重视PET成像在核医学快速发展时期临床及科研应用

王瑞民

解放军总医院 第一医学中心 核医学科,北京 100000

PET技术在国内已经经历20余年,由早期的PET成像发展至融合影像,包括PET/CT、PET/MR及全身PET,特别是近年来随着国家相关政策的支持及设备技术的持续改进,PET成像在临床及科研中释放了巨大潜力,成为核医学领域中的重要部分。国家卫生健康委分别于2018年、2023年将大型医用设备配置许可管理目录中的PET/CT、PET/MR降为乙类。中华医学会核医学分会2020年普查结果显示,全国正电子设备共有427台,较2017年上一次普查的307台增加了39.1%[1]。2021年5月,国家原子能机构等八部委联合发布《医用同位素中长期发展规划(2021—2035年)》,提出到2025年前,实现三级综合医院核医学科全覆盖。以上政策及数据表明,PET成像在国内已进入快速发展时期,新的显像技术、新的病种应用、新的PET药物已不再仅被少数大型医院、科研单位所掌握,而是百花齐放、百家争鸣,不断发表的文献将相关专业领域的认知、概念进行更新,使PET技术在快速发展时期继续深耕于传统的肿瘤、神经及心血管系统方面。

18F-脱氧葡萄糖(18F-fluorodeoxyglucose,18F-FDG)仍是应用最广泛的肿瘤相关示踪剂,约占90%的PET成像临床工作。其他示踪剂近年来得到逐步应用。成纤维细胞活化蛋白抑制剂(fibroblast activating protein inhibitor,FAPI)作为新型广谱类PET示踪剂,在肿瘤诊断、分期及疗效评估中的价值一直是研究的热点。有研究表明,FAPI PET可能在乳腺癌、肝癌、胰腺癌、胃癌、结直肠癌、肺腺癌、卵巢癌、腹膜癌、肉瘤等的原发和(或)转移病灶中的诊断效能高于FDG显像,在胶质瘤、甲状腺癌、鼻咽癌、淋巴瘤、多发性骨髓瘤等肿瘤中的诊断对比价值可能相近或低于FDG[2-3]。仅4年的时间,国内外发表论文超过600篇,国内也已发表300余篇相关英文文章,涉及各种恶性肿瘤(乳腺癌、肺癌、胰腺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、甲状腺癌等)及非肿瘤疾病(心肌梗死、类风湿关节炎、心力衰竭、肾病、肺纤维化等)的临床前研究和临床研究[4]。前列腺特异性膜抗原(prostate-specific membrane antigen,PSMA)的示踪剂68Ga-PSMA-11于2012年被首次应用,目前,各种PSMA示踪剂在临床及科研领域被广泛深入应用,在前列腺癌的诊断、分期、靶向穿刺、去势抵抗治疗、生化复发评估等方面具有重要诊断价值,得到了临床及放射诊断医师的高度认可。生长抑素受体(somatostatin receptor,SSTR)显像神经内分泌肿瘤同样成为了PET成像的标志性手段,根据神经内分泌肿瘤的不同类型推荐使用不同的示踪剂(68Ga-生长抑素类似物、18F-DOPA、18F-FDG)进行PET成像,其他神经内分泌肿瘤新型PET示踪剂还包括18F-ALF-NOTA-octreotide、18F-SiFAlin-TATE、64Cu-SARTATE、NODAGA-JR11、DOTA-JR11、Exendin、18F-FMFBG、68Ga-CXCR4等[5]。

PET特别是PET/MR设备在神经系统的临床及科研中的主要应用包括脑肿瘤诊断及治疗后评估、癫痫灶术前定位、神经变性疾病的早期诊断和鉴别诊断。Dang等[6]报道,蛋氨酸成像结合MR弥散峰度成像可以提高放疗损伤和胶质母细胞瘤复发的诊断准确性。中国抗癫痫协会儿童癫痫外科共识已把18F-FDG PET作为儿童癫痫术前评估的常规检查项目[7]。较为热点的还是集中在阿尔茨海默病和帕金森病上,尤其是阿尔茨海默病PET成像,随着近年来国内外诊断及治疗药物的发展越来越受到重视。2018年,美国国家衰老研究院-阿尔茨海默协会发表了AT(N)分类[8],强调通过生物学概念定义阿尔茨海默病,使Aβ PET成像迅速发展。2023年,阿尔茨海默病协会国际会议上,除了核心生物标志物(Aβ、Tau蛋白)外,新增加了3种生物标志物分类,用于描述炎症/免疫机制的“I”、基于病理学的血管性脑损伤的“V”及突触核蛋白(α-Synuclein)的“S”[9]。免疫/炎症机制在阿尔茨海默病的发病机制中起着重要作用,针对免疫/炎症通路的干预策略也越来越多。目前已有针对小胶质细胞和星形胶质细胞活化的PET配体,TSPO PET是用于神经炎症空间测量的最广泛研究方法之一,示踪剂包括11C-PK11195、11C-PBR28、18F-GE-180等[10-12]。α-Synuclein是帕金森病、路易体痴呆的关键蛋白质。目前还没有发布用于α-Synuclein体内成像的成熟PET示踪剂。2023年7月,新探针18F-F0502B有望进入临床应用阶段[13]。因此,神经炎症及α-Synuclein PET成像将是神经系统研究关注所在。

PET在心血管系统的临床应用主要包括心肌灌注显像(示踪剂包括13N-氨水、15O-水、82Rb)、心肌活性显像、炎性显像及心脏肿瘤显像(示踪剂18F-FDG)。近年来,PET在心血管方面的研究主要集中在动脉粥样硬化斑块的研究、新型显像剂及PET/MR在心血管疾病中的应用。Wang等[14]报道,使用18F-FAPI PET/CT成像可鉴定肥厚型心肌病中的心脏成纤维细胞激活,FAPI成像可能是评估肥厚型心肌病心肌损伤风险分层的一种很有前途的方法。Totzeck等[15]研究发现,癌症患者左心室心肌强烈摄取68Ga-FAPI-04,确定了该探针在癌症治疗期间早期检测心肌损伤的可能性。Bi等[16]关于11C-PIB PET/MR在心肌淀粉样变的研究表明,心脏核磁的多参数、多序列成像特点有助于准确确定淀粉样蛋白沉积的位置和程度,结合11C-PIB PET的高特异性,可以对心肌淀粉样变的准确诊断提供帮助。PET对动脉粥样硬化斑块的研究一直属于热点问题,根据斑块形成的病理过程,不同的示踪剂可以对斑块的易损性进行成像,如炎症显像(示踪剂包括18F-FDG、18F-FTTM)、乏氧显像(示踪剂18F-FMISO)、新生血管形成显像(示踪剂68Ga-NOTA-RGD)及微钙化(示踪剂18F-NaF)等。其中,18F-NaF PET对动脉粥样硬化斑块的研究最为广泛。Wen等[17]研究证实,冠状动脉18F-NaF摄取活性与冠状动脉斑块组织的易损性特征(大坏死核心、薄纤维帽、斑块内出血、微钙化)、炎症的微环境密切相关,但与骨化微环境无明显相关性。

在了解重视肿瘤、神经及心血管方面PET应用的同时,还应关注两个方面的问题。第一,PET成像在放射性核素诊疗一体化的作用。目前的研究热点集中于以SSTR、PSMA、FAPI为靶点的诊疗。相应PET诊断用核素除了18F、68Ga外,还有64Cu、89Zr等。了解不同核素的影像特点有助于开展治疗的入组筛选、疗效评估,在有条件的情况下应开展不同核素头对头对照研究。第二,PET成像数据标准化、程序化、智能化处理问题。临床对PET成像结果不仅停留在视觉或感兴趣区测量阶段,希望有更多的定量指标乃至影像组学分析方法介入,科研项目更是要求迫切。随着PET设备向基层单位普及,越来越多的大数据会快速堆积,成像数据是否标准、批量智能处理能否常规应用,也是科研团队重点对接、有效推进的关注重点。

综上所述,虽然核医学专业处在快速发展时期,但目前基层单位设备好、底子薄、人才缺、应用乏等状况仍然存在,这就更需要据核医学科建设与管理的要求[18],让从业人员从思想上重视PET技术发展规律,夯实自身基础,关注发展动态,把PET成像树立成为核医学领域标杆性技术。