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世界华人消化杂志. 2003-09-15; 11(9): 1410-1413
在线出版日期: 2003-09-15. doi: 10.11569/wcjd.v11.i9.1410
胃肠道肿瘤核素诊断
陆汉魁
陆汉魁, 上海交通大学附属第六人民医院核医学科 上海市 200233
通讯作者: 陆汉魁, 200233, 上海市宜山路600号, 上海交通大学附属第六人民医院核医学科. luhankui@hotmail.com
电话: 021-64369181-8753 传真: 021-64701361
收稿日期: 2003-03-08
修回日期: 2003-03-18
接受日期: 2003-03-29
在线出版日期: 2003-09-15

N/A

关键词: N/A
引文著录: 陆汉魁. 胃肠道肿瘤核素诊断. 世界华人消化杂志 2003; 11(9): 1410-1413
N/A
N/A
Correspondence to: N/A
Received: March 8, 2003
Revised: March 18, 2003
Accepted: March 29, 2003
Published online: September 15, 2003

N/A

Key Words: N/A
0 引言

与常规的医学影像诊断技术(超声、X线CT、及MRI等)不同, 核医学显像(或核素显像)需要特定放射性核素标记的显像剂即放射性药物, 显像时先将放射性药物引入(通过注射或口服等途径)人体内, 再通过显像仪器g相机、单光子计算机断层显像仪(SPECT)或正电子计算机断层显像仪(PET)进行体外平面、全身或断层扫描. 核医学显像的实质是显示特定的放射性药物在体内尤其是病灶区域的分布或组织代谢状况, 从而明确病灶的性质或某种特性. 近年来, 随着放射性药物研究及核医学显像仪器的不断发展, 核医学显像在临床肿瘤诊断中的应用不断深入, 其中也包括对胃肠道肿瘤的诊断. 适用于诊断胃肠道肿瘤的放射性药物种类较多, 不同的显像剂反映了肿瘤的不同特性, 当前最具临床应用价值的是正电子放射性核素18F(氟)标记的脱氧葡萄糖(18FDG). 18FDG PET显像不仅可以帮助鉴别胃肠道肿瘤的良恶性, 而且对胃肠道恶性肿瘤的分期分级、术后瘢痕与复发灶的鉴别诊断及疗效的监测等方面都有较高的临床应用价值. 另一些PET肿瘤显像剂正在发展中, 其中18F标记5-氟尿嘧啶(5-FU)有望很快应用于临床, 指导胃肠道肿瘤的术后化疗. 其他核素显像方法如放射性核素标记单克隆抗体进行免疫导向诊断, 不仅可以帮助明确胃肠道肿瘤的特性, 同时可为免疫导向治疗提供影像诊断学的依据.

1 适用于胃肠道肿瘤核素显像的种类

根据所用的放射性核素不同, 核素肿瘤显像剂可分为单光子核素放射性药物和正电子放射性药物; 而根据显像药物的性质或体内代谢及作用机制的不同, 也可将放射性药物划分为: 代谢显像、药物显像、免疫显像及受体显像等. 表1列出了当前适用于诊断胃肠道肿瘤的放射性药物及尚处于临床前期研究阶段但具有应用前景的放射性药物[1,2].

表1 用于胃肠道肿瘤诊断的放射性药物种类.
种类单光子放射性核素标记正电子放射性核素标记
代谢显像99mTc-多聚糖*18FDG(氟代脱氧葡萄糖)
75Se-蛋氨酸11C-MET(11C标记蛋氨酸)*
18FET (氟代酪氨酸)*
免疫显像(131I、111In、99mTc)-CEA单抗18F标记多种单抗*
131I-肝癌单抗Fab片段1
受体显像111In-Octotide
99mTc(V)DMSA
药物显像18FU(fluorouracil) (5-氟尿嘧啶)
其他显像99mTc-DX(大分子右旋糖苷)
*处于临床前期研究阶段但具有应用前景的放射性药物.

前些年曾先后有其他多种放射性药物用于胃癌、结肠癌等良恶性鉴别诊断, 如: 67Ga、99mTc-PMT、99mTc-植酸钠等. 由于这些显像方法在诊断的准确性及其他临床应用价值有限, 目前已经较少为临床采用.

2 18FDG PET显像
2.1 近年来在肿瘤的影像学诊断发展中, PET显像技术引人关注.

大量的临床研究证明: 18FDG PET显像对大多数肿瘤(其中也包括胃肠道肿瘤)的诊断价值显著, 临床应用的范围包括: 原发肿瘤的良恶性鉴别、对恶性肿瘤进行分期和分级判断以及对肿瘤的疗效、复发和预后进行评估等. 18F-FDG PET显像对多种恶性肿瘤的诊断灵敏度和特异性都高达90 %以上[3-5]. 在北美和欧洲国家, 18FDG-PET成像被先后批准用于肺癌、淋巴瘤、结肠直肠癌和黑色素瘤等10多种恶性肿瘤的临床诊断. 预期在不久的将来, 更多的肿瘤会被批准应用18FDG-PET显像. 国内也已经建立了多个PET中心, 数十家医院和医疗研究机构开展了18FDG-PET肿瘤显像.

早在1930年代, 研究人员就发现恶性肿瘤组织细胞中糖代谢显著增加, 恶性肿瘤细胞糖代谢增加归功于如下因素: 在肿瘤细胞表面葡萄糖转运蛋白分子GT表达增加、尤其是转运能力较强的I型和III型转运分子的表达; 有氧代谢途径的主要酶类如己糖激酶、葡萄糖-6磷酸酶等的活性下降. 肿瘤细胞的葡萄糖摄取增加、有氧代谢率下降、糖酵解的代谢率比例上升、糖异生及糖原合成受到抑制. 18FDG在体内的分布和代谢过程类似于葡萄糖, 在肿瘤细胞中FDG被磷酸激酶磷酸化成为6-磷酸-FDG, 后者不是糖酵解酶的合适底物, 因此6-磷酸-FDG在肿瘤细胞中持续堆积, 当6-磷酸-FDG在肿瘤组织中达到一个稳定高水平时, 即可进行FDG显像. 可见18FDG显像的本质是反映了肿瘤组织与肿瘤周围正常组织在糖代谢方面的差异[6].

由于18FDG显像可广泛应用于临床肿瘤诊断, 近年来针对18FDG显像的仪器即PET成像系统也得以迅速发展, 专用型PET仪器使用了8层64环探测器并进行容积采集, 使全身显像的时间可缩短到30 min内. 新的PET机型可和多排X-CT组合在一起成为CT/PET, 这样一次成像既可获得CT的解剖图像也可获得PET代谢图像, 大大方便了肿瘤病灶的定位和定性诊断. 另一方面, 许多双探头SPECT系统通过技术改造也可以进行符合成像, 以适用于较低成本的肿瘤18FDG显像.

专用型PET成像的另一个优点是对病灶进行量化分析, 其中葡萄糖代谢显像的一种半定量的方法标准摄取值(SUV)已经在临床上广泛使用, SUV是相对于全身平均摄取来说, 在一个给定的感兴趣病灶摄取了多少的表示, 如果18FDG在整个全身的分布浓度是相同的, SUV的结果就是1; SUV大于1表示该区域的摄取增加, 小于1表示这个区域的摄取减少, SUV大于2.5常提示病灶为恶性.

2.2 18FDG PET显像在胃肠道肿瘤诊断中的应用[1-11]

2.2.1 结肠直肠癌 在胃肠道肿瘤中, 18FDG PET显像最多见用于诊断结肠直肠癌. 但对于结肠直肠癌原发灶的良恶性鉴别诊断, 18FDG PET的临床价值有限. Strauss et al [1]的研究结果表明: 18FDG PET在探测结直肠病灶方面比CT灵敏, 二者的灵敏度之比为2:1. Gupta et al [3]报道, 在44例术前组织学证明和4例高度怀疑结直肠癌患者中, 全身18FDG PET的诊断灵敏度为100 %, 而CT仅为37 %, 但PET显像的特异性仅为43 %, CT则为83 %. 18FDG PET显像可探测到的最小病灶为1.5×0.5 cm. 由于正常肠道淋巴组织丰富, 且肠道的淋巴分布存在个体差异, 因此人群的18FDG摄取及显像图也存在相当大的个体差异, 同时一些良性肠道疾病如炎症病灶(脓肿, 憩室, 寄生虫感染及手术创伤等)均可显著摄取18FDG, 因此18FDG PET显像结果经常会出现假阳性结果. 虽然假阳性率较高, 但对于临床高度怀疑结直肠癌而其他相关检查不能明确诊断时, 18FDG PET显像结果仍具有一定的参考价值.

对于结肠直肠癌的局部淋巴结分期, 18FDG PET显像和CT一样, 诊断的灵敏度和阴性预测值都较低, 临床意义不大. 其原因一方面在于18FDG PET显像通常不能显示小于1 cm的淋巴结转移灶, 另一方面也与结肠直肠癌所累及的淋巴结数量或转移淋巴结靠近原发肿瘤有关. 但对于结肠直肠癌病灶的远处转移(包括肝转移及其他肠道区域外的远端转移), 18FDG PET显像的优势显著. 许多相关报道显示: 18FDG PET显像对于结肠直肠癌肝转移的检查灵敏度和特异性均可高达90 %左右, 优于CT及MRI.

18FDG PET显像的另一个显著的优势是探测结肠直肠癌病灶的复发. 在结肠直肠癌在盆腔内复发的早期阶段, 实验室检查和解剖学显像往往很难明确诊断. 报道显示18FDG PET显像能有效地鉴别诊断瘢痕和癌病灶的局部复发, 检查的灵敏度和特异性分别在91-94 %和80-100 %, 而CT则分别在52-60 %和72-80 %. 同时由于18FDG PET可一次全身显像, 显像结果还可明确是否会出现远处转移灶, 尤其当患者在随访过程中发现CEA升高而常规显像呈阴性表现时, 18FDG PET显像可及时发现结肠直肠癌的复发或探明近端或远端转移灶.

在监视疗效方面, 18FDG PET显像是否能够精确地评估结肠直肠癌病灶的状态目前尚无定论. 一般认为, 癌病灶在经过化疗或放疗后的短时间内由于炎症反应FDG摄取可能会增加, 而疗效的变化可能在放疗后2-6 mo内方都显现.

2.2.2 胃癌 正常的胃黏膜组织摄取18FDG存在较大的个体差异, 且一些胃良性病灶(包括憩室、感染灶及胃镜检查创伤灶)也明显摄取18FDG, 因此18FDG PET显像不能鉴别胃内原发病灶的良恶性. 同时由于18FDG PET显像常不能检测微小的恶性病灶(小于1 cm), 所以也不适用于胃癌的局部淋巴转移探查, 尤其是位于胃内和胃周围的小淋巴转移灶. 但18FDG PET显像可发现胃癌的远端转移(包括肝转移及肝外远端转移), 诊断的准确度远高于CT和其他影像学检查. 相关的研究报道显示: 有12 %的胃癌患者在术前通过患者18FDG PET显像发现存在远端转移(包括肝转移、纵隔或肺转移等). 另外, 胃癌术后及放化疗前后进行18FDG PET显像有助于及时发现或明确远端转移, 临床意义显著.

2.3 其他PET肿瘤显像

由于胃肠道系统的正常组织对18FDG的摄取存在相当大的变异, 同时一些良性胃肠道疾病也可摄取18FDG, 因此18FDG PET显像在诊断消化道肿瘤的应用中存在不可避免的假阳性. 研究人员一直在寻求新的肿瘤显像剂以代替18FDG或弥补18FDG显像的不足. 文献报道较多的是采用11C-Acetate (11C标记胆碱), 11C-MET(11C标记蛋氨酸)、11C-ACPC、13N-氨水、13N-谷氨酸、18FET(氟代甲基酪氨酸)及18FU等, 其中以18FET和18FU的临床应用前景较为乐观.

与18FDG不同, 18FET在肿瘤组织内的摄取及代谢过程反映了肿瘤细胞的蛋白合成代谢速率. 许多研究报道显示: 18FET PET显像不仅可以显示18FDG呈阳性的癌病灶, 同时也可显示某些糖代谢率不高(即18FDG显像呈阴性)的癌病灶, 因此18FET PET显像至少可作为18FDG PET显像的补充手段以提高PET肿瘤显像的灵敏度. 另有报道提示, 18FET PET显像还有助于鉴别癌病灶和炎性病灶, 后者的18FET摄取率较低, 因此18FET PET显像可望提高胰腺癌及其他胃肠道肿瘤的诊断准确率[7].

针对胃肠道肿瘤的复发和转移的化疗药物中, 5-FU(5氟尿嘧啶)是最常用的化疗药物之一, 其抗肿瘤的方式有2种途径: 一是整合到肿瘤细胞的RNA中, 二是抑制DNA的合成. 结肠癌病灶对于5-FU的治疗反应性存在相当大的个体差异性, 有报道显示结肠癌患者对5-FU反应较高的可达80 %以上, 而低的仅为8 %. 尽管采取动脉插管化疗可以提高5-FU在肿瘤病灶的灌注率, 但灌注率的提高并不意味癌病灶对5-FU的摄取和滞留率相应增加. 具有治疗指导意义的方法是采用18F标记5-FU进行18FU显像, 根据显像结果预先判断5-FU治疗的有效性, 从而使化疗方案具有明确的针对性. Strauss et al [1]报道, 静脉注射18FU后30 min左右, 肝转移癌病灶摄取18F(5-FU)达峰值, 此时及随后的连续显像可帮助确定5-FU在癌病灶内及周围正常肝组织内的转运率、陷留(trapping)或代谢率. 2 h18FU显像测定的SUV值与5-FU的疗效比率呈现了较好的相关性.

由于正电子放射性核素有较好的理化和生物特性, 因此不少研究采用11C、13N、18F等取代单光子放射性核素标记单克隆抗体以进行肿瘤免疫显像. 但到目前为止, 较成功的肿瘤免疫显像仍采用111In、131I及99mTc作为显像核素.

3 免疫显像

肿瘤免疫显像是采用放射性核素标记抗体, 再使标记抗体与肿瘤细胞表面(或细胞内的)特异抗原结合, 从而实现肿瘤特异显像. 早在1981年, Mach et al成功采用131I标记抗-CEA单克隆抗体(MoAb 23)进行了28例肿瘤显像, 显像的灵敏度为50 %. 迄今为止, 应用CEA单抗进行免疫显像的研究报道最多见, 抗CEA单抗显像不仅适用于诊断结肠直肠癌(包括确定原发灶、肝转移灶、肝外转移以及进行复发灶监测和疗效判断), 同时也适用于诊断胰腺癌及其他表达CEA肿瘤(如甲状腺髓样癌等). 蔡端[9]报道用99mTc-标记的IMMU-4抗CEA单抗进行结肠直肠癌显像, 对原发病灶和复发灶的诊断准确率分别为94 %和92 %, 但也有报道显示抗CEA免疫显像对结肠直肠癌的检出率较低, 同时还存在一定比例的假阳性和假阴性率. 影响抗CEA免疫显像结果的因素较多, 其中的关键因素包括肿瘤细胞表达CEA的水平及所制备标记单抗的质量. 如患者血清有明显的CEA异常升高, 抗CEA免疫显像结果有助于发现体内的隐匿性病灶, 或明确结肠直肠癌原发灶的位置和性质; 同时在结肠直肠癌的治疗和随访过程中再 次出现CEA异常升高时, 该显像结果有利于评价疗效或及时鉴别复发灶和发现转移灶. 采用抗CEA免疫显像的另一个突出优势是为免疫治疗(包括毒素标记和大剂量131I标记抗CEA单抗)提供显像依据[12-20].

针对胃癌的免疫显像, Saleem et al [20]报道采用213Bi标记单抗E-cadherin delta 9-1(E-cadherin突变存在于弥漫型胃癌组织内)进行免疫显像不仅可以示踪胃癌原发灶及局部淋巴转移的范围, 而且可进行213Bi局部内放射治疗. Sakamoto et al [21]报道采用131I标记内皮素单抗用于诊断和治疗表达内皮素的胃肠道肿瘤[21-25].

4 其他显像

肿瘤外科手术治疗中关键的问题之一是需在术前或术中确定是否存在淋巴结转移, 在胃肠道肿瘤中, 胃癌和直肠结肠癌的淋巴检查意义尤其显著. 与其他肿瘤的淋巴结核素探查相类似, 胃癌和直肠结肠癌的淋巴结核素检查大致有2种类型: 一是在手术前进行前哨淋巴核素显像; 二是在术中向原发灶内注射放射性淋巴示踪剂, 再采用淋巴探测仪进行探查. 检查所采用放射性药物均可为阳性淋巴显像剂, 其中目前最常用的是放射性胶体, 如Tc-DX、Tc-硫化锑胶体、Tc-白蛋白胶体等, 也有报道采用单抗显像剂. 术前进行前哨淋巴核素显像多见于直肠癌的淋巴引流显像. 何超 et al [27]采用肛门镜直肠黏膜下注射淋巴显像剂, 然后进行核素显像显示直肠癌的淋巴结转移灶, 结果该方法用于直肠癌术前淋巴结转移的评估的敏感性为97.1 %, 准确性达87.5 %. 但也有报道显示直肠癌术前的放射性核素淋巴显像在临床价值方面仍不及淋巴管造影[26-29].

特殊类型的胃肠道肿瘤可分泌某些特定的激素成分或肿瘤细胞表面表达特殊的激素受体, 如胃小肠胰腺瘤(GEP)和一些胰腺癌组织可表达生长抑素(somostatin)受体. 针对内分泌特殊受体的核素显像剂, 包括111In-octreotide、99mTc-(V)DMSA及123I-MIBG等已经开始用于内分泌肿瘤显像, 同时也适用于探查或鉴别特殊类型的胃肠道肿瘤[30-33]. 另外, 当临床怀疑胃肠道肿瘤出现骨转移时, 可采用99mTc-MDP全身骨扫描以明确诊断.

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