PET-CT的临床应用

PET CT的临床应用 中国人民解放军第一 五医院肿瘤诊疗中心 一 医用正电子成像仪 PET 发展历史 1953年DrBrownell和DrSweet就已研制了用于脑PET60年代末出现了第一代商品化的PET 可断层显像 但成像速度很慢 分辨率和断层厚度都不够理想 1976年诞生第一台用于临床的商品化的PET 80年代更多的公司投入了研制 80年代末90年代初PET系统日趋成熟 使PET系统的最佳分辨率达到4mm以下 90年代中期 PET在发达国家已成为重要的影像学诊断工具 PET用短半衰期放射性核素 如11C 13N 15O和18F等标记的示踪剂可直接参与人体生物代谢 因此PET影像更确切地表达人体生化 生理和病理的状况 在神经系统 肿瘤和心血管系统等领域的临床诊断中 PET展现出无法替代的优点 受到越来越多的重视 目前全球PET的装机台数已由1996年的209台 上升到2006年的2000多台 到2006年11月为止 我国大陆PET和PET CT的装机数已超过100台 它们分布在28个省 自治区 直辖市 仅靠病变的形态学特征诊断疾病是有限的而且形态学变化滞后于功能 血流 代谢等变化 经验证明 形态学变化甚至可能掩盖疾病的多样性 致使CT MRI及B超等传统影像不能早期诊断肿瘤 对某些肿瘤定性及炎性与转移淋巴结 治疗后残留肿瘤或复发与坏死 纤维化的鉴别难于解决即使超声 CT引导的穿刺活检 也受取材的限制 假阴性率达到20 左右 PET CT是将高性能的PET与CT有机地结合在同一设备上同时提供受检者在同一条件下的解剖结构与功能代谢相融合的图像的一种先进新型的医学影像技术 PET是目前十分先进的核医学影像设备与技术 能从分子水平反应人体组织的生理 病理 生化 代谢等功能性变化和体内受体的分布情况 故也称为 生化显像 biochemicalimaging 或 分子显像 molecularimaging CT是临床上广泛应用且仍在迅速发展的X线成像设备与技术 在显示机体解剖结构形态与组织密度等方面具有独特的优势 PET CT正是实现了PET与CT两种设备的同机整合与两种图像的同机融合 形成了两种先进技术的优势互补 具有极高的诊断性能与临床应用价值 产生的效果是 1 1 2 提高对病灶定位的准确性 大大缩短显像检查的时间 提高对肿瘤定性的可靠性 促进肿瘤放射治疗的发展 Siemens公司Biograph系列和CTI公司的Reveal系列GE公司DiscoveryLS和DiscoveryST系列Philip公司Gemini型 二 PET CT显像原理 PET CT显像是一种 核素示踪影像技术 它是通过正电子核素或其标记的示踪剂 示踪人体内特定生物物质的生物活动 采用多层 环行排列的探测器 由体外探测示踪剂所产生的光子 然后将获得的信息 通过计算机处理 以解剖影像的形式及其相应的生理参数 显示靶器官或病变组织的状况 藉以诊断疾病 由于其基于生理生活活动的机理 故PET技术又称为生化显像或功能分子显像 它是目前唯一可以在活体分子水平完成生物学显示的影像技术 18F 氟代脱氧葡萄糖 18F FDG 为葡萄糖的类似物 其与葡萄糖的差别仅为2位的羟基被18F取代 18F FDGPET成像可以在正常的生理状态下无创地定量人体内局部组织的葡萄糖代谢率 专用PET显像需要8 12mCi的18F FDG 三 PET图像定量分析方法 标准摄取值 standarduptakevalue SUV 是PET操作中可以直接给出的一个比较有用的定量指标 它在18F FDG鉴别诊断良恶性病变方面有一定的参考价值 k 单位换算系数 FDG的标准摄取值 由于FDG为葡萄糖的类似物 因此直接测定组织FDG的摄取量即可间接反映其MRGlu 葡萄糖代谢率 还受引入体内FDG的活度以及个体 大小 的影响 因此采用后两者对组织FDG的绝对摄取量进行标准化 即可得到FDGSUV 影响因素 个体 大小 血糖浓度 FDG注射后至开始显像的时间 FDG在血循环中的清除速率 四 PET结果的判读 一 PET和PET CT图像特点PET CT是融合了PET和CT两种影像模式的新型设备 其图像既有CT图像的特点 PET图像的特点 更有两种图像不同方式 侧重 比例相互融合的综合特点 PET的常规图像以放射性在体内不同区域的分布为判断依据 这种分布的不同以浓聚的程度 灰度的浓淡或不同伪彩色方式 为表现 根据所用示踪剂的自身生物特点 不同组织的放射性分布不一 判断时必须根据示踪剂调整对结果的判断标准 信噪比突出病变与周围组织的反差 全身最大密 灰 度投影 MIP 方式显示 动态采集 快 慢PET CT实现同机融合 将功能 代谢和解剖结构重合在一起显示 更有利于理解和把握体内的生物信息 发挥了 1 1 2 的效果 PET CT是一种功能加结构显像 灵敏 准确 分辨率可达0 38cm 一次检查可了解全身的整体情况 安全 舒适 无创伤 做到了影像学诊断的 四定 即 定位 是指发现病变和明确病变部位 定性 是指明确影像学方法所显示形态和功能变化的病理和病理生理性质 定量 是在 定性 定位 基础上对疾病或病变提出一个数量概念 更重要的是包括功能上的改变 定期 是指用影像学的方法确定疾病的发展阶段 二 PET结果的定量和半定量分析 T NTSUV不同时间点摄取差定量分析指标 三 影响PET检查结果的因素 1 示踪剂影响 不同种类的示踪剂的体内分布 代谢不同 不同剂量 不同浓度的示踪剂可能有不同的体内生物转归 质量不同的同类示踪剂体内分布也有差异 注射后不同时间显像的示踪剂分布不同 是临床上延时显像鉴别肿瘤的生物基础 部分示踪剂在体内可以被代谢 分解 成为不同的组分 因此在注射不同时间后 体内放射性分布自然会有差别 这些示踪剂不同时间显示对图像的影响 在释图时必须加以考虑 但要注意 示踪剂体内代谢的途径多 影响因素多 这种复杂性部分解释了部分肿瘤FDG摄取的多样性 也部分解释了不同研究者对不同肿瘤延迟显像SUV改变诊断价值方面报道的差异 2 设备条件影响 设备性能显像方式示踪剂量PET与CT配准 3 操作影响 检查前准备示踪剂投药技术采集条件特殊操作CT造影剂应用 4 分析和校正影响 图像显示阳衰减校正CT衰减校正图像融合显示格式 5 医疗影响 治疗改变病灶性质治疗反应时间手术与外伤其他药物 治疗影响治疗后全身反应 6 患者自身状态影响 年龄生理和病理生理状态病史 7 病变生物学特点影响 病灶代谢特点大小与形状生长方式原发与转移灶其他生物特征 四 PET结果判读程序及注意事项 1 PET结果分析 1 了解临床与影像信息 2 检查技术环节 3 规范化观察图像 4 必要的图像处理 5 综合分析判断 6 全面质量控制 2 PET检查假性结果 1 PET检查假阳性原因 2 PET检查假阴性原因高灵敏度 多影响因素 五 PET CT肿瘤诊断概述 分子影像学 通过影像技术 在活体上显示致病分子 疾病相关分子 疾病的分子机制 并在分子水平完成疾病监测和治疗 实现了分子生物学和分子医学的活体化 完成与临床的无缝对接 肿瘤细胞的葡萄糖代谢异常增高 摄入FDG也异常增高 肿瘤细胞因此被显像 这项技术最早由Warburg等人在20世纪30年代提出 但用于肿瘤显像还是近20年的事 由于FDG在肿瘤细胞内优先累积 通过PET扫描仪 能够使亲FDG的肿瘤显像 PET图像反映的是代谢活动而非解剖结构 在肿瘤或转移淋巴结形成肿块而使症状变得明显之前 亚临床肿瘤或正常大小的淋巴结也可能由于分子水平代谢改变而被PET检测到 目前PET用显像剂可进行几乎所有肿瘤的检查和监测 也有专用于特定肿瘤或有一特定生物特征的显像剂 可进行不同肿瘤的鉴别 定性 表面标志 基因表达等的研究和观察等 从不同角度提供病变生物学特征的信息 在解决疑难病例的诊治方面 发挥意想不到的作用 促进影像学从单纯的诊断 diagnostic 向预测 predictiv 特征化 characterization 和个体化 individualization 发展 文献报道 核医学和PET技术改变了多种疾病的诊治计划 占总病例数的20 40 提高治疗的准确性 对15 30 的病人预后产生积极的影响 代表着新世纪医学科学的转变 显示肿瘤异常的代谢特征显示肿瘤细胞表面特殊分子标志显示肿瘤增殖显示肿瘤血管新生显示肿瘤细胞的凋亡和乏氧显示特殊的基因表达 PET CT的技术互补 1 肿瘤筛查2 肿瘤定性诊断3 肿瘤分期4 肿瘤生物学特征化 阅片也应标准化 阅片者之间差异很显著 出现这一情况的主要原因是图像临界点的界定问题 在观察PET图像信号强度时个人之间有差异 因此可能人为地显著增大或缩小肿瘤体积 5 不明原发灶检测 1 通过转移瘤组织学检查寻找原发肿瘤 2 通过转移瘤部位寻找原发肿瘤 型转移瘤和原发灶均明显显影 比较多见 型转移瘤轻中度显影 原发灶仅轻度显影 型转移瘤不同程度显影 原发灶未显影 转移瘤与原发肿瘤生物学特征的不一致性或原发肿瘤微小 原发肿瘤处于较高放射性分布区域内 所谓 转移瘤 其实并非转移瘤 而是原发肿瘤或其他病变 型转移瘤未显影 转移瘤以外也未见异常放射性浓聚灶 所谓 转移瘤 其实并非转移瘤 而是原发肿瘤或其他病变转移瘤和原发肿瘤对18F FDG均没有摄取 即FDG低摄取或无摄取型肿瘤病灶微小 型转移瘤未显影 但在转移瘤以外可见异常放射性浓聚灶 未显影可能 转移瘤已被清除转移瘤对18F FDG不摄取或受水肿 如脑转移瘤 转移瘤病灶微小 转移瘤以外见到异常放射性浓聚灶 生物学特征不一致 原发肿瘤可以显影双原癌摄取显影剂的其它良性病变 6 协助治疗计划 准确确定并发阻塞性肺炎 肺不张和胸腔积液患者肿瘤靶区提高淋巴结转移诊断和靶区勾画的准确性提高GTV勾画的一致性 传统的X线和CT都是通过观察解剖学改变发现肿瘤 通过淋巴结的增大发现转移 尽管CT是放射治疗计划的基础 但它不能提供肿瘤活力信息 而肿瘤活力信息是一个重要的预后因素 FDG PET因可进一步区分良恶性病变而弥补了CT检查的不足 它能准确地分辨出正常大小淋巴结中的癌细胞 而排除非肿瘤的肿大淋巴结 这对于提高分期准确性有帮助 完整的疾病治疗史对于PET图像分析十分重要 例如 近期的化疗可能导致脊柱骨随摄取增高 先前的放疗可能会导致骨髓摄取下降 放疗后改变和颈部正常淋巴组织活性下降都是年龄依赖性的 这应有所预料 既往的放疗范围也应知道 因为持续的放疗后改变可能表现为肺部 甲状腺和心肌的摄取增高 GTV会因PET图像的运用而有显著的改变 约16 病例因PEET CT发现了远处转移 因而改根治性放疗为姑息性放疗 7 疗效检测和预测8 复发监测与再分期9 肿瘤治疗新技术与新药研究10 降低假阳性和假阴性 正电子发射计算机断层成像仪Biography40TruePoint 男 53岁 体检发现左肺肿块 CT示左肺上叶前段结节影 PET CT CT示左肺上前段结节影1 9cm 1 7cm FDG代谢明显增高 手术病理腺癌 级 男 59岁 进行性吞咽困难 消瘦 内镜证实食管下段肿块 活检食管低分化腺癌 PET CT CT扫描为食管下段肿块 官腔部分闭塞 近侧扩张 箭头 PET显像FDG代谢异常增高 男 45岁 右额叶转移性腺癌术后 常规CT未见异常PET CT 左下肺门旁见一结节样软组织密度影 FDG代谢异常增高 拟诊肺癌 手术病理腺癌 男 53岁 2001直肠癌手术 病理 高分化腺癌伴部分黏液腺癌 未放化疗 2006 12左肾癌切除病理 肾盂移行细胞乳头状癌 2 3级术后膀胱内化疗 2008 5 29胰头钩突明显增大后腹膜多发淋巴结影 PET CT 胰头钩突明显增大 FDG代谢异常增高 手术病理证实胰腺癌 三重癌 男 62岁 鼻涕带血咳嗽3月 既往有鼻窦炎手术史 PET CT 左侧鼻咽部有一软组织块影 右颈部有一肿大淋巴结 FDG代谢异常增高 病理 鼻咽部非角化未分化型癌 右下肺上皮内瘤变 患者要求在无病理的情况下行化疗 于7 24 8 2日行NP方案化疗 诊断性治疗 功能影像帮助勾画肺癌GTV CTGTV PET CTGTV 初始扫描 SUV 7 2 延迟扫描 SUV 5 8 病理为炎性淋巴结 d 10mm d 10mm d 10mm d 10mm HowtoEvaluatetheLNofShortAxis 10mmFDG PET CTvalueofevaluationforthisnodes CT未发现纵隔淋巴结肿大 PET示隆凸下淋巴结高代谢 术后病理证实转移性腺癌 最大直径为6mm PET CT诊断 10mm纵隔LN临床价值及其结果分析 76个淋巴结敏感性83 3 特异性90 5 准确性为90 7 阳性预测值为62 5 阴性预测值92 6 是判断纵隔淋巴结微小转移的有效手段建议NSCLC采用IF RT照射时应结合PET 累及野与预防野照射IFI ENIforNSCLC 预防照射 ENI 常规包括原发灶 同侧肺门隆突下及隆突上纵隔淋巴区 当上纵隔有淋巴结转移时包括锁骨上淋巴区累及野照射 IFI 建议只包括以下的淋巴结区CT短径 1cm的淋巴结短径虽 1cm但伴有坏死多个短径 1cm的淋巴结FDG PET检查伴有高代谢纵隔镜活检证实肿瘤转移 比较PET CT和CT不同方法勾画靶区 椎体标志验证靶区 炎症的PET表现 炎症病灶在PET上多表现为不同程度的局部摄取18F FDG增加 浓聚的程度与炎症的病因 病程 炎性反应的剧烈程度 临床干预方式等有关 通常急性 化脓性炎症的18F FDG摄取高于慢性 反应性炎症 基于这一原理 PET可以协助临床判断炎症的活动与否 炎症病灶摄取18F FDG呈多样化表现可以不摄取而表现为SUV值正常 也可以增高 SUV值高达5 0 7 0 一些特殊感染性疾病如结核 炎性肉芽肿等SUV值甚至可高达15以上 炎症病灶的PET浓聚形态因部位不同也呈现多态性 可以是片状 云絮状 绳索状 环状 条索状 不规则形等也可以是类似肿瘤的圆形 类圆形 在患者可接受的费用范围内时 建议首先考虑PET代谢显像进行诊断和治疗前分期 最好能获得治疗前的18F FDG显像结果作为随访的重要依据 与CT或MRI相比 在实质肿瘤治疗后的随访观察中 18F FDG显像对局部肿瘤的残留或治疗效果的判断具有相对较高的敏感性 特异性和准确性 而纤维瘢痕和坏死病灶不能摄取18F FDG 所以18F FDG显像为阴性 可据此避免不必要