PET与WB-DWI诊断肿瘤及炎症疾病的研究进展

李可心，孙洪赞，郭启勇

（中国医科大学附属盛京医院放射科，辽宁 沈阳 110004）

正电子发射断层显像 （Position emission tomography，PET）通过检测病灶对示踪剂的摄取程度反映细胞及组织的功能代谢状态，从而进一步显示全身肿瘤及非肿瘤性病变。作为另一种全身显像方法，磁共振全身弥散加权成像（Whole-body diffusion-weighted imaging，WB-DWI） 逐渐进入临床医生的视野，特别是作为一种生物标志能够在肿瘤疾病的诊断及治疗中与正常组织进行明显区分[1]。越来越多的放射科医生和学者认识到DWI能够在细胞水平上反映组织结构和病理的改变[2]，并在WB-DWI MR评价恶性肿瘤分期及良恶性疾病鉴别方面不断进行探索。那么如何对这两种检查方法进行选择或互补，从而更加高效地进行疾病诊断及减少辐射剂量将是进一步探讨的话题。本文旨在探讨PET及WB-DWI在肿瘤及炎症诊断中的共性与差异。

1 PET与WB-DWI在肿瘤TNM分期中的诊断价值

明确恶性肿瘤的临床及病理学分期对于恶性肿瘤的诊断、预后评估以及治疗方案的选择具有重要的临床价值，由UICC（Union for international cancer control）提出的 TNM 分期应用广泛[3]。因此，应用影像学方法无创和准确地为恶性肿瘤TNM分期提供诊断依据是十分必要的。PET及WB-DWI作为两种进行全身肿瘤筛查的方法，能在肿瘤分期方面提供宝贵的信息。

1.1 PET与WB-DWI在诊断恶性肿瘤原发灶中的异同

在头颈鳞状细胞癌方面，Surov等[4]针对头颈部鳞状细胞癌病灶的弥散、葡萄糖代谢和病理组织学参数相关性研究中发现ADC平均值、最大值与Ki-67抗原水平及细胞核区域面积呈负相关，而SUVmax与平均细胞核区域面积呈正相关，SUVmax/ADCmin与平均细胞核区域面积呈正相关，表明ADC、SUV与组织病理学参数具有相关性。原发肿瘤灶FDG的摄取与ADC值并无显著相关性，但FDG的摄取与ADC反映的信息是互补的[5]。

在非小细胞肺癌 （Non-small cell lung cancer，NSCLC）与良性肺结节的鉴别中，PET及WB-DWI对病灶检出的特异性及灵敏度无统计学差异，WB-DWI有望替代PET进行NSCLC的诊断，且较高的FDG摄取量及较大的ADC值与NSCLC侵袭性强相关[6]。在NSCLC原发灶检测中，ADC与SUV在反映细胞活性及肿瘤代谢方面具有显著负相关性，二者可作为评价NSCLC预后的参考标准[7]。Schmidt等[8]的研究也得出了类似的结论，ADCmin与SUVmax具有显著负相关性，ADCmean与SUVmean无统计学差异。

MR大体肿瘤体积与PET大体肿瘤体积在肿瘤体积小于14 mL的宫颈癌组中具有相关性，随着肿瘤体积增大，二者差异逐渐显露出来，造成这种差异的原因可能是肿瘤进程中的乏氧和坏死所致[9]。FDG PET、T2WI和DWI在评估宫颈癌肿瘤体积、肿瘤细胞代谢活性及细胞密度中具有一致性，并推荐使用35%或40%的SUVmax作为评估肿瘤体积的标准[10]。

子宫内膜癌的SUVmax和ADCmin呈负相关 （r=-0.53，P=0.001），SUVmax在进展期肿瘤表现中显著升高，如深肌层受侵、宫颈受侵、淋巴血管受累和淋巴结转移等，而ADCmin在进展期肿瘤中却显著降低[11]。

对46例乳腺浸润性导管癌进行PET/MR检查，SUVmax及肿瘤内异质性与ADCmin呈负相关，Ki-67高表达与高SUVmax呈正相关，侵及血管淋巴系统的浸润性导管癌具有较低的ADCmin，中位ADC值和SUVmax与血管浸润显著相关，SUVmax与肿瘤大小、组织学分级、淋巴结状态、雌激素受体状态和人类表皮生长因子受体2（HER2）水平显著相关，ADC和SUVmax之间的相关性不显著[12]。黏液腺癌表现出较高的ADC和相对较低的SUVmax，髓样癌呈低ADC和高SUVmax[13]。影响乳腺癌预后的因素包括肿瘤大小、雌激素受体（ER）、孕激素受体（PR）、HER2、 Ki-67、组织学亚型、腋窝淋巴结转移及TNM分期等，与ADC值相比，原发灶的SUVmax与这些预后参数具有更强的关联性[4]。

Cerny等[14]对24例局部进展期直肠癌患者在同日分别进行WB-DWI MR和18F-FDG PET/CT检查，分别计算癌组织和淋巴结的ADC及18F-FDG SUV，不同位置直肠肿瘤及受累淋巴结的ADC和SUV均无明显统计学差异，但SUVmax与ADCmin及SUVmean与ADCmean呈负相关。背景信号抑制的全身弥散加权与T2加权融合显像（DWIBS/T2）能够有效区分胃癌与周围正常组织，与PET/CT在诊断上消化道肿瘤方面具有相似的敏感性，胃癌直径和浸润深度将影响检出率[15]。

1.2 PET与WB-DWI诊断肿瘤淋巴结转移

在可手术切除肺癌患者进行术前分期的研究中发现，在肺门及纵隔淋巴结FDG高浓聚区可能会出现假阳性结果，进行DWI再评估能有效区分炎性与癌性淋巴结[16]。NSCLC转移淋巴结SUVmax与ADCmean及SUVmean与ADCmean呈负相关，对NSCLC淋巴结转移进行ADC和SUV相关性的分析，所有纳入标准的91例恶性淋巴结中，SUVmax与ADCmean及SUVmean与ADCmean均呈负相关，差异具有统计学意义，且对于不同的组织学类型，鳞癌比腺癌的相关性更为显著。肿瘤分期同样影响着放射性核素的摄取及水分子弥散，ⅢB期的SUVmax与ADCmean具有中等程度相关性，而Ⅳ期肺癌无显著相关[17]。因尘肺、硅肺和肺肉瘤性病变所致的肺门及纵隔淋巴结增大，会造成PET的假阳性，在肺腺癌和肺内炎症病变中，也会出现假阳性，而WB-DWI可以较好地区分炎症和转移淋巴结[18]。

Choi等[19]回顾性调查了236例宫颈癌患者，DWI与PET/CT在显示淋巴结转移特征中具有相关性。Miccò等[20]的研究发现，SUVmax与宫颈癌分期相关，与淋巴结转移无明显相关性，但伴有淋巴结转移的宫颈癌患者ADCmean较低，并且在既往研究中仅有1篇报道得出了相同的结论，其他的相关研究并没有得出ADC值与淋巴结转移有无相关性的结论。

对于早期乳腺癌患者，非侵袭性方法诊断淋巴结受累情况对于治疗方法的选择具有重要意义，24例患者术前分别进行PET/CT及DWI检查，术后通过淋巴结活检证实淋巴结状态，PET/CT与DWI相比具有较高的敏感性和特异性[21]。

Ono等[22]对25例结直肠癌患者进行DWI与PET的比较中发现，在转移淋巴结检出方面，DWI优于PET。

1.3 PET与WB-DWI诊断肿瘤远隔器官转移

在NSCLC M分期方面，WB-DWI与PET/CT相比具有较低的特异性和准确度，WB-DWI与PET对于脑转移病灶的显示均不良[23]。WB-DWI检测NSCLC骨转移的特异度和准确度高于FDG PET/CT[24]。PET/MR与PET/CT在NSCLC术前分期的评估方面各有优劣，PET/MR能够明显减少患者辐射剂量，且具有较高的软组织分辨率，但PET/MR显示胸膜转移灶不明显，而PET/CT对于脑转移灶的显示不敏感[25]。PET/CT在检测肺癌脑转移中的作用有限，PET/CT与WB-DWI在进行肺癌分期评估的研究中得出的结论不尽相同，Usuda等[16]研究结果提示，WB-DWI与PET/CT联合脑MR评价肺癌TNM分期无统计学差异。

Granata等[26]首次提出了早期评估结直肠癌肝转移化疗效果的方法，以便使临床医生及时调整治疗方案，改善患者预后，其中DW-MRI成为了评价包括细胞凋亡在内的治疗效果的早期生物标志。在诊断结直肠癌肝转移方面，新辅助化疗后FDG摄取程度将在肝切除后患者预后评估中有潜在意义[27]。有研究表明，ADC和SUV两参数联合分析能有效发现直肠癌新辅助化疗后细胞组织结构的变化以评价治疗效果[28]。

1.4 PET与WB-DWI诊断淋巴瘤及骨髓瘤

PET/CT在头颈及纵隔淋巴瘤病灶的检出方面优于WBDWI，WB-DWI对某些缺乏FDG浓聚的惰性非霍奇金淋巴瘤亚型如MALT淋巴瘤检测较为敏感，在惰性非霍奇金淋巴瘤中，PET/MR加入DWI序列增加了检出的灵敏度及准确度，在既往的研究中，淋巴瘤组织的SUV与ADC呈负相关，而Giraudo等[29]研究结果显示相关性较弱，可能与淋巴瘤亚型不同有关，DWI在惰性非霍奇金淋巴瘤中诊断价值更大，肿瘤细胞的FDG浓聚较低。惰性非霍奇金淋巴瘤的ADC值较其他两种淋巴瘤类型低，侵袭性非霍奇金淋巴瘤比霍奇金淋巴瘤的SUVmax高，对不同亚型淋巴瘤患者进行生存分析得出了“平均ADC值升高与较长生存时间有关”的结论[30]。

进行磁共振信号分析（SI）的WB-DWI及PET/MR诊断准确性高于PET/CT，对于TNM分期的总体评估，SI PET/MR与WB-DWI灵敏度及准确度高于非SI WB-DWI与FDG PET/CT[31]。WB-DWI与FDG PET/CT针对淋巴瘤分期的Meta分析结果显示，两者在淋巴瘤分期中具有较高的一致性[32]。

在PET及WB-DWI对多发骨髓瘤诊断价值方面，WBDWI对检测骨骼内外的病灶具有较高的灵敏度，特别是针对弥漫性骨髓浸润灶。PET在鉴别病灶活动性、新旧病灶以及治疗后再分期方面具有较高的价值[33]。

2 PET与WB-DWI诊断炎症性疾病

FDG-PET诊断慢性骨髓炎具有较好的特异性[34]。骨肌系统炎症中，脓肿所致的坏死区域以及感染所致的滑囊炎、腱鞘炎、骨髓炎等病灶水分子的弥散受限，而非感染性炎症无弥散受限发生[35]。在诊断骨关节炎方面的研究表明，在软骨下骨病变如骨髓病变、骨赘形成和硬化中，SUVmax显著高于正常骨组织。PET/MR可以作为早期评价骨关节炎代谢和形态学变化的辅助手段[36]。

肠壁的弥散受限和较低的ADC值能够在一定程度上反映儿童及成人的炎症性肠病[37]。在Crohn病病变肠段的显示方面，1.56×10-3mm2/s可作为病变段与正常段的鉴别阈值[38]。PET/MR鉴别Crohn病炎症病变与纤维化病变的研究中，SUVmax、T2加权 SI×SUVmax 和 ADC×SUVmax 是肠道影像的三个生物学标志，其中最为敏感的是ADC×SUVmax，减低低于3000能有效区分出肠道纤维化与活动性炎症[39]。

FDG-PET在寻找难治性糖尿病足、血管播散性感染、不明原因发热的病因方面也显示出了一定的价值[34]。既往研究表明，18F-FDG在巨噬细胞中的摄取能够反映早期心梗后心肌炎的程度，在动物心梗后炎症模型的研究中，18F-FDG并不能准确代表心梗后微血管阻塞所致炎症的细胞活性，其机制尚未明确[40]。

3 问题及展望

作为全身疾病筛查的两种影像学方法，WB-DWI和PET常在一起比较，WB-DWI的优势体现在费用低、无辐射[41]，对于淋巴结的诊断，DWI基于可疑淋巴结ADC的定量分析也具有较好的诊断价值[19]，针对肿瘤N分期进行DWI与PET的效能对比或者进行联合诊断或许将在提高癌性淋巴结检出率方面具有重要意义。但细胞毒性水肿或者细胞容量增加会限制水分子布朗运动，除恶性肿瘤外，一些良性肿瘤、炎症、血栓形成或感染也可以造成弥散减弱，而在某些坏死组织、血管源性的水肿中弥散增强，进而干扰了WB-DWI对于恶性肿瘤的诊断，同样，在一些高代谢的炎症结节、肉芽组织中，FDG的摄取增高也会造成PET诊断恶性肿瘤的假阳性[42]。

临床最为常用的示踪剂是18F-FDG，使得PET对于FDG低浓聚病灶显示不佳。进一步明确疾病的发生机制，选择合适的放射性核素及其标记的正电子药物将更为特异地显示病变[43]。例如宫颈癌64Cu-ATSM用来表示组织缺氧，11C-胆碱用来表示增殖活性等[44]。

因此，针对疾病的不同类型合理选择检查方法是十分必要的，可以一定程度上降低患者所受辐射剂量并且提高疾病诊断准确率。必要时也可以将二者结合起来，利用WB-DWI和PET各自的优势，互为补充，为精准诊断提供支持。