淋巴結(jié)分期的比較，結(jié)果顯示，兩者對NSCLC原發(fā)病灶及區(qū)域淋巴結(jié)診斷的靈敏度、特異性、準確性和陽性預測值的差異有統(tǒng)計學意義。腫瘤的臨床分期越晚，18F-FLT最大標準攝取值(SUVmax)越高，但18F-FDG SUVmax則無此趨勢。二者在不同病理類型及分化程度之間的差異無統(tǒng)計學意義。Zhang等[8]研究顯示，PET-CT與CT相比使NSCLC患者的TNM分期發(fā)生改變(8/23，占35%)，其中包括T分期(4/23，占17%)與N分期(7/23，占30%)。Kim等[9]對69例NSCLC患者進行DTP PET-CT掃描，比較早期SUV、延遲SUV和RI對LN分期的診斷效果，延遲SUV是最精確的變量。因此，雙時相PET-CT對NSCLC淋巴結(jié)分期可以提高診斷的準確性。以根治術(shù)后縱隔淋巴結(jié)分期為金標準，對有肺部并發(fā)癥的NSCLC患者，雙時相顯像對縱隔淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移診斷的敏感性、特異性、準確性、陽性及陰性預測值較單時間點顯像明顯提高，而無肺部并發(fā)癥的患者兩者結(jié)果相近[10]。

2 PET-CT在NSCLC放射治療中的應用

2.1 PET-CT指導靶區(qū)的精確勾畫及治療計劃的設計

精確放射治療對靶區(qū)勾畫提出了更高要求。PET利用代謝程度的不同可以將正常組織與腫瘤組織區(qū)分開，應用于NSCLC的靶區(qū)勾畫，很大程度上改善了放射治療計劃的制定。靶區(qū)勾畫的過程中，可將18F-FDG PET獲得的信息作為常規(guī)CT的補充。Yu等[11]發(fā)現(xiàn)18F-FDG PET-CT與病理結(jié)果更相近，可更好的用于腫瘤靶區(qū)(GTV)的勾畫。Wanet等[12]在CT肺窗和縱隔窗上與采用不同技術(shù)勾畫的PET圖像比較腫瘤大小與病理體積的差異，結(jié)果顯示CT圖像上顯示的腫瘤比病理體積大；而在PET圖像上，采用梯度勾畫法測量的腫瘤大小與病理體積更接近。Koksal等[13]對30例NSCLC進行CT和PET-CT掃描，并分別勾畫GTV，制定放射治療計劃。結(jié)果顯示，PET-CT可以更好地鑒別壞死肺組織與腫瘤，從而提高了放射治療靶區(qū)勾畫的準確性，并減少了NSCLC伴有肺不張的患者放射治療中周圍器官不必要的放射性損害。Vojtisek等[14]對31例局部進展期NSCLC的患者，根據(jù)CT及PET-CT勾畫靶區(qū)及危及器官，比較兩種方法所得靶區(qū)體積的大小差異。結(jié)果顯示，應用PET-CT融合圖像勾畫靶區(qū)更精確，這對正常組織并發(fā)癥發(fā)生率(NTCP)關(guān)系密切，但對于腫瘤控制率(TCP)意義不大。李萬龍等[15]通過對43例接受手術(shù)治療的NSCLC患者研究顯示，影像學的GTV與病理學的GTV是基本吻合的，因此在三維適形放射治療及調(diào)強放射治療和立體定向放射治療過程中進行定位時可用前者代替后者。而臨床靶區(qū)(CTV)需要在GTV的基礎(chǔ)上外放一定范圍，腺癌95%的侵襲范圍需要外放7 mm，鱗癌僅需5 mm。王天祿等[16]研究對77例NSCLC患者行三維適形放射治療，單因素分析結(jié)果顯示，引起PET-CT和CT靶區(qū)勾畫差異的因素主要是肺不張、T分期；多因素分析結(jié)果顯示唯一影響GTV的只有肺不張。Meng等[17]對39例NSCLC患者術(shù)前采用18F-FDG PET-CT圖像，分析腫瘤的不同代謝指標與術(shù)后病理組織學觀察到的腫瘤鏡下浸潤范圍的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)腫瘤18F-FDG攝取情況(SUVmax和代謝體積-MTV)與鏡下浸潤范圍呈正相關(guān)，提示18F-FDG攝取越高，CTV需要外放范圍越大。

2.2 PET-CT功能成像與生物靶區(qū)勾畫關(guān)系

隨著PET-CT等功能影像逐漸用于靶區(qū)勾畫并參與制定放射治療計劃，生成了生物靶區(qū)(BTV)及生物調(diào)強放射治療(BIMRT)等概念。BTV指由一系列腫瘤生物學因素決定的靶區(qū)內(nèi)放射敏感性不同的區(qū)域，同時考慮腫瘤區(qū)內(nèi)及正常組織的敏感性差異，且均可通過分子影像學技術(shù)顯示。而BIMRT則是指利用先進的IMRT技術(shù)，最大程度地殺滅腫瘤和最大限度地保護周圍敏感的正常組織[18]。IMRT能夠?qū)碗s腫瘤靶區(qū)產(chǎn)生適形劑量分布，同時通過物理手段盡可能降低臨近周圍正常器官的受照量，以提高放射治療的療效。

18F-FDG PET顯像由于受到正常組織放射反應及炎性細胞浸潤等因素的影響，在一定程度上影響到BTV的精確勾劃；而18F-FLT PET可直接反映細胞分裂增殖狀況，特異性較高，與18F-FDG PET具有良好的互補性，二者聯(lián)合應用更有利于BIMRT的精確實施。

隨著放射治療技術(shù)的快速發(fā)展，射波刀作為最新出現(xiàn)立體定向放射治療技術(shù)，突出優(yōu)點在于大劑量、高精度、實時影像引導及同步呼吸追蹤等被越來越多的用于NSCLC患者的治療。由于射波刀對靶區(qū)勾畫要求更高，PET-CT融合圖像則有助于更精確地靶區(qū)勾畫，保護病灶周圍的正常組織，減少患者的不良反應。

3 PET-CT在NSCLC放射治療后的應用

3.1 PET-CT中SUVmax在NSCLC放射治療后療效判斷

屈偉強等[19]回顧性分析了進行三維適形放射治療的51例晚期NSCLC患者前后分別行PET-CT掃描，根據(jù)實體瘤療效評價標準(RECTST)判斷放射治療療效，并進一步分析在放射治療前后SUV的變化、近期療效及無進展生存期(PFS)的關(guān)系。結(jié)果顯示，SUV的變化率與影像學療效評價顯著相關(guān)，不同SUV變化組中明顯下降組和下降組的PFS差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)。因此治療前后SUVmax的變化可以預測NSCLC患者的影像學療效及PFS。Staoh等[20]發(fā)現(xiàn)NSCLC患者SBRT治療后，進行18F-FDG PET-CT掃描時SUVmax、腫瘤代謝活性體積(MTV)及糖酵解代謝量(TLG)可以作為預后的指標，而當腫瘤病灶＞3 cm時僅MTV與TLG可預測無病生存期(DFS)。Mehmet等[21]對151例NSCLC患者的研究結(jié)果提示，腫瘤的SUVmax與年齡、性別及病理組織學類型無關(guān)，與腫瘤大小存在顯著相關(guān)性，但與遠處轉(zhuǎn)移及淋巴結(jié)受累無關(guān)，故SUVmax不能預測轉(zhuǎn)移的存在。但趙世俊等[22]人的近期研究發(fā)現(xiàn)SUVmax與腫瘤大小、組織學分級及病理分期呈正相關(guān)關(guān)系。

3.2 NSCLC放射治療后預測指標尚未統(tǒng)一

Huang等[23]的研究顯示，MTV的變化(29.7%)可作為復發(fā)的獨立預后因素。但Takeda等[24]研究顯示SUVmax是最有效的局部復發(fā)預測指標，高SUVmax者為改善局部控制可考慮劑量遞增，SUVmax與局部復發(fā)、遠處轉(zhuǎn)移及生存是否有關(guān)決定了進一步隨訪的必要。徐曉慶等[25]通過探討18F-FDG PET對NSCLC預后的研究顯示，原發(fā)灶的18F-FDG SUVmax與患者的預后相關(guān)，治療前后SUV低的患者預后較SUV高的患者對放、化療的敏感性好，后者復發(fā)概率相對高，預后較差。但是放射治療前后SUV的變化能否作為獨立的預后因素尚存在爭議。

4 展望

PET-CT是現(xiàn)代影像技術(shù)的重要發(fā)展，其在NSCLC放射治療前，可以清晰地對病灶進行顯示從而指導治療方案；在放射治療實施過程中，可以精確地指導靶區(qū)的勾畫及放射治療計劃的制定；在放射治療后能夠判斷療效及預后[26]。目前，國內(nèi)已有醫(yī)院開展PET-CT模擬定位系統(tǒng)，將放射治療計劃整合到PET-CT中，用圖像融合生物靶區(qū)定位技術(shù)更準確定位腫瘤大小與位置，有助于制定放射治療計劃時給出更精確地照度及劑量分布指數(shù)。因此，PET-CT已成為放射治療定位和制定治療計劃的新手段。

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Application and development of PET/CT in radiotherapy for non-small cell lung cancer

MENG Hong-yu, JIANG Lin-gong, ZHANG Huo-jun
China Medical Equipment,2015,12(11)∶67-70.

Radiation therapy is one of the main means of treatment for non-small cell lung cancer (NSCLC). With the rapid development of modern technology, three dimensional conformal radiotherapy, intensity modulated radiotherapy, stereotactic radiotherapy play a very important role in this field. The use of the state-of-art radiation modality can definitely improves the accuracy of the treatment, which results in improving the local control rate of tumor and reducing the adverse reaction of normal tissue. Advances in modern imaging device and its clinical application is the premise of precise radiotherapy. Positron emission tomography and computed tomography (PET-CT) can effectively provide anatomical and functional information; it plays a more and more important role in the diagnosis of NSCLC before radiotherapy, the process of precise target delineation and also the evaluation of therapeutic efficacy after radiotherapy.

Non-small cell lung cancer; Positron-emission tomography; Tomography, X-ray computed; Radiotherapy

孟鴻宇，女，(1991- )，碩士研究生。第二軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院放射治療科，研究方向：影像醫(yī)學與放射治療。

1672-8270(2015)11-0067-04

R816.41

A

2015-03-09

長海醫(yī)院1255項目基金(CH125520800)“影像學及介入新技術(shù)研究和臨床應用”

①第二軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院放射治療科 上海 200433

②第二軍醫(yī)大學附屬長海醫(yī)院影像醫(yī)學科 上海 200433

*通訊作者：chyyzhj@163.com