多模态成像技术在脑胶质瘤复发诊断中的应用与价值

张 巍，王 凯，陈 谦，艾 林

（首都医科大学附属北京天坛医院核医学科，北京 100070）

目前术前评估脑胶质瘤术后残余或复发主要依靠MRI 技术，由于肿瘤术后复发影像表现缺乏特异性，容易造成临床误诊，通常确诊需依赖穿刺活检[1]。PET/CT（正电子发射计算机断层CT）能够将肿瘤细胞代谢状态和形态学改变结合起来，在MRI 图像特征的基础上融合肿瘤组织代谢状态信息。18F-FDG（2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖）为PET/CT 脑部肿瘤最常用的显像剂，但正常脑组织对18F-FDG 也会摄取，造成正常组织本底高，不利于病灶的显示和诊断。11C-MET（碳11-蛋氨酸）是目前最常使用的氨基酸类示踪药物，发展应用较成熟。11C-MET 能够实时反映病变组织细胞内的氨基酸转运、代谢以及蛋白质合成状态；此外，正常脑组织对11C-MET 摄取程度低，因此图像本底低，故可更好显示脑部恶性肿瘤[2-3]。本研究对60 例脑部胶质瘤术后怀疑复发患者的增强MRI、18F-FDG PET/CT、11C-MET PET/CT 三种多模态显像技术的检查结果进行总结、分析，评价多模态成像技术在脑胶质瘤术后复发诊断中的应用价值，并对三者进行对比分析。

1 材料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析2018 年1—8 月在本院怀疑脑部胶质瘤复发的患者共60 例，其中男42 例，女18 例，年龄6～74 岁，平均45 岁，体质量20～105 kg，血糖全部正常。第一次术后病理结果分别为WHO Ⅱ级15例、Ⅲ级28 例、Ⅳ级17 例，且术后全部行放射治疗。本组60 例患者中，36 例术后行病理检测、14 例行活检病理检测，诊断为胶质瘤复发，其余10 例经临床评估及随访考虑为放射性坏死。

1.2 18F-FDG PET/CT 显像

采用美国GE 公司Discovery Eilte 690 型64排PET/CT 扫描仪，示踪剂18F-FDG 由北京原子高科药业公司提供，放化纯度＞95%。患者空腹6 h 以上，血糖控制在8.3 mmol/L 以下，测量患者身高、体质量，按3.7～5.55 MBq/kg 静脉注入18F-FDG，注射后在安静、避光、温暖的环境下休息50 min，上机前去除头上所有金属物品，仰卧于扫描床上平静呼吸。扫描范围从颅底至头顶，先行螺旋CT 扫描，电压120 kV、电流200 mAs，螺距0.984∶1，层厚3.75 mm，图像标准法重建，重建层厚2.5 mm。PET 扫描采用3D-TOF采集模式，采集8 min，图像重建采用有序子集最大期望值迭代（OSEM）法，子集数5，迭代次数18，将所有数据传送至GE AW4.5 工作站进行融合处理。

1.3 11C-MET PET/CT 显像

11C-MET 示踪剂由住友HM-10 型回旋加速器生产并通过自动合成模块合成，放化纯度＞95%。患者在平静状态下通过静脉三通管注射11C-MET 15～20 mCi，10～15 min 后上机，PET 扫描采用3D-TOF采集模式，采集6～8 min，子集数5，迭代次数18，采用OSEM 法重建，CT 电压120 kV、管电流100 mAs，螺距0.984∶1，层厚3.75 mm。两次PET/CT 检查间隔2～3 d。

1.4 MRI 检查

采用本院GE 750W 3.0T MR 扫描仪对本组患者进行头部MR 增强扫描，扫描序列Ax T1Flair fs+C：TR=1 750 ms，TE=24 ms，层厚=5.0 mm，层间距=1.5 mm，FOV=24.0，NEX=2.0，矩阵320×256，对比剂为北陆药业生产的Gd-DTPA，0.2 mL/kg。

1.5 图像分析

18F-FDG PET/CT、11C-MET PET/CT、MRI 图像经2 位有核医学及影像诊断经验的医师共同阅片，对所有图像进行对比分析和评估，观察病灶处核素浓聚情况，病灶放射性浓聚程度高于正常脑组织或对侧镜像部位组织定义为阳性。半定量分析通过勾画病灶部位放射性浓聚程度最高处并测定SUVmax值，计算并比较病灶摄取的半定量参数，以及肿瘤与对侧灰质和白质比值，对所有图像进行对比分析和评估。

1.6 统计学分析

采用SPSS 20.0 软件对数据进行统计学分析。采用χ2检验或两独立样本t 检验，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

60 例患者均成功完成两次PET/CT 检查及MRI检查，且经2 名医师阅片确认病灶部位的图像质量达到诊断要求。在入组的60 例患者中，复发者50 例（以术后病理或活检穿刺病理结果为金标准），其中32 例在18F-FDG PET/CT 图像上表现为单发或多发的异常放射性摄取增高灶，临床考虑为胶质瘤复发；其余28 例未见明显异常放射性摄取，其中18 例经病理证实为复发。47 例患者显示11C-MET 局部摄取增高，考虑为肿瘤组织（复发）；3 例11C-MET 摄取轻度增高，综合考虑为放射性坏死；10 例未见明显11C-MET 放射性摄取，其中1 例术后病理提示为肿瘤复发。MR 增强扫描中，46 例出现异常强化，其中43 例存在肿瘤复发；14 例无明显异常强化，其中8例经病理证实为肿瘤复发（图1～4）。18F-FDG 与11CMET PET/CT 脑显像及MRI 对复发病灶诊断的灵敏度分别为64%（32/50）、94%（47/50）、86%（43/50）；特异性分别为100%（10/10）、70%（7/10）、60%（6/10）；准确性分别为70%（42/60）、90%（54/60）、81%（49/60）。

图1～4 男，51 岁，2017 年10 月外院行左颞叶胶质瘤切除术，病理为胶质母细胞瘤，术后行放疗。2018 年7 月外院MRI 提示左颞增强结节，怀疑肿瘤复发来我院就诊。图1，2 为我院MR T1 增强、T2 加权成像，增强扫描可见明显稍欠均匀强化；左额颞顶叶交界区团片状异常信号，肿瘤复发？图3 为18F-FDG PET/CT 图像，可见左额皮层轻度放射性摄取，SUVmax=8.7。图4 为11C-MET PET/CT 图像，明显可见左颞皮层放射性摄取增高，SUVmax=2.3。综合考虑为肿瘤复发病变。Figure 1～4.A 51-year-old male patient underwent resection of gliomas in the left temporal lobe in October 2017.He was diagnosed as glioblastoma by pathology and received postoperative radiotherapy.In July 2018,MRI showed left temporal enhanced nodule which was suspected as tumor recurrence.Figures 1 and 2 show contrast enhanced T1 and T2 weighted MRI,and obvious and slightly inhomogeneous enhancement could be seen.Patchy abnormal signal was found at the junction of left frontotemporal and parietal lobe,tumor recurrence? Figure 3 is 18F-FDG PET/CT image,showing mild radiation uptake in the left frontal cortex,and SUVmax is 8.7.Figure 4 shows the 11C-MET PET/CT image,which shows the increased radioactivity uptake in the left temporal cortex,and SUVmax is 2.3.The overall consideration was tumor recurrence.

两种显像剂半定量分析：11C-MET PET/CT 显像中，肿瘤/灰质SUVmax 比值均值为1.91±0.69，肿瘤/白质SUVmax 比值均值为2.92±1.22，均显著高于18F-FDG PET/CT 显像的肿瘤/灰质SUVmax 比值均值（1.05±0.51）（P＜0.05）和肿瘤/白质SUVmax 比值均值（1.66±0.62）（P＜0.05）。

3 讨论

多模态成像是将多种模态图像信息有机叠加在一起，更好的用于临床研究和治疗。在神经外科的历史进程中，治疗技术的发展能够给患者治疗带来革命性的改变，影像技术的发展特别是前沿影像技术的转化逐渐开始用于指导患者的诊断和治疗中[4-5]。胶质瘤作为脑内最常见的原发性恶性肿瘤，占全部颅内原发肿瘤的35.3%～61.0%，具有较高的病死率和致残率[6]。胶质瘤细胞由于其浸润性生长方式，导致病灶难以完全切除，而放疗也很难将肿瘤细胞完全消灭。因此，胶质瘤治疗后常出现复发，而通过多模态影像技术对复发灶的早期诊断将直接影响病人的生存预后情况。

增强MRI 检查是诊断胶质瘤复发常用的影像学方法之一，但由于其只提供组织的解剖结构信息，难以准确区分肿瘤残余、复发与放射性坏死。18FFDG 与11C-MET 两种示踪剂在PET/CT 检查中能够提供丰富的肿瘤生理代谢信息，有助于对胶质瘤复发和治疗后改变进行有效鉴别[7]。本组60 例患者中，46 例增强MRI 检查存在异常强化，其中3 例为放射性坏死所致强化；14 例无明显异常强化，其中8 例经病理证实存在肿瘤复发。增强MRI 检查对病灶诊断的灵敏度、特异性、准确性分别为86%、60%、81%，均低于11C-MET PET/CT 的94%、70%、90%。

18F-FDG 是临床诊断常用的示踪剂之一，对胶质瘤的分级和诊断具有一定的临床应用价值。通常，恶性肿瘤细胞增殖较迅速，对糖代谢需求旺盛，对18F-FDG 存在明显摄取增高，且明显高于正常组织对18F-FDG 的摄取程度，基于对摄取程度的对比从而进行临床诊断[8]。18F-FDG 显像一般多应用于脑胶质瘤的诊断、分级、预后评估和复发监测等方面[9-10]。然而，正常生理状态下大脑皮质对18F-FDG 的摄取也较高，且18F-FDG 在肿瘤显像方面具有非特异性，因此18F-FDG PET/CT 显像在脑胶质瘤的临床诊疗应用中存在一些短板。Singhal 等[11]认为：①18F-FDG PET/CT 显像对低级别胶质瘤的检出率偏低，靠近灰质的病灶显像更不理想；②18F-FDG 是一种非特异性示踪剂，在鉴别脑胶质瘤复发和治疗性相关反应方面的灵敏度和特异度较低；③由于正常大脑皮质对18F-FDG 摄取较高，因此18F-FDG PET/CT 显像在显示脑肿瘤边界或肿瘤组织浸润范围方面效果不佳。本组病例中有28 例18F-FDG 摄取未见增高，单独诊断肿瘤或复发表现不明确，容易漏诊或误诊，只能结合其它影像学检查或病理定性。18F-FDG 与11CMET PET/CT 对病灶诊断的灵敏度为64%、94%，准确性为70%、90%，可以看出11C-MET PET/CT 在脑胶质瘤复发的诊断中明显优于18F-FDG PET/CT。

11C-MET 是临床常见的氨基酸类示踪剂，能够穿过血脑屏障被神经细胞摄取，从而反映组织细胞内氨基酸转运、代谢以及蛋白质合成状态。正常成人神经元一般为分化终末细胞，蛋白质合成代谢程度较低，因此11C-MET 在正常脑组织内浓聚程度很低。相反，由于胶质瘤细胞增殖迅速，细胞内RNA 和蛋白质的合成加速，对MET 呈高需求状态，因此11C-MET 在胶质瘤细胞内浓聚较高，肿瘤病灶与正常脑组织之间浓聚程度差异明显，有利于病灶的检出和显像，对胶质瘤术后复发评估具有明显优势。11C-MET 图像在垂体、泪腺、腮腺及鼻腔可见生理性摄取，病变部位较18F-FDG 显示清楚且摄取程度较高。11C-MET 显像对鉴别脑肿瘤复发与放射性坏死有一定的应用价值。Braga 等[12]对29 例经MRI 检查考虑为胶质瘤复发患者行11C-MET PET/CT 显像后发现，11C-MET PET/CT 显像对诊断胶质瘤复发的灵敏度、特异性和准确性分别为92%、55%和74%。Weber 等[13]发现与18F-FDG PET/CT 相比，11C-MET PET/CT 在鉴别胶质瘤术后复发和治疗性反应方面具有明显优势，由于正常脑皮质对11C-MET 摄取程度较低，病灶/本底比值一般较高，更有利于显示肿瘤边界，有效降低漏诊率；相反，18F-FDG 在正常脑皮质中浓聚程度较高，无法和肿瘤组织的高摄取形成有效对比，增加了对病灶辨别的难度。11C-MET PET/CT 应用的优势包括：①对肿瘤病灶检测灵敏度高；②肿瘤浸润边界确定；③术前肿瘤分级和治疗评估；④引导病灶活检穿刺定位；⑤鉴别术后肿瘤复发与治疗相关反应；⑥肿瘤治疗效果评估；⑦预测低级别胶质瘤恶性转化；⑧检测MRI 非增强的高级别胶质瘤；⑨治疗计划的制定[14]。研究表明，11C-MET PET/CT显像诊断脑肿瘤复发的灵敏度为70%～100%[15]。本组60 例患者中47 例11C-MET 表现为单发或多发放射性摄取增高，考虑胶质瘤病变复发，灵敏度为94%（47/50）。11C-MET 和18F-FDG 两种显像剂半定量比较，11C-MET PET/CT 显像的肿瘤/灰质SUVmax比值均值和肿瘤/白质SUVmax 比值均值分别为1.91±0.69 和2.92±1.22，均显著高于18F-FDG PET/CT 显像的肿瘤/灰质SUVmax 比值均值（1.05±0.5）和肿瘤/白质SUVmax 比值均值（1.66±0.62），由此可见，11C-MET PET/CT 具有较好的对比度，能够清晰显示病灶，对胶质瘤残余及复发的评估优于18FFDG PET/CT[16]。

多模态成像是医学影像技术发展中的一个重要研究方向，在指导肿瘤诊断、放射治疗和治疗方案规划等方面有广泛的临床应用前景，而且成像方法也存在着各自的优缺点，可以实现优势互补，从而作出更加科学化的诊断，进而制定出更加合理的神经外科治疗方案。11C-MET PET/CT 对病灶诊断的灵敏度、特异性、准确性以及在半定量分析中，均优于增强MRI 检查和18F-FDG PET/CT，证明11C-MET PET/CT 在3 种多模态影像技术中，对胶质瘤术后复发病灶的诊断具有更明显的优势。