在头颈部肿瘤放疗的中显示解剖生物靶区的应用进展.docx
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在头颈部肿瘤放疗的中显示解剖生物靶区的应用进展
在头颈部肿瘤放疗中PET—CT显示解剖生物靶区的应用进展
?
96?
肿瘤预防与治疗2oo8年第21卷第1期
在头颈部肿瘤放疗中PET—CT显示解剖生物靶区的应用进展冰
戴军综述,
(1.泸州医学院附属医院肿瘤科,四川泸州
郎锦义2△审校
646000;2.四川省肿瘤医院,成都610041)
[关键词]PET/CT;解剖生物靶区;放射治疗
[中图分类号]R730.49;R730.55;R739.91[文献标识码]A[文章编号]1674—0904(2008)01~0096—04
由于放射影像学,生物化学,分子生物学的飞速
发展和突破,对放射治疗计划的制定,实施和评估产
生了重大影响.随着正电子发射断层(positrone—
missiontomography,PET),SPECT,MRS等技术的发
展所提供的组织细胞代谢,增殖,乏氧状态,凋亡,甚
至基因表型的功能影像,并已逐渐应用于放射治疗
的靶区勾画并参与制订放疗计划,因而随之产生了
生物调强放射治疗(biologicalIMRT,BIMRT),生物
靶区(biologicaltargetvolume,BTV)等新概念和新理
论.CT与PET结合的PET—CT不但能提供肿瘤及
其周围正常组织结构的解剖影像,还能提供肿瘤和
正常组织的生理和功能的信息.包括照射肿瘤的生
物学和放射生物学等方面的特性,影响放疗疗效的
肿瘤放射敏感性,与之有关的基因特性和表型等变
化.PET—CT在肿瘤放疗应用广泛,本文将要着重对
PET—CT在头颈部肿瘤放射治疗中制定解剖生物靶
区的新进展做一综述.
1生物靶区的确定
1.1肿瘤代谢显像
肿瘤细胞的代谢变化早于形态学改变,如果能
够在肿瘤细胞出现代谢异常时用先进的方法检测,
不但可以早期诊断肿瘤,而且还能够使放疗计划更
加精确,达到好的治疗效果.目前此方面的研究主
要在以前几个方面:
1.1.1葡萄糖代谢墙F一脱氧葡萄糖(F-FDG)是
目前最常用,效果最为肯定的糖代谢类放射性药物.
摄人细胞内的18F—FDG在己糖激酶的催化下生成6一
磷酸一FDG,它滞留于细胞内但并不参与进一步代
[收稿13期]2008一O1一O7
[基金项目]四川省科技厅科研项目(05SG022—013)
[作者简介]戴军(1975一),男,重庆丰都人,主治医师,
在读研究生,主要从事肿瘤放化疗工作.
[通讯作者]△郎锦义,教授,研究生导师.
谢,可以反映体内葡萄糖的利用状况,从而使肿瘤组
织显像lll.绝大多数恶性肿瘤具有高代谢的特点,
因此,18F—FDG可用于头颈部恶性肿瘤的诊断,鉴
别诊断,放疗靶区勾画,疗效预测等有重要意义.将
PET图像与CT图像进行异机和同机(PET—CT)融
合,用于IMRT的研究已得到了初步肯定的结论.
1.1.2蛋白质代谢llC一蛋氨酸(11C—MET)是目
前应用较多的氨基酸代谢类放射性药物,可显示氨
基酸的转运,代谢和蛋白质的合成情况,在肿瘤细胞
中浓聚高,图像清晰.研究显示llC—MET在鉴别脑
肿瘤的良恶性,判断肿瘤复发,分期,勾画浸润范围,
早期评价疗效等有特定的临床价值2.Nuutinen
等l3J发现在27%(3/11)的病例中METPET有助
于cTV的勾画.O一(2一[18F]氟代乙基)一L一酪氨酸
(18F—FET)是氨基酸类正电子显像剂,在脑部肿瘤
中的应用价值较肯定.反映肿瘤到胞膜上L系统
转运蛋白质能力的变化.18F—FET在正常大脑皮层
无摄取而脑肿瘤组织摄取较高,尤其对分化较好的
脑肿瘤检出率明显优于F—FDG.
1.1.3核酸代谢主要有同位素标记的核酸代谢
前体及其核酸的类似物(¨C标记的甲基一llC一胸腺
嘧啶,2-l1C一胸腺嘧啶18F一胸腺嘧啶(18F—FLT)以
及76Br,18F,123I,12I等标记的脱氧尿嘧啶).18F—
FLT是较常用的核酸代谢放射性药物,18F—FIJT通
过反映胸苷激酶一1的活性而间接反映肿瘤细胞的
增殖状况,有助于对肿瘤进行良恶性鉴别,疗效评估
和预后判断.
1.2肿瘤乏氧显像
肿瘤乏氧是放射治疗效果不理想的主要问题,
如何解决肿瘤细胞乏氧是放射治疗学家所遇到的难
题.利用的放射性核素~t118F,23I,13I,60Cu,
99mTc等标记的乏氧组织显影剂进行SPECT或PET
显影可以对乏氧进行定性和定量检测【4l.18F一硝基
咪唑丙醇(18F—MISO)是常用于BIMRT的咪唑类乏
与治疗2008年第21卷第1期
氧正电子放射性药物.肿瘤组织由于存在一定的乏
氧区域,因而借助乏氧显像观察治疗早期的亚临床
反应及治疗结束后的近,远期疗效,为制订个体化治
疗方案提供有力依据[5]o18F.赤型硝基咪唑(18F.
ETNIM)的改进产物,研究表明,18F.ETNIM的肿
瘤与血放射性比明显高于F.MISO,显像效果更
好J.mTc-HL91属于酮肟类化合物,为一种新
型的非硝基咪唑类乏氧组织显像剂,其作用机制类
似于硝基咪唑类乏氧显像剂.Chao等[7]用60Cu.
ATSMPET乏氧显像与CT进行图像融合,将∞cu.
ATSM摄取高于正常组织两倍者定义为乏氧肿瘤区
(hGTV),制定乏氧显像指导的IMRT治疗计划.结
果,hCTV剂量达到80Gy,GTV剂量70Gy,而腮腺
受量小于30Gy,满足了治疗要求.
当然,上述技术在肿瘤乏氧的检测上仍然存在
很多问题,如肿瘤再氧合的动力学及放射治疗期间
肿瘤乏氧靶区的动态变化以及克服肿瘤乏氧所需的
剂量等问题仍需要深入研究.
1.3肿瘤基因显像
基因显像包括两部分,即基因表达显像和反义
显像.前者是指将功能基因(即报告基因)转移至
靶细胞而赋予新的功能,再以核素标记来显示其基
因表达的显像;后者是指利用核酸碱基互补原理,
用放射性核素标记人工合成或生物体合成的特定反
义寡核苷酸,与肿瘤的癌基因mRNA相结合显示其
过度表达的靶组织的显像.利用标记的信号分子或
基因表达信号可鉴定肿瘤放射治疗的可能反映.
目前基因显像在放射治疗中的应用研究报道还很
少.
2在头颈部肿瘤放疗中PET.CT显示的解
剖生物靶区的应用
2.1头颈部肿瘤的诊断和分期
头颈部肿瘤的诊断分期直接决定了它的治疗方
式,疗效及预后,PET.CT不但提供了肿瘤及其周围
正常组织结构的解剖影像,还能提供肿瘤和正常组
织的生理和功能的信息,所以在肿瘤诊断和分期中
有较大的优势.Antoch[9j等报道260例病人分别
做同机融合PET.CT,异机融合PET—CT,PET和CT
比较分期的差异,以病理学和10个多月的随访为标
准,得出PET.CT准确率84%,95%可信区间为79%
一
88%;异机融合PET.CT准确率76%,95%可信区
间为70%一8l%;单独CT准确率63%,95%可信区
间为57%一69%;单独PET准确率64%,95%可信
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区间为58%一70%.由此在肿瘤分期上PET.CT比
单独的cT,PET或异机融合的PET.cT都要精确(P
<0.0001).另外还得出PET与CT比较没有明显
的差异(P>0.008).在T分期中CT,PET和异机
融合PET—CT之间比较没有统计学意义(P>0.05).
在N分期中PET和异机融合PET.CT比CT更准确
有统计学意义(P<0.0001);PET和异机融合PET.
CT没有明显的差别(P>0.05).在M分期时异机
融合PET—CT比err(P=0.0007)和PET更准确(P
=
0.0043).而近几年来的报道中PET.CT在头颈
部肿瘤中的敏感性和特异性从67%100%不
等[10一9..Paulino等[20]以强化CT为比较,发现
PET—CT改变了36例头颈部肿瘤患者中TNM分期
或AJCC分期的13例(36%)和5例(14%),同时有
5例原发灶不明的患者PET.CT发现了2例原发灶.
头颈部肿瘤常常发生颈部淋巴结转移,淋巴结
的大小,部位不同导致了不同的治疗方式,治疗强度
及预后,所以更精确的分期会使患者受益.PET,
PET.CT对此有很大的帮助.SchwartzDL等l2lJ研
究表明PET—CT早期发现颈部淋巴结转移优于单独
CT,PET—CT(kappa0.95,95%可信区间0.82—
0.99)与单独CT(kappa0.81,95%可信区问0.63—
0.91)比较与组织学一致性更强(P=0.06根据双侧
McNemar’stesting).NgSH等l11J报道在124例口
腔鳞癌的前瞻性研究中18F.FDCPET分辨转移性颈
淋巴结的敏感性比CT或MRI高22.1%(74.7%VS
52.6%,P<0.001),特异性低1.5%(93.0%VS
94.5%,P=0.345)但没有统计学意义,ROC曲线面
积下显示在检测淋巴结上l8F.FDCPET优于CT/
MRI(0.896VS0.801,P=0.002).肿瘤细胞转移的
代谢变化早于形态学变化,18F.FDC是糖代谢类放
射性药物,故F.FDCPET能早期发现,诊断颈淋巴
结转移.NgSH[22]等的报道证实了这个结论.在
未扪及颈部淋巴结转移的134例病人中F—FDC
PET发现35例患者有颈淋巴结转移已通过组织学
证实,比CT/MRI高近2倍(41.2%VS21.6%,P=
0.021).当F.FDCPET影像和CT/MRI影像用肉
眼相互比较所发现的比单独PET的敏感性和特异
性还高(47.1%VS41.2%,P=0.25;98.0%VS
96.8%,P=0.125),其中PET发现的隐匿性淋巴结
转移Tl6.7%,T210.8%,T313.3%,T425%;用肉
眼与CT/MRI比较后Tl减为3.3%,T2减为9.2%.
最能体现PET,PET.CT的生物学靶区是它的
SUV值,SUV值不仅能定性诊断肿瘤指导分期,而
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且还能定量的诊断肿瘤确定肿瘤的边界.据Mu.
rakamiR等l23]报道23例头颈部鳞癌患者在做
PET—CT后就行颈淋巴结清扫,把病理学结果和影像
相比较,经ROC分析得出PET.CT最大SUV吸收值
1.9,2.5,3.0对应的淋巴结大小分别是<10mm,10
—
15mm,>15mm,SUV值对颈淋巴结分期的敏感性
和特异性分别是79%,99%,比常规影像的精确性
高.
2.2放疗计划制定和执行
目前头颈部肿瘤放疗常使用CT和MRI影像勾
画靶区,但这些资料主要局限于解剖结构方面.近
年来,生物影像已逐渐用于头颈部肿瘤的靶区勾画,
并在一定程度上改善了放疗计划的制订.Paulino
等1-24]对40例头颈部肿瘤患者进行了CT和PET扫
描,并分别勾画GTV,制订放疗计划.结果30例
(75%)的GTVPET<GTVcT,7例(18%)患者
GTVPET>GTVcT.GTVPET和GTVcT的平均体积分
别为20.3cm和37.2cm3.如果用PET图像勾画靶
区实施IMRT,大约只有25%的患者GTVPET受到的
照射剂量小于95%处方剂量,有50%的患者
GTVPET100%在95%处方剂量内.近来Riegel
等[25J报告使用PET—CT不同人勾画的GTV有显
着差异.他们认为是由于勾画时缺乏统一性.其中
不一致的一个重要原因是在生物学影像中关于怎样
定义恶性肿瘤的边界有争论.在肺癌患者中行
PET.CT检查出现的晕轮现象(halo)l2J6J对于勾画
gTV的一致性有较大提高.在头颈部肿瘤中Asha-
mallaH[27]做了类似的研究,在头颈部肿瘤使用ha—
lo指导的GTV勾画的一致性也得到了提高.以CT
为基础勾画的GTV因勾画者不同差异达20.3cm3,
而据PET.CT以halo为指导勾画的Ⅳ差异
7.2cm3(P<0.001).WangD等[28]报道了在头颈
部肿瘤中PET.CT引导IMRT的治疗.28例患者16
例(57%)改变了CT分期,16例超过6个月没有局
部复发(中位时间是17个月).SchwartzDL等l29J
应用18-FDG.PET结合CT来指导头颈部鳞癌的调
强放射治疗,使肿瘤靶区的剂量从66Gy达到74Gy
不但减少了腮腺和喉软骨照射剂量,而且使生存率
得到了一定的提高.Scarfone等l30J利用PET/CT
来确定头颈部肿瘤的靶区,与CT确定的靶区相比,
运用PET/CT确定的靶区要大15%,使得代谢活跃
的区域得到了更大剂量的照射.
2.3复发,残留或转移的头颈部肿瘤
YenRF等[3lJ报道以组织学检查或临影像
肿瘤预防与治疗2008年第21卷第1期
随访为标准,64例鼻咽癌患者行全身PET检查复发
或转移的敏感性,特异性,精确性,阳性预测值,阴性
预测值分别是92%,90%,92%,90%和9l%.
ChartSC等l32J在研究146例鼻咽癌治疗后残留或
复发时发现当SUV值为4.2时,18FDGPET的精确
性等于或大于MRI.检查鼻咽癌T4病人的残留
时FDGPET的特异性比MRI更高(P=0.04).
Rahn等l33J报道34例头颈部鳞癌患者,其中22例
原发,12例复发,均在制订放疗方案前进行FDG
PET显像,结果原发患者中9例,复发患者中7例发
现了新病灶,需改变治疗策略或修改放疗靶区.
3结束语
在目前精确放疗已逐渐成为主流的今天,精确
诊断,精确定位,精确计划是必不可少的前提条件.
PET,PET—CT给我们提供了生物靶区,PET.CT更是
使生物代谢影像和精确解剖影像有机融合,从而肿
瘤诊断分期更加准确,精确指导了临床,很大程度上
改变了治疗方式,避免了不必要的治疗,较以往的常
规检查有着更大的优越性.在放疗中由PET—CT提
供的生物靶区明确了肿瘤的位置,生长代谢情况,乏
氧信息,指导精确放疗,保护了正常组织,增加了肿
瘤靶区的剂量,提高了肿瘤局控率,延长了病人生存
期,减少了毒性反应.尽管还有许多不足,但随着新
的生物标记药物的产生,PET和PET—CT成像技术
近一步发展一定会克服困难,实现生物调强放射治
疗.
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