神经外科课件：PET及PET-MRI影像融合技术指导胶质瘤诊断和手术治疗

PET及PET-MRI影像融合技术指导胶质瘤诊断和手术治疗（2011年）胶质瘤呈浸润性生长，边界不清。争取最大化切除。需要影像学指导。目前普遍应用的影像学图像是常规MRI。MRI图像增强与否取决于血脑屏障是否破坏，并不能完全反应肿瘤的范围。T2很难鉴别肿瘤组织与瘤周水肿。MRI在勾画肿瘤轮廓方面仍有难以克服的局限性。普通增强MRI在评估治疗效果及判断复发抑或假性进展存在缺陷复发抑或假性进展同一病例的胶质瘤内部存在组织学上的异质性。活检或者部分性切除的区域应尽量包括恶性程度最高的部分。MRI无法区分肿瘤内部的这种细微差别。Wheretotarget?高级别胶质瘤（III/IV级）放疗时，有时单以MRI勾画放疗靶区的判定直接影响放疗效果

术前/后MRIT1增强相，FLAIR/T2相确定肿瘤病灶大小。以肿瘤切除后残腔+MRI的T1增强相所勾画的GTV以及外缘3cm为放射靶区CTV，另外利用“收缩野shrinkingfield”技术确定GTV1（FLAIR相及T2相所显示的病灶区域），GTV2（手术切除后残腔+T1增强相所显示病灶区域）。CTV2应接受放射治疗处方为54-60Gy/每分割1.8-2.0Gy以PET/CT为代表的代谢影像学能有一定能力解决上述问题正电子发射断层显像

（positronemissiontomography,PET）PET通过使用正电子核素标记的各种示踪剂，能显示脑胶质瘤各种代谢活性和受体分布等：临床上最常用的示踪剂

18F-脱氧葡萄糖（fluorodeoxyglucose,FDG）----对于脑胶

质瘤的分级、预后判断、肿瘤的异质性分析和恶性程度转化的识别等具有优势；11C-蛋氨酸（methionine,MET）能反映肿瘤的氨基酸代谢，11C或18F标记的胆碱（choline,CHO）等则能反映肿瘤细胞膜增殖脂质代谢，这两类显像中病灶与正常脑组织对比都比较明显，病灶边界的显示更清晰，有利于检出肿瘤病灶，指导活检、手术和放疗，以及判断残存和复发等一些新的MRI、CT和超声技术也可提供一些功能和受体表达方面的信息，但多较局限。磁共振波谱成像（MRS）也是一种分子影像技术，可以显示体内或外来分子在脑内的分布。但PET检测药物分布细微变化的灵敏度远高于MRS。例如PET可以检出10-12摩尔浓度神经递质或受体的改变，而MRS的检测能力可能只有10-3摩尔浓度，相差10亿倍。在鉴别复发与假性进展方面鉴别肿瘤放射性坏死还是有肿瘤生长，多采用MRS，PWI，PET依据PET勾画的GTV体积超过依据MRI勾画的大体肿瘤靶体积（GTV）的33%。Tralins等对27例GBM术后适形放射治疗患者进行多因素分析,发现在年龄、Karnofsky评分、MRI显示的靶区以及18F-FDGPET显示的靶区等因素中，只有18F-FDGPET显示的靶区与患者生存率有明显相关性。神经导航的应用越来越广泛。能够在术中实时同步地显示病灶及手术器械，实现更精确地定位病灶。PET-MRI影像融合技术对于胶质瘤导航手术的影响北京协和医院传统神经导航技术的局限单一结构影像技术难以准确描记病变真实情况：普通的MRI扫描不能代表胶质瘤实际的累及范围增强T1扫描范围以外很可能存在胶质瘤的病灶；T2扫描难以分辨是肿瘤还是组织水肿导致高信号普通MRI扫描无法辨别传导束和功能区的确切位置，对于功能区手术指导意义有限传统神经导航技术对于皮层血管的显示不佳，不利于保护功能区重要的血管，特别是静脉血管CompanyLogo北京协和医院多模式神经导航技术传统结构影像学：CT、MRI（T1、T2、增强扫描）新型的结构影像学：DTI、MRA、MRV功能影像学：fMRI（语言、运动、视觉）代谢影像学：PET-CT（FDG、EGH、MET）,MRS其他：MEG临床资料本院术前怀疑为胶质瘤的患者共18例，男10例，女8例，年龄22岁-69岁，平均年龄44.6岁。计划行开颅肿瘤切除术or开颅脑活检or立体定向脑活检。MRI及PET扫描开颅肿瘤切除术或开颅脑活检：手术前一周之内行头颅MRI、FDGPET及FECHPET扫描。立体定向脑活检：手术前一周内行FDGPET及FECHPET扫描，手术当天局麻下安装立体定向头架和适配器之后行MRI扫描。

PET示踪剂摄取程度的评估

病变的标准摄取值（standarduptakevalue,SUV)病变/对侧SUV之比（L/C）病灶ROI对侧白质区ROI

图像融合

三维图像数据导入神经导航系统图形工作站。应用系统中Registration程序将MRI图像、FDGPET及FECHPET图像自动融合。融合后的图像仍以MRI、FDGPET及FECHPET图像的形式分别显示。

勾画肿瘤轮廓

分别在MRI、FDGPET及FECHPET的横断位图像上勾画肿瘤轮廓。在MRI上：T1增强灶orT1低信号区orT2高信号区FDGPET：摄取明显低于或高于周围正常白质的区域。在FECHPET：摄取明显高于周围正常脑组织的区域采用主观视觉法手工描绘+软件自动描绘在工作站内令三条轮廓线同时显示在MRI图像上根据PET的轮廓线与MRI轮廓线的位置关系对每一例病变分类，共分为6类。（GoldmanS,etal.1997）

手术计划

以MRI为基础，PET为参考，决定行肿瘤切除手术或者开颅脑活检或者立体定向活检。肿瘤切除术的病例：计划的切除范围以MRI图像勾画的轮廓为准，MRI轮廓以外但PET图像有异常摄取的区域，根据术中显微镜下实际观察到的病灶性状决定是否切除。开颅活检或立体定向活检的病例：在功能区以外的相对“安全区域”内，根据MRI及PET共同决定活检部位，尽量选取PET摄取最高的部位以及MRI强化最明显的部位。

手术实施

神经导航指导。

估计肿瘤能够全部切除者，显微镜下根据病灶的颜色与质地判断病灶与正常脑组织的边界，行大块切除。活检者，根据术前设计的靶点获取标本。病灶累及功能区的病例：术中唤醒或电生理监测，确保在安全界内操作。PET有所贡献：IA,IB,IIA,IIB,IIIA,IIIB,VPET未起作用：IC,IIC,IIIC,IV,VIPET贡献的评估

术后治疗及随访

明确病理诊断。根据病理结果决定是否进行放疗、化疗或再次手术。所有病例术后每三个月常规复查头颅MRI增强扫描，门诊或电话随访患者生存状况、KPS评分、辅助放化疗等信息。结果MRI的强化可以在一定程度上预测肿瘤的恶性程度，肿瘤级别强化不强化合计II145III257IV505合计8917肿瘤级别高于周围白质近似于周围白质低于周围白质II014III025IV500合计539摄取程度视觉判断：FDGPET肿瘤级别有摄取无摄取II32III43IV50合计125

摄取程度视觉判断：FECHPET

FDGPET对示踪剂的摄取程度可较好地反映胶质瘤的恶性程度，这与此前较多的报道相一致。肿瘤级别SUVFDGL/CFDGSUVFECHL/CFECHII～III级(n=12)8.8±5.01.0±0.50.8±0.65.0±4.0IV级（n=5）12.9±1.91.7±0.22.65±0.518.2±6.4不同级别胶质瘤对示踪剂摄取情况的半定量分析

不同级别胶质瘤FDGPET表现的分类肿瘤级别I类II类III类IV类V类VI类合计II1010215III1110317IV0221005合计23415217不同级别胶质瘤FECHPET表现的分类肿瘤级别I类II类III类IV类V类VI类无法分类合计II10011115III20110037IV11300005合计414211417PET的贡献率

将FDG与FECH的PET结合起来，11例接受肿瘤切除的患者中有9例PET有所贡献，贡献率为81.8%。根据每种示踪剂单独计算，则FDGPET的贡献率为54.5%（6/11），FECHPET的贡献率为27.3%（3/11）。

与PirotteB的报道（80%）相符，可见两种PET示踪剂的结合有助于更好地勾画肿瘤边界。但FECHPET在指导手术方面的作用尚未较其他示踪剂（特别是METPET）显示出优势，该种示踪剂的临床应用尚需进一步研究。典型病例病例1，女，69岁，“阵发性右侧面颈部及右上肢抽搐、麻木1月余，不能言语20余天”决定在唤醒麻醉下行肿瘤切除术，拟切除MRI增强灶以及其外的FDG高摄取区。ABC术中在脑表面即可见肿瘤异常肿瘤组织，位置与FDG高摄取区相符。术中所见肿瘤边界与计划切除的边界大致相符。MRI增强灶以外的FDG高摄取区在本例证实为肿瘤成分，证实PET判断的准确性。若仅依靠MRI显示的轮廓切除肿瘤则有可能残留较多的肿瘤组织。ABC病例2，男，55岁，“间断性头晕一周”MRI无强化，在PET上病灶对FDG有较低的摄取，肿瘤轮廓略小于MRI的T2像，对FECH有中等摄取，肿瘤轮廓小于T2像。活检发现在大脑表面未见异常，活检钳进深约2.5cm处发现质地偏韧血供中等的灰黄色病灶，此处恰与FECHPET上的高摄取区符合。病理回报为间变性星形胶质细胞瘤。术后第14天在唤醒麻醉下行开颅肿瘤切除术。以FDGPET异常摄取区为计划切除范围，可见灰黄色质地较韧的肿瘤组织，实际所见的肿瘤边界与FDG+FECHPET的病灶轮廓大致相符。病理与前次活检相同。开颅活检时发现脑表面正常，若没有PET引导，在邻近功能区的部位盲目探查将是很危险的。在本例，活检靶点的选取依赖于PET。术中所见肿瘤边界与PET大致符合，在本例证实PET勾画轮廓的准确性。病例3，男，22岁，“右大腿发麻8个月，加重伴突发意识丧失半个月”。MRI边界不清，无强化。PET对FDG中等摄取，摄取程度近似周围大脑灰质，但病灶周边游环形摄取减低区，考虑为瘤周水肿，病灶中心可见局灶性摄取增高区。FECH显像未见摄取。ABC开颅活检见脑表面为灰白色异常组织，钳取标本后将活检钳继续深入，在FDGPET上局灶性高摄取的部位再次钳取标本。病理回报：脑表面为星形胶质细胞瘤（II级），FDG高摄取部位为间变性混合细胞瘤（少突+星形）（III级）。术后第14天在唤醒麻醉+电生理监测下行肿瘤切除术，以FDGPET勾画的肿瘤轮廓导航，病理为间变性混合细胞瘤（少突+星形）（III级）。

ABC开颅活检时发现脑表面为异常组织，若仅在此钳取标本而未经PET引导向深部探查，则会低估该例胶质瘤的级别。MRI异常信号轮廓内的局灶性PET高摄取区对于选取活检靶点是至关重要的。

MRI上病灶的边界不清，在FDGPET上可见低摄取的水肿带，在肿瘤切除的全过程都是在FDGPET导航下进行的，在本例，PET是勾画肿瘤轮廓的唯一手段。病例4，男，31岁，间断“头痛伴发作性愣神3月余”入院。MRI发现左额颞大片状长T1长T2信号，边界不清，无强化。FDGPET在病灶前部存在局灶性高摄取，FECHPET未见摄取。以FDG高摄取灶为靶点进行开颅活检，在高摄取灶区域及其浅部术区的不同深度多次钳取标本。病理诊断为大脑胶质瘤病（WHOIII级）。在HE切片上，相比于浅部的标本，高摄取灶的肿瘤细胞更密集，胞体更大，异型性更明显