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第十三章 肿瘤 首都医科大学朝阳医院王铁重庆医科大学第一医院庞华 第一节 67Ga肿瘤显像 一 理化性质 药物动力学和正常分布 67Ga位于元素周期表的3B族 由回旋加速器生产 电子俘获衰变 产生93 38 185 24 300 16 和394keV 4 四种 射线 前三种 射线丰度较高 被用于显像 其物理半衰期是78h 67Ga的物理性质并不适合显像 高能量的光子不适合现在的 照相机晶体 其可穿透准直器而发生散射 目前大多应用枸橼酸镓 因为有枸橼酸存在时 pH值可升至7 8而枸橼酸镓仍不发生水解 67Ga 枸橼酸在血循环中与转铁蛋白结合 通过转铁蛋白受体进入细胞 注射后24h内肾脏排泄15 25 24h之后主要从结肠排泄 67Ga的清除速度很慢 生物半衰期为25天 给药后2天仍有75 残留在体内 67Ga在肝脏摄取最高 其次是唾液腺 脾 骨髓和泪腺 泪腺摄取是由于和乳铁蛋白结合所致 67Ga也通过乳汁排泌 二 67Ga肿瘤显像的机制 肿瘤血供增加是67Ga到达肿瘤部位的保证 血管通透性增高可能对67Ga进入细胞起作用 67Ga通过转铁蛋白受体结合到肿瘤细胞表面 然后被转运到细胞内与胞浆蛋白 铁蛋白和乳铁蛋白 结合 这些蛋白在肿瘤细胞中的浓度通常都很高 67Ga还会与细胞器中的大分子结合 67Ga只能被生长旺盛 有活力的肿瘤组织摄取 而坏死或纤维化的肿瘤组织不摄取 摄取程度与肿瘤代谢能力呈正相关 1 病人准备2 静脉注射67Ga296 370MBq 8 10mCi 3 采集条件4 采集方法注意在胸腹部采集时的视野尽可能避开肝脏 全身成像时 需要进行前后位显像 每个体位计数应大于1500K 5 图像处理根据仪器 正确选用适当的滤波进行图像处理 三维动态显像有助于发现异常病灶 三 显像方法 四 影像分析 67Ga正常分布67Ga在肝脏摄取最高 其次为骨 骨髓和脾 唾液腺 泪腺和鼻粘膜也有摄取 软组织本底较高 这在很大程度上与体型有关 延迟显像可降低本底 影响67Ga探测肿瘤的因素 肿瘤的组织类型 病变大小 正常软组织 胸骨和脊柱会影响肿瘤检查 67Ga在正常肝 脾组织的摄取会影响该处肿瘤的探测 先行99mTc 硫胶体显像 99mTc 硫胶体显像为冷区而在67Ga显像时被填充 则为异常影像 提示为肿瘤或感染 五 临床应用与评价 一 霍奇金病和非霍奇金淋巴瘤 霍奇金病患者右纵膈淋巴结显影 X胸片 67Ga显像 非霍奇金淋巴瘤腹部肠系膜和腹膜后淋巴结显影 67Ga被用于疾病分期 检测复发及残留组织 同时监测病人对放化疗的反应 通过67Ga显像可决定是否需进一步治疗 二线化疗或大剂量化疗和骨髓移植 二 恶性黑色素瘤 大部分黑色素瘤 Melanoma 及其转移灶都与67Ga有亲和力 67Ga显像已经用于探测和观察正在接受化疗或免疫治疗的黑色素瘤病人 三 肝细胞癌 67Ga显像常用来与CT所见肝硬化病人的再生肝结节 假瘤 鉴别诊断 肝细胞癌患者99mTc 硫胶体与67Ga显像 图像A为99mTc 硫胶体显像 可见肝内放射性缺损区 图像B可见67Ga填充 四 肺癌 67Ga显像对肺癌 PulmonaryCarcinoma 诊断的敏感性在85 90 检出率同样与肿瘤的大小及细胞类型有关 67Ga还用于检测胸膜间皮瘤病灶范围和有无远处转移 67Ga在鉴别恶性间皮瘤和良性胸膜增厚时准确性高于胸片 五 头颈部肿瘤 67Ga检测头颈部肿瘤的灵敏度为56 86 CT和MRI为首选显像方法 67Ga常用于检测肿瘤治疗后复发 也能反映肿瘤治疗的有效性 六 腹部和盆腔肿瘤 67Ga显像诊断腹部和盆腔肿瘤的灵敏度不高 但67Ga显像能成功检测睾丸癌回流淋巴结的转移 其摄取在一定程度上与组织类型有关 七 软组织肉瘤 大多数软组织肉瘤浓聚67Ga 67Ga检测原发肿瘤 局部复发和转移瘤的灵敏度较高 可达93 第二节 201Tl 99mTc MIBI 99mTc tetrofosmin肿瘤显像 一 放射性药物 一 201Tl 氯化亚铊 1 理化性质 201Tl 氯化亚铊是一种金属元素 位于周期表的 A族 发射X射线和 射线 物理半衰期73小时 2 药代动力学和正常分布 201Tl静脉注射后在体内的分布与局部血流量成正比 心脏 肝脏 肾脏 脾 骨骼肌肉和脑也有少量摄取 注射10min后心脏和大多数肿瘤摄取达最大 主要通过肾脏清除 3 肿瘤摄取机制 肿瘤摄取201Tl存在多种机制 血流量对于放射性示踪剂的摄取至关重要 主要被活的肿瘤细胞摄取 结缔组织也有少量摄取 坏死组织无摄取 201Tl正常体内分布 二 99mTc MIBI 1 理化性质 99mTc MIBI为亲脂性阳离子复合物 具有140keV的单一能峰 适于 照相机显像 2 药代动力学和正常分布 与201Tl相比 99mTc MIBI心脏摄取较少 2 放射性在心脏内保持固定 从血中清除迅速 分布于骨骼肌肉 肝和肾脏 3 肿瘤摄取机制 细胞摄取99mTc MIBI与其亲脂性和电荷有关 其在细胞内的潴留还与它转运出细胞的速率有关 正常体内分布 三 99mTc tetrofosmin 1 理化性质 99mTc tetrofosmin是一种亲脂性阳离子二膦复合物 在氯化亚锡还原剂作用下 99mTcO4 和tetrofosmin反应生成99mTc tetrofosmin 2 药代动力学和正常分布 心肌摄取99mTc tetrofosmin非常迅速 与MIBI相同 在心脏中分布稳定 但从肺 血和肝中清除快 肝脏清除较MIBI迅速 利于右下方乳腺肿瘤的检出 3 肿瘤摄取机制 tetrofosmin摄取机制与MIBI相似 二者均为亲脂性阳离子复合物 摄取与血流灌注量 细胞内线粒体含量和细胞活力相关 二 显像方法 三 影像分析 正常可见心脏 肝 肾 肌肉及软组织吸收显像剂 肿瘤病灶放射性分布明显高于健侧部位者为阳性 少许或无放射性分布者为阴性 T N大于1 3以上 推荐值 考虑恶性病变 低于1 3者多为良性 RI呈正值者多符合恶性肿瘤 四 临床应用与评价 一 脑部肿瘤 神经胶质瘤摄取201Tl与肿瘤分级相关 摄取越多 肿瘤分级越高 可用来观察治疗效果 201Tl能够定性HIV阳性病人脑内肿块的性质 如鉴别恶性淋巴瘤和弓形体病 99mTc MIBI也能用于脑部肿瘤诊断 二 乳腺癌 乳腺癌摄取201Tl对诊断乳腺癌的灵敏度高达97 而在纤维囊性病变中无201Tl摄取 由于99mTc MIBI的显像质量较好 1997年 FDA批准99mTc MIBI为乳腺显像的首选放射性药物 乳腺癌患者99mTc MIBI显像 A为左侧位和右侧位图像 B为正位图像 于右乳外上象限可见放射性浓聚灶 三 肺癌 201Tl对原发性肺癌的检测敏感性约为85 对鉴别肺癌与良性结节有较高的准确性 对评估病人预后有临床价值 自1989年Hassan报道99mTc MIBI可用于肺癌的诊断与鉴别诊断以来 国内外见多篇报道 四 骨和软组织肿瘤 左图为骨肉瘤患者99mTc MDP显像 右图为201Tl显像 201Tl能有效鉴别良 恶性骨疾患 检测骨和软组织肿瘤优于99mTc MDP和67Ga 99mTc tetrofosmin与201Tl类似 五 甲状腺癌 201Tl显像对甲状腺癌最大的好处是病人可以继续进行甲状腺激素替代治疗 可有效定位甲状腺癌 不足是201Tl对甲状腺癌并不特异 不能预测131I的治疗效果 临床上201Tl最主要的作用是在病人全身131I显像阴性而血清甲状腺球蛋白水平增高时对肿瘤进行定位 六 Kaposi肉瘤 201Tl可对AIDS病人胸部疾患进行鉴别诊断 Kaposi肉瘤67Ga阴性 而201Tl阳性 七 其它肿瘤 第三节 99mTc DMSA肿瘤显像 一 显像机理 99mTc DMSA被肿瘤细胞浓聚的确切机制有人认为 99mTcO4 DMSA 2 在血浆内可稳定存在 到达肿瘤组织后发生水解反应 产生磷酸根 PO43 样的锝酸根 TcO43 以类磷酸样作用进入瘤细胞内 二 显像方法 三 图像分析 99mTc DMSA在肾脏放射性分布最高 脑实质 腮腺 甲状腺无放射性摄取 鼻咽部 青年人肋软骨结合部 四肢大关节附近放射性较强 女性乳腺可有片状摄取与月经周期无关 胃肠无放射性分布 异常图像见肿瘤或全身其它部位 包括骨骼 女性乳腺除外 放射性分布高于邻近或对侧相应区域者 骨骼放射性分布有灶性降低者 四 临床应用与评价 一 甲状腺髓样癌 甲状腺肿块或伴有颈淋巴结肿大者 99mTc DMSA显像见相应区域有高度局灶性放射性摄取 如果同时伴有血降钙素明显升高 脸色潮红 大便次数增多可确认该诊断 可诊断为甲状腺髓样癌 二 软组织肿瘤 99mTc DMSA对原发性软组织肉瘤的诊断灵敏度为90 100 特异性71 78 准确性约为78 除特异性略低外 优于67Ga显像 三 肝脏肿瘤及卵巢癌 第四节 18F 氟脱氧葡萄糖 18F FDG 肿瘤显像 一 摄取机制和PET肿瘤显像的基本原理 FDG为葡萄糖类似物 在细胞内通过己糖激酶的作用磷酸化生成6 磷酸脱氧葡萄糖 而进入葡萄糖代谢途径 它进入细胞的量与糖酵解速度成正比 葡萄糖代谢增加是恶性细胞的一个特征 大脑皮层代谢主要以葡萄糖为底物 因此FDG浓聚较高 心肌利用何种底物依赖于激素水平和代谢状态 禁食情况下心肌主要利用游离脂肪酸 饭后或给予葡萄糖后 葡萄糖利用率和FDG摄取增加 因此 进行心肌研究时 静脉内注射葡萄糖可促进心脏摄取FDG 但肿瘤显像时必须禁食 因为血中葡萄糖水平升高会与FDG形成竞争 导致肿瘤摄取减少 肿瘤细胞 特别是恶性肿瘤细胞的分裂增殖比正常细胞快 能量消耗相应增加 葡萄糖为组织细胞能量的主要来源之一 恶性肿瘤细胞的异常增殖需要葡萄糖的过度利用 其途径是增加葡萄糖膜转运能力和糖代谢通路中的主要调控酶活性 应用18F FDG进行PET显像可获得可靠的葡萄糖代谢影像 借助生理学模型和参数 对局部放射性经过换算还可以获得局部组织葡萄糖代谢的定量功能图像 清晰地显示与定位葡萄糖代谢增高的肿瘤病灶和葡萄糖代谢减低的其它病灶 二 正常分布和药代动力学 心脏和脑摄取18F FDG较高 肝摄取少 FDG主要经肾脏排泄 也有少许从胃肠道排出 静息状态下 肌肉中FDG浓聚较少 但运动时FDG浓聚增多 由于本底的清除 肿瘤 本底比值随时间增高 18F FDG的人体正常分布 三 PET肿瘤显像常用方法 一 常用核素及药物 见表13 1 13 2 目前应用较多而且方法成熟的是18F FDG肿瘤显像 二 常用显像方式 1 全身断层显像2 动态断层显像3 局部断层显像4 衰减校正包括透射显像和数字衰减校正 三 显像方法 1 病人准备2 放射性药物3 图像采集常用指标 标准摄取值 StandarduptakevalueSUV 四 图像处理 1 专用PET图像处理2 SPECT符合线路采集的图像处理 四 图像分析 正常情况下 脑 心肌 肝 脾 胃 肠和肾摄取18F FDG 年轻病人有时可见胸腺摄取 大量运动时脊柱旁 颈部和其它骨骼肌肉可以摄取18F FDG 未做衰变校正时外周皮肤可见明显的放射性显影 手术后6个月内 伤口摄取18F FDG增加 哺乳期乳腺 肉芽肿组织 感染和其它炎症反应亦可见18FDG F摄取 放化疗可使肿瘤18F FDG摄取减少 放射性肺炎 博莱霉素治疗后肺实质摄取增加 放疗后胸膜摄取增加 五 临床应用与评价 一 肺癌 1 肺癌的定性诊断 PET的图像判断不仅可进行定性分析 而且能定量或半定量测定肿瘤组织摄取18F FDG蛋氨酸 11C MET 的变化 这在肺部肿瘤良恶性鉴别中有明确价值 SUV和肿瘤摄取率 tumoruptakevalueTUR 定量分析结果明显提高了肿瘤判断及分析的准确性 左下肺癌患者PET显像 X胸片 2 肺癌转移灶的检测及病程估价 18F FDGPET能准确判断肿大的淋巴结是否为癌肿转移 对肺癌的病程分期有明确的指导意义 肺癌患者肝转移 A为CT图像 B为水平切面PET图像 右图为PET全身图像 3 肺癌治疗后局部炎症 纤维化与肺癌残余复发的鉴别 4 支气管肺癌分期 准确的肿瘤分期对NSCLC病人治疗方案的选择非常重要 PET对NSCLC病人进行分期比CT更为准确也更为合算 PET虽然能比CT更好显示纵隔转移 但它不能发现肿瘤侵犯支气管壁 胸膜和血管 因此有必要进行解剖学显像补充诊断 5 PET对肺癌治疗效果的评价 PET能准确鉴别肺部肿瘤的良恶性病变性质及转移灶 复发灶 同时对各种治疗方法的疗效判断中也显示出独特的优势 二 脑肿瘤 1 原发性脑肿瘤的定位诊断 脑肿瘤组织摄取 滞留18F FDG量比正常脑组织多 在脑18F FDGPET图像上表现为肿瘤区放射性分布高于周围正常组织 随着脑肿瘤恶性程度增加 摄取18F FDG量增加 其放射性分布就越高 与周围正常脑组织区别也就越明显 脑转移瘤患者脑PET显像 2 对脑肿瘤患者预后的评价3 对放疗后的纤维化和肿瘤复发的鉴别4 对治疗效果的评价5 局限性 三 乳腺癌 18F FDG代谢显像可以成功地显示乳癌原发灶 并同时检出淋巴结 骨 肝 纵膈和脑转移灶 其灵敏度和特异性分别为90 和94 因此本法被认为是目前最佳的乳癌病人筛选方法 四 结肠癌 淋巴瘤 恶性黑色素瘤 卵巢肿瘤 头颈部肿瘤 骨和软组织肿瘤等 淋巴瘤患者的18F FDG代谢显像 小腿横纹肌肉瘤患者 胰腺癌患者 第五节 肿瘤放射免疫显像 一 基本概念与原理 放射免疫显像 radioimmunoimaging RII 是指应用现代免疫学的基本原理与核素标记技术 核素探测技术以及核医学图像处理技术相结合的一种核医学显像方法 通过使用放射性核素标记一定量的特异性抗体 引入机体后 标记抗体与肿瘤表面的相关抗原产生特异性的抗原抗体免疫结合反应 形成抗原抗体免疫复合物 从而使放射性核素标记抗体在肿瘤部位产生特异性集聚 然后通过体外探测放射性核素在体内的分布可以发现肿瘤存在的部位 形态 大小 肿瘤灶的数量以及是否存在转移等情况 为临床判断肿瘤的位置 性质以及肿瘤侵犯范围 是否转移等提供科学依据 二 放射免疫显像的方法 三 影像分析 一 111In OncoScint正常分布 111In OncoScint显像时心血池 大血管放射性较高 骨髓 肝 脾和肠道摄取也较多 肾脏和膀胱放射性较少 99mTc CEA SCAN主要在肾脏和脾浓聚 其次为肝 肾脏放射性可导致伪影 注射后显像时间越晚 肠道非特异性放射性越高 结肠手术部位浓聚放射性示踪剂 手术切口处也可见放射性增高 二 111In OncoScint异常图像 在淋巴结分布区域或某一器官上出现放射性浓聚 提示肿瘤的可能性大 放免显像也能探测到远处转移 99mTc CEA SCAN显像时肝脏出现热区或边缘为热区 中央为冷区的病变 应考虑转移 含有较多坏死组织的大的病变也可能显示冷区 三 111In ProstaScint图像分析 111In ProstaScint的图像分析较为困难 因为进行盆腔SPECT时 缺乏正常的解剖学标志 单帧横断面影像的计数低 分辨率不高 同时放射性从肠道和膀胱清除会影响图像分析 四 临床应用与评价 在肝癌 结直肠癌 卵巢癌 肺癌 胃癌 脑胶质瘤 成骨肉瘤 甲状腺癌 膀胱癌及前列腺癌等诊断方面的应用 RII还可用于乳腺癌 恶性黑色素瘤 鼻咽癌 血栓性疾病 不明原因的发热 心肌炎 动脉粥样硬化等的检测 第六节 肿瘤受体显像 一 肿瘤神经肽受体显像 肿瘤细胞受多种内源性肽 包括许多激素和生长因子 的调节 这些肽包括生长抑素 血管活性肠肽 肿瘤坏死因子和血管生成因子 受体显像是利用放射性核素标记的配体 包括各类激素 神经递质 神经调节剂 生长因子 生长抑素 细胞激动素等 与靶组织高亲和力特异受体蛋白相结合的原理 显示体内受体空间分布 密度的一种方法 是集配体受体结合的高特异性和核素探测的高灵敏性于一体的显像技术 一 原理 二 生长抑素受体显像 1 生长抑素和生长抑素受体 生长抑素是一种由下丘脑 垂体腺 脑干 胃肠道和胰腺产生的多肽激素 它作为神经递质能够抑制神经内分泌细胞产生和分泌激素 在中枢神经系统之外 它的激素作用包括抑制生长激素 胰岛素 胰高血糖素 胃泌素 5 羟色胺和降钙素的释放 还具有抗肿瘤增生和调节免疫活性的作用 表达生长抑素受体的肿瘤分为三类 1 神经内分泌肿瘤和APUD瘤 包括垂体腺瘤 胃内分泌性肿瘤 类癌瘤 胃腺瘤 胰岛瘤 嗜铬细胞瘤 甲状腺髓样癌和小细胞肺癌 2 中枢神经系统肿瘤 星形细胞瘤 脑膜瘤和成纤维细胞瘤 3 其它肿瘤 包括淋巴瘤 乳腺癌 肺癌和肾细胞癌 2 显像方法 1 显像剂111In OctreoScan 2 病人准备无特殊准备 3 显像方法 一般显像前停止奥曲肽治疗3 7天 在4小时进行早期显像 在注射后24h 多部位静态平面显像 必要时行断层显像 腹部检查者注意清肠 3 临床应用 生长抑制激素受体显像已在国外大量开展 有文献报道了1000余例临床应用结果 认为可定位垂体瘤 胃泌素瘤 胰岛瘤 高血糖素瘤 副神经节瘤 成神经细胞瘤 嗜铬细胞瘤 甲状腺髓样癌及类癌