pet在肿瘤放疗中的应用

pet在肿瘤放疗中的应用第1页/共114页用于PET扫描的正电子核素

核素半衰期

15O2分

13N10分

11C20分

18F110分第2页/共114页PET的工作原理γ光子探测示意图符合电路探测器电子正电子511Mev湮没辐射光子原子核511Mev湮没辐射光子探测器第3页/共114页PET的设备分类专用型PET（dedicatedPET—dPET)

特点：环形探测器优点：灵敏度、空间分辨率高缺点：价格昂贵兼容型PET（hybridPET—hPET)

特点：双探头或多探头

优点：较高的性/价比，既可做PET显像又可做SPECT显像缺点：灵敏度、空间分辨率低第4页/共114页第5页/共114页18F-FDG-PET的成像原理第6页/共114页FDG在细胞内的浓聚程度与细胞内糖酵解水平呈正相关恶性肿瘤组织的特点细胞快速增生细胞膜葡萄糖载体增多细胞内磷酸化酶的活性增高第7页/共114页FDG-PET图像的判读目测图像法半定量分析法第8页/共114页目测图像法1级没有明显摄取2级摄取低于本底3级摄取与本底相等4级摄取高于本底5级摄取远高于本底恶性：4、5级良性：1、2、3级第9页/共114页半定量分析法SUV或SUR＝感兴趣区的平均放射性活性（MBq/ml)/注入的放射性核素总量（MBq/ml)/病人的体重（g)以SUV判断良恶性的临界值尚无统一标准第10页/共114页PET在NSCLC放疗中的应用在NSCLC放疗中的应用PET/CT融合对NSCLC放疗靶区的影响图像融合存在的问题和解决方法展望第11页/共114页FDG－PET在肺癌中的应用肺内孤立性结节（SPN）的定性肺癌的治疗前临床分期改变治疗策略影响放疗靶区的勾画监测肿瘤对治疗的反应鉴别放疗后残存或复发与放疗后反应预测预后第12页/共114页PET在肺癌的定性诊断和治疗前的分期中的价值已得到广泛的认可PET对SPN的恶性判断的价值灵敏度95.9%

特异度76.6%精确度91.1%阴性预测值92.4%阳性预测值86.2%多数研究显示PET参与的临床分期较传统分期精确第13页/共114页肺癌的临床分期目的：正确区分I-IIIa期和IIIb-IV期肿瘤。作用：直接关系到治疗方法的选择，预后判断第14页/共114页第15页/共114页MacManus报道PET检出的传统检查未发现的远处转移Ⅰ期7.5％Ⅱ期18％Ⅲ期24％结论：拟行根治性治疗的病人治疗前的PET检查是必要的，可以使部分已有远处转移的病人避免不必要的根治性治疗第16页/共114页PET分期对NSCLC治疗策略的影响澳大利亚的Kalff等的一项前瞻性研究：PET的参与导致47.5%（28/59）的病人分期改变第17页/共114页分期的改变导致（26/59）44.1％的病人治疗策略改变第18页/共114页hPET后分期ⅠⅡⅢaⅢbⅣ分期分期hPETⅠ611002/8－前Ⅱ130112/61/6分Ⅲa223011/84/8期Ⅲb000110－－Ⅳ20158－8/16(张碧媛）第19页/共114页hPET前治疗策略病人数

hPET后治疗策略病人数

根治性手术3按计划手术2高姑息放疗加化疗1拒绝手术，根治19按原计划根治性17性放疗放疗姑息性放疗加化疗2高姑息性放疗加化疗11

按原计划治疗11低姑息性治疗16按原计划姑息治疗8高姑息性放疗加化疗5根治性手术2根治性放疗1

hPET的参与，导致36.7％的病人分期改变，24.5%的病人治疗策略的改变第20页/共114页文献报道：PET的参与可导致24～62％的肺癌病人的分期改变PET引起的分期改变可能使32％的病人避免不必要的手术，而使19％的病人获得手术机会第21页/共114页PET分期对生存率的影响分期1年生存率2年生存率传统分期44％0％PET分期69％44％PET分期较传统分期精确，可使病人获得更恰当的治疗，提高生存质量，延长生存期

第22页/共114页NSCLC的放疗对于不能手术或拒绝手术的患者，放疗是并发症最少也是最有效的非外科治疗方法根治性放疗：拒绝手术的Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲa期及部分Ⅲb期姑息性放疗：能耐受治疗的任何期别有症状者第23页/共114页NSCLC的放疗疗效早期NSCLC根治性放疗的五年生存率13～36％局部晚期NSCLC放疗的长期肿瘤控制是令人失望的：中位生存期<10个月5年生存率5～10％第24页/共114页影响NSCLC放疗疗效的因素肿瘤细胞本身的放射敏感性不可手术的病变通常是较大的，PTV常>100cm2,

理论上需要高达100Gy的剂量才能提供足够的肿瘤控制周围正常肺组织、心脏、脊髓的放射耐受性低，限制了靶区剂量肿瘤随呼吸上下移动通过CT确定的靶区不够精确确诊时已存在的远处微转移未被检出第25页/共114页新的放疗技术3DCRTIMRT目的：最大限度的提高肿瘤剂量而最大限度的减少正常组织的受照体积，提高TCP同时降低NTCP，即提高治疗比面临的困难：靶区不确定第26页/共114页影响靶区不确定的因素肺癌伴肺不张或阻塞性肺炎肿瘤与周围组织粘连，分界不清N分期的不确定第27页/共114页PET对肺不张和肺癌的鉴别第28页/共114页PET和CT确定的肿瘤体积的差异测量21例伴肺不张的病人的肿瘤体积：VPET>

VCT4例VPET<

VCT17例

VPET平均比VCT小46.01cm3（17.7％）（P=0.002）

（复旦大学肿瘤医院张碧媛）第29页/共114页21例病人的VPET和VCT的比较第30页/共114页4例VPET>VCT:CT上认为是肺不张的组织PET证实为肿瘤17例VPET<VCT:PET排除了CT认为是肿瘤的肺不张第31页/共114页PET和CT确定的靶区差异1第32页/共114页PET和CT对N分期的比较MethodssensitivityspecificityaccuracyCT/MRI57~75%44~94%52~89%PET82～100％81～99％81～99％第33页/共114页PET和CT对N分期的差异1第34页/共114页PET和CT对N分期的差异2第35页/共114页PET和CT对N分期的差异3第36页/共114页PET和CT确定的靶区差异2第37页/共114页不同医生根据CT勾画的靶区的差异第38页/共114页不同医生根据PET勾画的靶区第39页/共114页PET在肺癌放疗中的优势精确分期，避免对已有远处转移的病人进行根治性放疗纵隔淋巴结的放疗范围的精确确定鉴别肺癌和肺不张或阻塞性肺炎减小不同医生勾画靶区的差异第40页/共114页PET的不足空间分辨率低，低信噪比，图像粗糙，解剖结构显示不良第41页/共114页PET/CT融合图像的优势在同一张图像上同时获得解剖学信息和分子功能信息减少PET因定位误差产生的假阴性和假阳性第42页/共114页hPET/CT对纵隔淋巴结的显示第43页/共114页hPET/CT对肺不张和肺癌的显示第44页/共114页第45页/共114页PET/CT图像融合方法异机融合第46页/共114页异机融合的图像套准（胸部）第47页/共114页异机融合的图像套准（头颈部）第48页/共114页异机融合的图像套准（头颈部）第49页/共114页异机融合的方法手工融合计算机自动融合第50页/共114页同机融合的方法CTPET第51页/共114页PET/CT融合图像对勾画放疗靶区的影响第52页/共114页PET/CT对NSCLC放疗PTV的影响作者年份病例数PTVPET>PTVCT原因PTVPET<PTVCT原因

Hebert19962023％排除肺不张NestleMunley19991999343534%的病人射野35边界扩大15mm包括未被CT检出的转移纵隔淋巴结35.3％的病人平均缩小19.3％排除肺不张Erdi20021163.6％的病人平均增加19％包括未被CT检出的转移纵隔淋巴结36.4％的病人平均缩小19%排除肺不张

第53页/共114页第54页/共114页PET/CT融合图像确定的靶区的精确性Vanuytsel等比较了73例CT或PET上纵隔淋巴结阳性的病人，以融合图像或仅用CT确定的GTV，并与病理结果对照

GTVCT涵盖了75％的转移淋巴结

GTVPET/CT则包括了89％的转移淋巴结（P<0.05)第55页/共114页PTV的几何改变对TCP和NTCP究竟有多大的影响？目前的研究病例数少、观察时间短，多数是剂量学分析，尚未有临床试验的报道。第56页/共114页肺的受照体积与放射性肺炎发生率的关系

V20

放肺发生率<22%0%22~31%7%31~40%13%>40%36%第57页/共114页PET/CT确定的靶区的剂量学分析Vanuytsel等分析了10例PTVPET/CT<PTVCT

的DVH分布，以Vlung(20)预测放射性肺炎的发生几率结果：PTV的缩小导致Vlung(20)平均下降27％，理论推测可降低约7％的放肺发生率另一项研究：PTV的缩小导致Vlung(20)平均下降17％第58页/共114页PET/CT引起的剂量学改变是否能转化为临床可见的治疗增益呢？

目前的研究多是理论上的推测，尚无临床随访结果证实第59页/共114页PET/CT融合用于放疗存在的问题融合的精确度不理想PET/CT机的孔径不足以容纳定位体模PET图像用于定量分析的最佳显像条件有待摸索第60页/共114页影响异机图像融合精确度的因素理想的图像融合应精确地使体位标记点对点对应，但参考点的选择有一定难度CT和PET图像不是在同一时间、同一体位获得，误差较大呼吸运动的影响第61页/共114页异机融合的误差1澳大利亚的Kiffer等测量了10例病人的PET和CT上的病变中心，平均相差10.4mm，PET/CT融合的精确性在1.2cm左右，这对精确放疗以mm计的精确度的要求而言是难以接受的第62页/共114页异机融合的误差2经模型试验测定，融合误差<5mm第63页/共114页同机融合的优点可在同一时间、同一体位下获得CT和PET图像CT和PET开始扫描的位置、层厚可保持高度一致CT和PET具有相同的定位坐标系统，2套系统不需对位就可精确融合第64页/共114页同机融合面临的问题呼吸运动的影响PET和CT扫描时检查床下沉的程度差异第65页/共114页如何减少呼吸运动的影响呼吸门控技术正常呼气末屏气训练病人浅呼吸第66页/共114页PET用于定量分析时的最佳显像条件？显像时扣除多少域值才能使PET图像上的FDG异常浓聚灶与肿瘤的实际大小一致是PET用于定量分析的最大障碍第67页/共114页FDG的浓聚程度不仅与细胞的糖代谢水平有关，而且与肿瘤的大小有关需要测定不同T/B、不同大小的肿瘤最佳显像状态所对应的本底域值目前国际上尚无统一的标准第68页/共114页初步的研究美国的Erdi等通过模型试验摸索最佳的显像条件方法：在模型中体积0.4～5.5ml的球体中注入不同活度的FDG以模拟临床见到的肺内结节结果：在体积大于4ml时，不同FDG活度不同大小的球体的PET显像的本底域值趋近36～44％

第69页/共114页第70页/共114页第71页/共114页以统一的40％的本底域值应用于10例CT上肿块边界清楚的病人时，PET上FDG浓聚灶的大小与CT上肿块大小相差较大，而使二者相近的本底域值29～61％第72页/共114页第73页/共114页对不同大小、不同活度的病灶用一个统一的本底域值进行显像的准确性是不可靠的通过模型试验建立不同大小、不同活度的病灶的最佳显像域值的数学模型是解决问题的关键模型试验的结果需得到病理的证实目前国际上有关研究尚无突破性进展第74页/共114页hPET的价值虽然空间分辨率和灵敏度低于dPET，但文献显示对于>2cm的肺内结节的定性诊断，hPET的灵敏度和特异度并不逊于dPEThPET具有更好的性价比，更易在临床普及,有一定临床应用价值带有低分辨率CT的hPET，实现解剖和功能图像的融合，提高了hPET的定位能力第75页/共114页

研究进展第76页/共114页随着新的放射性示踪剂的开发，PET的应用已深入到肿瘤增殖速率、肿瘤血管生成、肿瘤基因表达、乏氧细胞、细胞凋亡的检测等领域，使肿瘤的放疗向着生物调强的方向迈进第77页/共114页不同示踪剂的PET研究核酸代谢：11C－胸腺嘧啶、124I－脱氧尿嘧啶1）反映肿瘤细胞增殖活性2）预测肿瘤对化疗反应临床资料显示，在化疗一周后即可见11C标记的胸腺嘧啶摄取明显降低，而且降低程度>FDG第78页/共114页肿瘤受体的检测：性激素受体1)了解活体内肿瘤细胞受体状态2)监测对激素治疗反应性。3)目前应用较成功的18Fluorestrodiol4)有研究显示：FES摄取程度与病理上的ER表达状态相关。FES摄取程度变化反映了ER被阻断程度。第79页/共114页蛋白质代谢：11C－蛋氨酸优点：1）诊断特异性有所提高2）用于肿瘤对治疗反应性好缺点：1）11C同位素半衰期短2）生物学信息难以解释（因为其中包含了氨基酸和非蛋白转化过程中的信息）目前氨基酸标记的PET扫描尚难常规用于临床。第80页/共114页PET对细胞凋亡的检测：动物实验研究中第81页/共114页乏氧对肿瘤放疗的影响1）乏氧的存在会影响肿瘤放疗敏感性和治疗效果2）乏氧易使肿瘤产生放射抗拒、激活血管内皮生长因子、产生耐药的基因扩增、引起P53基因突变3）氧分压与生存率和复发率显著相关第82页/共114页PET对乏氧的检测（18F－MISO）Rasey等报道：37例不同肿瘤患者进行18F－MISO－PET显像，定量分析肿瘤内乏氧体积结果：36/37(97%)存在乏氧区域平均FHV（fractionalhypoxicvolume)

NSCLC(21)47.6％头颈部肿瘤(7)8.8%前列腺癌(4)18.2%其他肿瘤(5)55.2%第83页/共114页虽然PET在以上领域的研究还只是起步阶段，但初步的结果已显示了PET作为一种分子功能显像技术的巨大发展潜力PET提供的生物学信息对调强放疗靶区内不均匀剂量的施予具有重要的指导意义第84页/共114页

展望第85页/共114页第86页/共114页第87页/共114页

谢谢第88页/共114页PET/MRI/CT在脑瘤放疗中的应用第89页/共114页Gross等的研究：18例脑胶质瘤44％GTVPET/MRI比GTVMRI大1ml22%GTVPET/MRI比GTVMRI大1~5ml>50%的病人GTV<10%第90页/共114页PET与MRI确定的肿瘤体积比较第91页/共114页第92页/共114页

结论：由于脑组织的本底葡萄糖代谢率较高，FDG－PET仅在小部分病人中提供更有意义的信息

美国的另一项研究亦得出相同结论第93页/共114页有研究显示11C－MET－PET对低分级的胶质瘤（葡萄糖代谢率低）显示了更大的潜力Nuutinen的研究显示在14例低分级的胶质瘤中11C－MET－PET使27％的病人的GTV小于T2加权MRI图像确定的GTV11C－MET－PET的作用尚需更广泛的研究第94页/共114页FDG－PET在头颈部肿瘤放疗中的应用第95页/共114页PET/CT在头颈部肿瘤放疗中的作用区分肿瘤和粘膜水肿对颈部淋巴结的检出精确性优于CT/MRI治疗后肿瘤残留或复发的早期发现肿瘤残留或复发与放射性损伤的鉴别第96页/共114页常用发现颈淋巴结转移的手段及临床价值第97页/共114页PET应用于头颈部肿瘤放疗面临的困难头颈部正常组织（如：唾液腺、咀嚼肌）的生理摄取值较高，使得PET图像的解释变得困难PET图像上缺乏解剖标志，图像融合时参考点的选择困难进行不同扫描时的体位变动引起融合误差第98页/共114页日本北海道大学的前瞻性临床试验21例病人，12例口咽癌，9例鼻咽癌所有病人以同一体位固定装置做FDG－PET扫描、MRI和CT扫描比较GTV/CTVPET/CT/MRI与GTV/CTVCT/MRI的差异5例IMRT，16例3DCRT放疗量：PET（＋）区为GTV—65-66GyPET(－)而CT/MRI可疑为CTV—40-50Gy第99页/共114页结果：89％的