18F-FDG PET在放疗靶区中的价值

陈 松，李亚明

（中国医科大学附属第一医院核医学科，辽宁 沈阳 110001）

近年来随着科学技术的飞速发展，放射治疗学也发生了巨大的变化。2006年出现了适型放疗和调强放疗的概念，它使得放疗科医生能在医学影像的指导下精确的调整放疗的靶区形状和剂量，减少了放疗对正常组织的副作用[1]。

2000年Ling等[2]提出了生物学靶区的理论，根据其理论，生物学靶区可初步定义为在一系列肿瘤生物学因素决定的治疗靶区内放射性敏感性不同的区域，这些因素包括细胞增殖及凋亡、细胞周期的调控、癌基因及抑癌基因的改变、乏氧及血供情况、浸润及转移特性等。传统勾画的放疗靶区所依据的影像学资料有CT、MR等，其中CT的应用最为广泛，CT有着无几何失真，可以测定出病灶的CT值，能够根据CT值计算出放疗剂量的优点，但是CT也有着先天的不足，对于正常软组织和肿瘤，平扫CT的对比不足，这使得利用CT来勾画头颈部、肺、食道、前列腺、乳腺等器官的肿瘤时显得力不从心[1]，而PET/CT能提供的信息更加丰富，除了CT所能提供的信息外，还包括了肿瘤细胞的密度、耐受射线的肿瘤细胞的空间分布、丧失功能的肿瘤细胞的空间分布等情况[3]。

1 PET在非小细胞肺癌患者靶区确定中的应用

对于非小细胞肺癌患者来说，应用PET/CT图像勾画靶区主要有2个优势：首先，在诊断淋巴结转移方面，PET比CT更加灵敏和特异，常能够发现在CT上没有形态学改变而在PET上有代谢增高的假阴性结果，或在CT上有形态学改变但PET示代谢正常的假阳性结果。De Ruysscher等[4]对44例患者的研究发现，18F-FDG PET改变了11人的放疗靶区，并使得其中10人的临床分期下调、放疗靶区缩小。其次，在对于病灶大小的判断方面，PET能够更好的显示病变的范围，比较容易区分病变和正常组织，使得原来在CT上不能区分的病变能够区分，这一点在存在肺不张的情况下优势极为明显。Bradley等[5]的研究显示58%（14/24）的患者的放疗靶区因PET而缩小，其中3例存在肺不张的患者通过PET将癌变的组织和正常肺组织区分开，从而使靶区减小，10例患者发现了纵隔淋巴结有转移，1例患者在肺内发现了新的病灶。Erdi等[6]对11例非小细胞癌（NSCLC）患者分别使用CT、PET/CT来勾画靶区并进行了分析，结果显示，使用PET/CT后所有患者的放疗靶区都发生了变化，7例患者的计划放疗靶区因PET发现了在CT上未发现的淋巴结转移和新的病灶而增加了19%（5%~46%），4例患者的计划放疗靶区因避开了CT认为是肿瘤的炎性组织、肺不张而缩小了18%（2%~48%）。尽管目前很多文献都相继报道了PET/CT指导下的放疗靶区勾画与CT指导下靶区的勾画有很大区别，改变了22%~65%的患者的大体肿瘤靶区的勾画[5]，但对于PET/CT在放疗中的应用能否改善患者预后的研究还有待进一步的随访调查。

2 应用PET确定放疗靶区

目前应用PET勾画肿瘤患者的放疗靶区尚有一些问题有待解决。首先勾画靶区的方法目前尚无较好的解决方案。目前应用的勾画靶区的方法包括目测法、标准化摄取值法、自动化公式法等，这些方法各有利弊。

1997年Bachaud等[7]通过水模试验提出了固定阈值法，研究认为对于体积>4ml的肿瘤以肿瘤SUVmax的36%~44%为阈值勾画边界比较合理，同时他们也提到这个阈值和肿瘤的SUV与周围正常组织的SUV之比有一定的关系，他们使用这种画法为10位患者的17个原发或转移的肺癌病灶勾画靶区，并与CT勾画的靶区相比较，平均差异为8.4%，不具有统计学意义。随后又有一些学者做了类似的实验，提出了以SUVmax的40%~50%为阈值的观点[8-9]，也有部分学者认为SUVmax的20%作为阈值更为合适[10-11]。

由于固定阈值法对于体积偏小的肿瘤靶区勾画效果较差，后来又有一种更为复杂的计算方法出现，2003年Daisne等[12]通过制作小体积低对比度的水模计得到了一种通过肿瘤和周围本底的SUV的比值作为参数来计算阈值的方法，这种画法对于体积较小、对比度不高的肿瘤勾画边界的效果较好。2004年，Black等[13]制作的更为完善的水模包含了各种大小、对比度的靶区给出了一个以平均SUV为参数计算阈值的方法。

2006年，Biehl等[11]使用固定阈值法对19例行PET/CT的NSCLC患者的PET靶区和CT靶区进行比较，发现不同直径的肿瘤的最佳阈值不同，随着直径的增大，阈值也应适当的缩小，同时随着本底SUV值的增加阈值也应增加，所以固定阈值法会扩大小直径肿瘤的靶区、缩小大直径肿瘤的靶区，他认为对于不同直径的靶区应选取不同的阈值。

2007年，Jentzen等[14]通过体模试验得到了一种以肿瘤直径、肿瘤的最大SUV和周围本底的平均SUV之比为自变量的计算阈值的公式，这个公式将肿瘤直径对阈值的影响也设计在其中，这个公式在临床中应用，与CT勾画的靶区相比，相符程度较高，体积<7.5ml的病灶r2=0.986，体积>7.5ml的病灶r2=0.970。

此外，还有人提出以SUV=2.5为阈值勾画肿瘤的边界[15-16]。

至今，对于PET勾画靶区的方法仍没有统一。很多学者发表了关于不同勾画方法比较的研究，大多数研究都认为标准化摄取值法的靶区<自动化公式法计算出来的靶区

3 影响靶区勾画的其他影响因素

目前多数的研究都认为公式法勾画的靶区较为合理，但是公式法受诸多因素的影响，不同的研究有不同的公式，各不相同，大多数都使用了靶区SUV和本底SUV之比作为参数，部分公式使用的是靶区的SUVmax，另一部分使用的是靶区的平均SUV。这两种方法各有优缺点：首先，这些公式均通过水模实验得到。不同于水模实验中比活性均匀的靶区，实际测量中遇到的肿瘤其SUV摄取多不均匀，某些肿瘤中某一点FDG异常浓聚，使其SUVmax并不能很好的代表整个肿瘤的显像剂摄取水平，而选用平均SUV来计算，稳定性较SUVmax更好，更好的反映了肿瘤对显像剂的摄取。然而由于平均SUV会受到感兴趣区的影响，很多情况下勾画感兴趣区时并不知道肿瘤的实际大小，这使得计算肿瘤的平均SUV遇到了一定的困难，同时肿瘤的平均SUV较SUVmax更易受到部分容积效应的影响，越小的肿瘤其平均SUV越不准确。其次，使用SUV作为自变量，就必须注意到诸多影响到PET图像SUV的因素都可能影响阈值公式的准确性[19]。①图像采集的时间，SUV是时间依赖性的，病灶的SUV随时间的变化而改变，通常恶性病灶的SUV在注射后90min上升到一个较高的水平。因此，18F-FDG注射后图像采集时间必须统一。②肿瘤的大小，受到PET的分辨率的较大影响，部分容积效应会影响肿瘤SUV的测定，当肿块大小只有分辨度的1.5倍大小时，其所测量的SUV只有实际SUV的60%左右，当肿瘤大小达到PET分辨率的4倍以上时，其所显示的SUVmax和实际SUV的差异才会达到<5%[20]。③图像重建的方法，重建方法也会影响SUV值，其中滤波反投影法重建的图像会低估真实放射性计数约20%，其低估程度远大于叠代重建法；亚序列最大期待值法（Ordered-subsets expectation maximization，OSEM）重建的图像，其叠代次数也显著影响SUV[21]。同时，如18F-FDG注射时漏于皮下、系统的空间分辨率、不正确的扫描探测器准直校正和剂量校准、肿瘤本身的异质性等因素都影响到所测SUV的准确性[22]。因此使用其它精细的量化分析，包括简化动量分析、Patlak图表分析、动量模型法，来制作公式可能会更加准确，然而这些方法并不常见于常规的临床应用[23]。

总之，目前PET/CT用于精确放疗靶区的勾画还有待于更加深入的研究，如何改进现有的勾画方法，以及目前的靶区勾画方法能否改善放疗的预后，尚需更多的临床实验来印证。

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