18F-FDG显像对骨肉瘤化疗效果评价的初步研究

冯 瑾，彭京京，刘洪洪，杨 芳，牛晓辉

（北京积水潭医院，北京 100035）

骨肉瘤是最常见的原发性骨恶性肿瘤，好发于10～20岁的青少年。上世纪70年代以前，截肢是治疗骨肉瘤的标准方法，但针对骨肉瘤的单纯手术治疗已成为历史。从上世纪70年代开始，化疗药物开始应用于骨肉瘤患者，并取得显著疗效，至70年代末和80年代初逐步形成了新辅助化疗的概念。即术前应用化疗，在治疗微转移灶的同时，控制肿瘤原发灶以利于保肢手术的进行，改善了骨肉瘤患者的预后和生活质量，5年生存率达到60%以上，化疗效果的好坏与骨软组织肉瘤患者的预后密切相关[1]。

准确有效的评价骨肉瘤化疗效果，对指导临床个体化治疗具有重要的意义。现阶段主要的无创性评估方法为多种影像学方法：X光片、CT、MRI、血管造影以及核医学显像。我们对7例患者行化疗前后的18F-FDG显像，旨在初步探讨18F-FDG显像对术前骨肉瘤患者化疗效果的评价意义。

1 资料与方法

1.1 研究对象

2007年11月～2009年7月，临床诊断为骨肉瘤初诊患者7例，男5例，女2例，年龄9～19岁，平均（16.0±4.2）岁。病变部位：左胫骨近端2例，左股骨远端3例，右胫骨近端1例，右股骨远端1例。经穿刺病理诊断为骨肉瘤，均未进行相关治疗（化疗及外科手术）。

1.2 显像方法

18F-FDG显像采用GE infiniaVC Hawkeye双探头符合线路SPECT/CT扫描仪。受检者空腹6小时以上，控制血糖在4.4～6.7mmol/L。静脉注射18FFDG 185Mbq，40分钟后行病变部位及对侧正常肢体显像，采集一个床位。经计算机处理获得冠状、横断、矢状断层影像。患者接受规范新辅助化疗4疗程，历时约2个月。化疗后行第二次同一部位18FFDG显像，方法同上。

1.3 图像分析

观察化疗前后两次显像病变部位葡萄糖代谢增高灶的范围、放射性摄取程度。由两位有经验的核医学医师采取盲法（①不提供任何临床病史、相关辅助检查结果或病理诊断结果给分析医生；②只分析病变部位及对侧肢体的图像，不阅看身体其他部位的图像；③两名医师单独操作，不得进行讨论、交流）分别进行半定量分析，取两者数据的平均值。感兴趣区（ROI）选择冠状断面影像中病灶最大面积手工绘制，并使化疗前与化疗后ROI范围保持一致。获得肿瘤部位（T）最大放射性计数（max）和平均放射性计数（average），取对侧肢体相对应的部位，使用相同的ROI范围与肿瘤部位进行对比，获得非肿瘤部位（NT）的最大放射性计数（max）和平均放射性计数（average），经计算获得化疗前 T/NT 数值（TNR1）及化疗后 T/NT数值（TNR2）。利用公式（TNR1-TNR2）/TNR1计算获得化疗前后计数率的变化率。

1.4 病理组织学结果获得

患者经手术获得病变段截标本，沿冠状长轴剖开，充分显现肿瘤全部，经肿瘤最大剖面取材编号、地图化、制图。光镜下观察，获得组织病理学肿瘤坏死率。坏死率计算：肿瘤坏死率=（1-存活肿瘤面积/肿瘤面积）×100%。根据Huvos分级[2]，肿瘤坏死率≥90%，即残留10%以下存活肿瘤细为Huvos分级Ⅲ、Ⅳ级，代表肿瘤对化疗反应良好；肿瘤坏死率<90%，即残留10%以上存活肿瘤细为Huvos分级Ⅰ、Ⅱ级，代表肿瘤对化疗反应不佳。

1.5 统计学分析

采用SPSS11.5统计软件包进行处理，计量资料用均数±标准差（±s）表示，化疗前后T/NT值的比较采用t检验，化疗前后放射性计数率的变化率与病理学肿瘤坏死率进行相关性分析，P<0.05为有统计学意义，P<0.01为有显著性统计学意义。

2 结果

病理组织学疗效判定：7例患者中3例因远隔转移等原因未获得病理组织学肿瘤坏死率，4例获得组织病理学坏死率。3例活肿瘤细胞低于10%，即肿瘤坏死率>90%（图1a），Huvos分级Ⅲ、Ⅳ级，效果良好。1例见活肿瘤细胞20%，即肿瘤坏死率80%（图 1b），Huvos分级Ⅰ、Ⅱ级，效果不佳。

经6～24个月左右随访，3例未获得病理组织学坏死率的患者，1例发生远隔转移死亡，其余6例患者术后暂未发现复发及转移 （4例获得病理组织学坏死率）。

18F-FDG显像结果：7例患者化疗后与化疗前图像相比，均可见病灶部位放射性摄取程度减低，减低程度有所不同（图2a～2d）。半定量分析，化疗前最大计数率 T/NT（TNR1max）范围为 4.78～14.14，平均值为9.66±4.00； 平均计数率 T/NT （TNR1average） 范围为4.35～10.90，平均值为 7.29±2.48。 化疗后 7 例患者半定量分析数值均有不同程度减低，化疗后最大计数率 T/NT（TNR2max）范围为 1.58～5.23，平均值为 2.47±1.25；平均计数率T/NT （TNR2average）范围为1.19～4.88，平均值为2.34±1.19。经t检验，化疗前最大计数率与化疗后最大计数率（TNR1max与TNR2max）在统计学上有显著性差异（P=0.00<0.01）；化疗前平均计数率与化疗后平均计数率 （TNR1average与TNR2average）在统计学上有显著性差异（P=0.00<0.01）。

具体半定量分析数据变化见表1，4例获得病理组织学坏死率，其中3例肿瘤坏死率>90%，Huvos分级Ⅲ、Ⅳ级，化疗前后最大计数率的变化率分别为86.63%、78.22%、83.39%，平均计数率变化率分别为80.00%、78.11%、79.39%；1例肿瘤坏死率 80%，Huvos分级Ⅱ级，化疗前后最大计数率的变化率为69.91%，平均计数率变化率为56.85%；经相关性分析，化疗前后最大计数率的变化率与病理组织学坏死率有正相关性，相关系数0.94（P<0.01），平均计数率的变化率与病理组织学坏死率亦有正相关性，相关系数0.84（P<0.01）。1例存在远隔转移、死亡的患者化疗前后最大计数率的变化率为72.64%，平均计数率变化率为66.95%。

Table 1 Radioactive counts rate of lesions before and after chemotherapy compared with the tumor necrostic rate

3 讨论

近年来，骨肉瘤综合治疗的进展使早期骨肉瘤患者的存活率显著提高，术前化疗反应好的患者5年存活率可达70%左右[3]。如何评价骨肉瘤化疗效果，首先，对术后切除的肿瘤标本进行镜下肿瘤坏死率的分析来评价化疗效果，已获得广泛的认可，且坏死率被认为是判断骨肉瘤化疗效果的金标准。但肿瘤坏死率的的获得操作繁复，评估结果需要在术后一段时间才能得到，有明显的滞后性，影响了化疗方案的调整。因此需要能早期、及时评估化疗效果的方法，现阶段主要为多种影像学方法：X光片、CT、MRI、血管造影以及核医学显像。

X光片、CT、MRI均显示肿瘤在化疗前后的形态学改变，其中MRI在骨与软组织肿瘤中可提供更多的信息。有研究显示肿瘤形态学的改变显著滞后于它们对化疗的反应[4]，而且形态学改变缺乏特异性，所以它们并不是评价肿瘤治疗效果的及时、有效手段。

18F-氟代脱氧葡萄糖（18F-FDG）是目前临床应用最多的核素肿瘤代谢显像剂，对肿瘤细胞进行分子水平显像。肿瘤细胞与正常组织细胞具有不同的糖代谢机制，在肿瘤细胞中由于葡萄糖转运mRNA的表达增加，葡萄糖转运蛋白Glut1和Glut3水平升高，己糖激酶水平升高，葡萄糖-6-磷酸酶水平下调等共同因素的作用，使得FDG与葡萄糖一样，在肿瘤细胞中的摄取增加，而不被进一步分解的FDG在肿瘤细胞中积聚。因此，在注射后相同时间的18FFDG摄取和积累高于正常组织数倍甚至数十倍，在显像时表现为局部异常浓聚[5]。因此不仅有助于鉴别肿瘤的良恶性，还能区别坏死肿瘤组织和存活肿瘤组织。Messa等[6]在对骨骼肌肉系统肿瘤的评论中提出，在目前可得到的所有核医学检查手段中，FDG显像对于治疗效果的监测应为首选。多项研究[7-9]显示FDG的摄取量与存活的肿瘤组织呈正相关，这提示FDG-PET可以做为一种评价化疗效果的工具。通过观察肿瘤显像范围的大小和浓聚程度的变化，可以直观地判断化疗效果；而通过对肿瘤浓聚程度的半定量分析，有助于我们更加准确地评价肿瘤坏死率和化疗效果。除此之外，骨肉瘤化疗后18F-FDG摄取程度与自分泌因子/磷酸葡糖异构酶（AMF/PGI）抗体滴度有关，以上两种因子可反应骨肉瘤远隔转移可能性，即骨肉瘤化疗后18F-FDG摄取程度可反映骨肉瘤的预后[10]。

本研究初步显示18F-FDG显像获得的化疗前后计数率的变化可以反映骨肉瘤在化疗前后葡萄糖代谢的变化，即肿瘤活性的变化，计数率的变化率与骨肉瘤组织病理学肿瘤坏死率之间有着很好的正相关关系，即骨肉瘤患者化疗前后病灶18F-FDG显像的放射性计数率变化率（平均值和最大值）可以反映骨肉瘤化疗后的坏死率。在感兴趣区圈划的范围内坏死细胞的周围可能存在炎性细胞或反应性纤维化摄取18F-FDG，本研究采用病变部位与对侧肢体的放射性计数比值（T/NT）作为研究数据，可以剔除部分影响，有研究显示放射性计数比值有较高的应用价值，但炎性细胞或反应性纤维化的放射性摄取仍可能导致化疗后病变部位放射性计数轻度增高[11-12]，影响肿瘤坏死率评估的准确性，目前还没有理想的方法完全避免其影响。目前，患者的随访时间较短，暂不能反映化疗与预后的关系，且本研究病例较少，需要更长时间的随访及更进一步的深入研究，以期获得半定量分析数值（计数率的变化率、标准摄取值等）与坏死率及术后生存率的确切对应关系，能够无创、准确、及时的评估骨肉瘤的化疗效果及预后。

]

[1]Bielack S,Kempf-Bielack B,Dellin G,et al.Prognostic faetors in high-grade osteosarcoma of the extremities or trunk:ananalysis of l702 patients treated on neoadjuvant cooperative osteosarcoma study group protocols[J].J Clin Oncol,2002,20:776-790.

[2]Huvos AG,Rosen G,Mercove RC.Primary osteogenic sarcoma:pathologic aspects in 20 patients after treatment with chemotherapy enbloc resection,and prosthetic bone replacement[J].Arch Pathol Lab Med,1977,101:14-18.

[3]彭京京，蔡槱伯，张清.核素骨显像在骨肉瘤诊断和治疗中的应用[J]. 同位素，1999，12（2）：105-107.

[4]Hdscher HC,Bloem JL,vander Woude HJ,et al.Can MRI predict the histopathdogical response in patients with osteosarcoma after the first cycle of chemotherapy?[J].Clin Radiol,1995,50:384-390.

[5]Smith TD.FDG uptake,tumor characteristics and response to therapy:A review[J].Nucl Med commun,1998,19:97.

[6]Messa C,Landoni C,Pozzato C,et al.Is there a role for FDG PET in the diagnosis of musculoskeletal neoplasms[commentary]?[J].J Nucl Med,2000,41:1702-1703.

[7]Levine EA,Farmer MR,Clark P,et al.Predietive value of 18-fluoro-deoxy-glueose-positron emission tomography(18F-FDG PET)in the identifieation of responders to chemoradiation therapy for the treatment of locally advanced esophageal caneer[J].Ann Surg,2006,243:472-478.

[8]FeldmanF,Heertum RV,SaxenaC,etal.18FDG-PET applieations for cartilage neoplasms[J].Skeletal Radio,2005,34:367-374.

[9]Douglas S,Joseph G,Ernest U,et al.Evaluation of chemotherapy response in pediatric bone sarcomas by[F-18]-fluorodeoxy-d-glucose positron emission tomography[J].Cancer,2002,9(12):3277-3283.

[10]Sato J,Yanagawa T,Dobashi Y,et al.Prognostic significance of18F-FDG uptake in primary osteosarcoma after but not before chemotherapy:a possible association with autocrine motility factor/phosphoglucose isomerase expression[J].Clin Exp Metastasis,2008,25:427-435.

[11]李欣欣，张燕燕，张卫方，等.18F-FDG符合线路在诊断复发性卵巢恶性肿瘤中的价值[J].中国医学影像技术，2008，24（2）：286-289.

[12]张连娜，彭京京，刘洪洪，等.201Tl显像在良恶性软组织肿瘤诊断中的应用[J]. 中国医学影像技术，2008，24（1）：127-130.