11C-METPET/CT与MRI融合在脑胶质瘤术后放射治疗靶区定位中的应用

陈达桂，邓燕云，林欢，梁卫学

(柳州市工人医院，1.肿瘤科；2.核医学科，广西 柳州 545005)

脑胶质瘤是成人脑部最常见的恶性肿瘤，占脑肿瘤的45%～60%，其中>75%为高级别脑胶质瘤，有较高的致残率和死亡率[1]。报道[2]显示，我国脑胶质瘤发病率为5～8/10万，5年生存率不足5%。手术切除是治疗脑胶质瘤的首选方法，但脑胶质瘤恶性程度高，侵袭性强，与周围组织无明显界限，加上脑部解剖位置特殊，导致肿瘤切除不完全，术后几乎100%复发[3]。术后辅助放射治疗是脑胶质瘤标准治疗方案，可有效降低术后局部复发率，提高中位生存时间。有研究[4]显示，恶性胶质瘤肿瘤的侵袭范围大多在肿瘤组织周围的2 cm范围内，瘤体周围低密度水肿带中浸润的肿瘤细胞也多在瘤周3 cm以内，且80%～90%的复发部位处于瘤体或周围2 cm范围内。临床发现，扩大靶区体积并不能降低局部复发率和提高总生存率，反而会因严重的毒副作用降低患者的生活质量。因此，脑胶质瘤术后的靶区定位很重要，尤其是在无法确定是否有病灶残留的情况下。MRI是临床评估脑胶质瘤术后疗效的主要方法，但是有些病灶在MRI上无强化表现，导致肿瘤靶区勾画不准确[5]。正电子发射计算机断层成像(PET)是一种新型的成像技术，可提供人体组织代谢信息，既有定性作用又有定位作用[6]。11C-蛋氨酸(11C-MET)是脑胶质瘤PET成像应用最多的一类氨基酸类示踪剂，因脑胶质瘤对氨基酸的摄取率大于正常脑组织，可以区别脑胶质瘤及其周围组织，但存在边界模糊效应[7]。随着图像融合技术的发展，生物勾画靶区的概念在放射治疗中凸显了应用价值。本研究旨在通过11C-METPET/CT与MRI图像融合进行放射治疗靶区勾画，以评估该方法的准确性及可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018年1月至2020年12月柳州市工人医院收治的30例拟行放射治疗的脑胶质瘤术后患者为研究对象，其中男性19例，女性11例；年龄22～78岁，平均(51.34±10.58)岁；肿瘤WHO分级：II级15例，III级9例，IV级6例。纳入标准：(1)年龄≥18岁；(2)经病理检验确诊为脑胶质瘤，且已行手术治疗；(3)拟行放射治疗；(4)临床资料完整。排除标准：(1)心、肝、肾功能严重异常者；(2)存在MRI及11C-METPET/CT检查禁忌症者。

1.2 方法

1.2.1 MRI检查 所用仪器为德国西门子公司生产的Magnetom Skyra 3.0T超导磁共振扫描仪，采用标准16通道头颈部联合线圈进行检查。扫描序列：T1WI、T2WI、DWI、FLAIR、MRA、ASL、SWI。其中DWI扫描参数：扩散敏感系数(b)=0/1 000 s/mm2；SWI扫描参数：使用3DFLASH序列，TE=20 ms，TR=27 ms，翻转角=15°，FOV=230 mm×197 mm，层厚=1.5 mm，层数=80层；3D-ASL扫描参数：使用3DGRASE序列，TE=35.9 ms，TR=5 000 ms，T1=1 990 ms，FOV=220 mm×220 mm，层厚=3.0 mm，层数=40层。

1.2.211C-METPET/CT检查 所用仪器为德国西门子公司生产的Biograph S20 mCT扫描仪，检查前嘱托患者空腹6 h以上，在测量空腹血糖、身高、体重后，平静状态下通过三通管经患者手背静脉注入11C-MET 5.5MBq/kg，随后让患者在暗室内静卧1 h左右后排尽膀胱行头部PET/CT显像。首先进行CT平扫，相应参数：电压=140KV，电流=160 mA，螺距=0.75，球管单圈旋转时间=0.8 s，层厚=5 mm；然后让患者保持体位不变继续行PET扫描，每个床位扫描时间为3 min。扫描过程中，让患者保持平静呼吸以确保CT扫描图像与PET相匹配。扫描完成后，将图像传输值计算机工作站进行图像重建及融合，其中PET重建采用有序子集最大期望值迭代法，衰减校正采用XT扫描数据；CT重建采用标准重建法，重建层厚4.25 mm，之后将重建图像传输至Xeleris工作站进行对位图像融合。

1.2.3 靶区融合处理 将MRI、11C-METPET/CT图像传输至放射治疗计划系统进行匹配融合，由两名高年资放射治疗医师分别进行阅片和勾画靶区。

1.3 观察指标

(1)11C-METPET/CT图像、11C-METPET/CT与MRI融合图像上勾画的肿瘤靶区体积(GTV)、临床靶区体积(CTV)；(2)靶区重合度：靶区重合度(TC)为GTVA∩GTVB/GTVA∪GTVB、CTVA∩CTVB/CTVA∪CTVB，TC值越接近1，表明重合度越高；(3)两名医师勾画的GTV、CTV。

1.4 统计学分析

2 结果

2.1 两种方式勾画的GTV、CTV比较

11C-METPET/CT与MRI融合方法勾画的GTV、CTV小于11C-METPET/CT，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

表1 两组勾画的GTV、CTV比较

2.2 靶区重合度比较

配对t检验显示，TCGTV=0.63±0.15，t=8.547，P<0.001；TCCTV=0.74±0.16，t=7.259，P<0.001，差异均有统计学意义(P<0.05)。

2.3 不同医师勾画的靶区比较

两名医师采用11C-METPET/CT与MRI融合、11C-METPET/CT勾画的GTV、CTV、MTV比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。

表2 不同医师勾画的靶区比较

3 讨论

脑胶质瘤是常见的脑部恶性肿瘤，术后复发率高，临床大多采取手术切除+放疗或化疗等综合治疗手段[8]。调强放射治疗是目前临床应用最多的放疗方案，在给予靶区致死剂量的照射消灭肿瘤细胞的同时，对周围组织及器官几乎无影响，可有效降低脑胶质瘤复发率，提高术后生活质量，但前题是精确勾画靶区[9]。

既往国内临床主要应用MRI图像勾画确定靶区，将MR T1WI显示的病灶区域定为GTV，由于肿瘤细胞在肿瘤病灶内呈不均匀分布，导致MRI提供的肿瘤解剖结构图像与实际肿瘤活性细胞分布不一致[10]。PET/CT为新型的影像学技术，可反映肿瘤的生物代谢信息。在临床高度怀疑脑胶质瘤拟采取组织活检时，可通过PET成像定位病变代谢活动最强的区域，提高活检的准确性[11]。此外，PET成像还可用于放疗靶区的勾画。11C-MET为临床应用较多的一类氨基酸类示踪剂，其能透过血脑屏障，利用肿瘤组织的高摄取率和正常脑组织的低摄取率，准确分辨肿瘤及周围组织[12]。有研究[13]显示，采用示踪剂标记的PET检查界定的脑胶质瘤范围比MRI增强扫描界定的范围更准确，且以PET影像为依据切除MET高浓聚区域，可提高脑胶质瘤患者中位生存时间。由于CT具有较高的空间分辨率，在放疗的靶区勾画时，一般将CT影像与11C-METPET融合进行模拟定位。Mahasittiwat等[14]采用该方法对16例脑脑胶质瘤术后患者进行GTV勾画，结果发现，勾画的GTV比MRI勾画的要小。研究[15]显示，参照11C-METPET/CT高摄取区勾画的GTV大于参照MRI增强区勾画的GTV体积，且存在明显正相关性，该研究认为MRI低估了肿瘤体积，将11C-METPET/CT与MRI提供的肿瘤信息进行综合，可进一步提高脑胶质瘤靶区的勾画。本研究结果证实，与单纯11C-METPET/CT相比，11C-METPET/CT联合MRI勾画的GTV、CTV更小(P<0.05)，二者联合勾画的GTV更接近真实肿瘤体积。

进一步比较11C-METPET/CT、11C-METPET/CT联合MRI勾画的靶区重合度发现，二者不完全重合，与既往报道[16]结果一致，说明采用11C-METPET/CT联合MRI的方法勾画脑胶质瘤靶区更精确，有助于实现精准放疗。有研究者[17]认为，MRI的加入弥补了11C-METPET/CT的低软组织分辨率及边缘模糊效应，联合应用可以为靶区勾画提供更多的信息。理想的靶区融合勾画方法不仅具备准确性，还需要有良好的重复性。对比不同医师勾画的脑胶质瘤靶区发现，二者勾画的GTV、CTV无明显差异(P>0.05)，说明11C-METPET/CT联合MRI进行靶区勾画可操行强，可在临床推广应用。

综上所述，11C-METPET/CT与MRI融合在脑胶质瘤术后放疗治疗靶区定位中可提高靶区的准确性，减少肿瘤周围组织的照射，有较好的应用价值。