肿瘤显像核医学医学

肿瘤显像肿瘤显像 核医学显像原理复习 放射性核素显像技术大多是利用 脏器或组织具有选择性摄取某些显像 剂的功能，标记在显像剂上的放射性 核素能不断地发射出射线，利用显像 仪器能够从体外准确获得显像剂在脏 器或组织的分布及量变规律，从而了 解脏器或组织的形态、位置、大小和 功能状态，用于诊断疾病。 核素肿瘤显像的基本机制 细胞生物化学和代谢特点 血流特点 特殊抗原 受体结合 基因表达异常 血脑屏障破坏、组织结构异常 肿瘤放射性核素显像分 类： 阴性显像 阳性显像 特异性显像 非特异性显像 阴性显像（negative imaging） 又称冷区显像（cold spot imaging ），是指显像剂主要被有功能的正常细 胞摄取，显示其正常组织器官的形态。 病变细胞摄取减低或不摄取，在影像 上表现为放射性分布稀疏或缺损，临床 上的常规显像如心肌灌注显像、肝胶体 显像、甲状腺显像和肾显像等均属此类 型。 阳性显像（positive imaging ） 又称热区显像（hot spot imaging），是 指显像剂主要被某些病变组织所摄取，而正 常组织一般不摄取或摄取很少，在静态影像 上病灶组织的放射性比正常组织高呈“热区” ，如急性心肌梗塞灶显像、亲肿瘤显像、放 射免疫显像等。这种显像的敏感性较阴性显 像为高。 阴性显像与阳性显像 131I显像 201Tl显像 核素显像结果判断 目测法 半定量法 T/N比值 肿瘤与正常组织的放射性计数 比值 摄取比值（UR)感兴趣区内平均象素中 肿瘤组织与正常摄取放 射性计数比值。 滞留指数RI=延迟UR（TN)-延迟UR （TN) 早期UR（ TN) 标准化摄取值（SUV）=局部感兴趣区 平均放射性浓度（MBq/g） 注入放 射性活度MBq/体重Kg 肿瘤代谢显像肿瘤代谢显像 （tumor metabolism imaging ） 肿瘤代谢显像的基础： 机体正常组织细胞的结构完整性和生理功能 维持主要是通过糖、蛋白质及核酸等物质的不 断合成和分解过程即新陈代谢来进行。 在疾病早期，即在形态结构发生改变之前， 机体首先会发生代谢调控的异常，表现为糖、 蛋白质、脂肪及核酸单个或多个代谢的异常。 肿瘤不稳定，具有无限增殖特性，对DNA合 成底物过度消耗，葡萄糖、蛋白质和核酸代谢 速率明显加快，对一些受体过度表达，易产生 多药耐药等特性，从而与正常组织细胞代谢之 间具有明显差异。 分类 糖代谢显像糖代谢显像 氨基酸代谢显像氨基酸代谢显像 磷脂代谢显像磷脂代谢显像 核酸代谢显像核酸代谢显像 受体显像受体显像 放射免疫显像放射免疫显像 18 18F F氟脱氧葡萄糖 氟脱氧葡萄糖 （18 18F-FDG F-FDG）PET-CTPET-CT肿瘤肿瘤 代谢显像代谢显像 肿瘤显像的基本原理 肿瘤细胞的葡萄糖代谢非常旺盛。 FDG为葡萄糖类似物，通过葡萄糖转运体(GLUT)进入 细胞。在细胞内通过己糖激酶（HK)的作用磷酸化生 成6-磷酸脱氧葡萄糖，而进入葡萄糖代谢途径。 FDG-6P不能进一步代谢，滞留、堆积在细胞内。 它进入细胞的量与糖酵解速度成正比。 葡萄糖代谢增加是恶性细胞的一个特征。 18FDG 18FDG18FDG-6P 血管肿瘤细胞 K1 K2 Glucose transporter protein K3 K4 Hexokinase Glucose-6- phosphatase 18FDG-1-P Glycogen 18F-fru-6-P Glycolysis 18FDG-6- phospho- glucono- lactone HMP shunt 肿瘤代谢显像适应症 寻找肿瘤原发灶 脏器肿块良恶性的鉴别诊断 恶性肿瘤分期与分级及肿瘤转移 灶的定位诊断 临床治疗后肿瘤残余或复发的早 期诊断 肿瘤放疗后局部坏死与存活肿瘤 组织的鉴别诊断 临床疗效的监测、肿瘤耐药的评 价和预后随访 肿瘤生物学评价，如肿瘤细胞的 增值状态、受体及抗原表达和新药 与新技术的客观评价。 显像方法 病人准备 空腹46h 显像前24h避免剧烈活动 血糖:8.3mmol/l以内。 注射18F-FDG1h进行显像。 放射性药物 图像采集 常用指标：标准摄取值(Standard uptake value, SUV) 图像处理 专用PET图像处理 SPECT符合线路采集的图像处理 大脑皮层代谢主要以葡萄糖为底物 ，因此FDG浓聚较高。心肌利用何种底 物依赖于激素水平和代谢状态。禁食情 况下心肌主要利用游离脂肪酸；饭后或 给予葡萄糖后，葡萄糖利用率和FDG摄 取增加。因此，进行心肌研究时，静脉 内注射葡萄糖可促进心脏摄取FDG。但 肿瘤显像时必须禁食，因为血中葡萄糖 水平升高会与FDG形成竞争，导致肿瘤 摄取减少。 正常影像分布 心脏和脑摄取18FFDG 较高，肝摄取少。FDG主要 经肾脏排泄，也有少许从 胃肠道排出。静息状态下 ，肌肉中FDG浓聚较少，但 运动时FDG浓聚增多。由于 本底的清除，肿瘤/本底比 值随时间增高。 18FFDG的人体正常分布 临床应用与评价 肺癌 肺单发结节（SPN)的定性诊断 PET的图像判断不仅可进行定性分析，而 且能定量或半定量测定肿瘤组织摄取18F-FDG 的变化。这在肺部肿瘤良恶性鉴别中有明确 价值。SUV和肿瘤摄取率（tumor uptake value, TUR）定量分析结果明显提高了肿瘤 判断及分析的准确性 患者，男性，62岁。CT发现左肺 肿块，性质不明。 PET显像见FDG 高摄取，手术病理证实腺癌。 患者，男性，38岁，体检CT发现右肺下叶背 段单发结节（2，可初步诊断为甲状腺髓样癌，如同时伴有血降钙素明显 增高，脸色潮红等可确认该诊断。 放疗及手术后的甲状腺髓样癌病灶摄取减低，首次诊断应结合血降钙素。 分化性甲状腺癌未见明显放射性摄取。 诊断甲状腺髓样癌的灵敏度可大于80%，特异性可达100%。 用较低剂量可得较高质量影像，可避免由于停用激素治疗所引起的不适。 软组织肿瘤 肺癌 肿瘤受体显像肿瘤受体显像 肿瘤神经肽受体显像 肿瘤细胞受多种内源性肽（包括许多激素和生长因子）的 调节，这些肽包括生长抑素，血管活性肠肽，肿瘤坏死因子和 血管生成因子。 受体显像是利用放射性核素标记的配体（包括各类激素、神经 递质、神经调节剂、生长因子、生长抑素、细胞激动素等）与靶 组织高亲和力特异受体蛋白相结合的原理，显示体内受体空间分 布、密度的一种方法，是集配体受体结合的高特异性和核素探测 的高灵敏性于一体的显像技术。 原理 生长抑素受体显像 生长抑素和生长抑素受体 生长抑素是一种由下丘脑、垂体腺、脑干、胃肠道和胰腺产生的多肽激素 ，它作为神经递质能够抑制神经内分泌细胞产生和分泌激素。在中枢神经系统 之外，它的激素作用包括抑制生长激素、胰岛素、胰高血糖素、胃泌素、5 羟色胺和降钙素的释放，还具有抗肿瘤增生和调节免疫活性的作用。 表达生长抑素受体的肿瘤分为三类：（1）神经内分泌肿瘤和APUD瘤，包括 垂体腺瘤，胃内分泌性肿瘤（类癌瘤，胃腺瘤，胰岛瘤），嗜铬细胞瘤，甲状 腺髓样癌和小细胞肺癌；（2）中枢神经系统肿瘤（星形细胞瘤，脑膜瘤和成 纤维细胞瘤）；（3）其他肿瘤，包括淋巴瘤，乳腺癌，肺癌和肾细胞癌。 临床应用 生长抑制激素受体显像已在国外大量开展，有文献报道了 1000余例临床应用结果，认为可定位垂体瘤、胃泌素瘤、胰岛 瘤、高血糖素瘤、副神经节瘤、成神经细胞瘤、嗜铬细胞瘤、 甲状腺髓样癌及类癌等多种神经内分泌肿瘤，阳性率为60 100，是胃泌素瘤、胰岛瘤、高血糖素瘤等肿瘤术前首选的定 位方法。副神经节瘤的全身性显像比CT、MRI检查可发现更多的 病灶，还可以定位脑瘤、小细胞肺癌、乳癌及恶性淋巴瘤等其 它富含SMS受体的肿瘤。 血管活性肠肽受体显像 血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide, VIP） 是一个由28个氨基酸残基组成的神经多肽，主要存在于胃肠道内 。在胃肠胰腺肿瘤、嗜铬细胞瘤、成神经细胞瘤、无功能垂体瘤 等神经内分泌肿瘤以及乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌、前列腺癌 、膀胱癌、结肠癌、食道癌、小细胞与非小细胞肺癌、脑瘤、淋 巴瘤等肿瘤中具有高度表达。因此，应用放射性核素标记VIP， 对上述肿瘤可进行显像诊断。 目前，123I标记VIP的肿瘤显像已应用于肠道肿瘤及内分泌 肿瘤。结果表明，其诊断灵敏度较高，且对肠道肿瘤优于生长 抑素受体显像剂123I-OCT。99mTc标记VIP的方法已开始应用。 肝受体显像 某些放射性配体(radioligand)能特异地与肝的细胞膜上相应 的受体结合，实现肝受体显像，从而对肝脏病理生理学研究以及肝 脏疾病的诊断提供了新的方法。肝结合蛋白(HBP)是带有末端半乳糖 残基的无唾液酸的糖蛋白特异性受体，存在于肝细胞表面。99mTc-新 半乳糖白蛋白(99mTc-NGA)作为HBP天然配体的标记类似物，能选择性 地与肝细胞膜上的HBP相结合而实现肝受体显像。 肿瘤类固醇受体显像 类固醇受体属于细胞内结合分子。许多肿瘤细胞，如前列 腺癌，乳腺癌，常保留有类固醇受体，因此，应用类固醇受体 显像有助于上述肿瘤的诊断、定位、分期，并可用以知道肿瘤 的治疗决策与估测肿瘤患者的预后。 （一）肿瘤雌、孕激素受体显像 （二）雄激素受体显像 肿瘤放射免疫显像肿瘤放射免疫显像 基本概念与原理 放射免疫显像(radioimmunoimaging, RII)是指应用现代免疫 学的基本原理与核素标记技术、核素探测技术以及核医学图像处理 技术相结合的一种核医学显像方法。通过使用放射性核素标记一定 量的特异性抗体，引入机体后，标记抗体与肿瘤表面的相关抗原产 生特异性的抗原抗体免疫结合反应，形成抗原抗体免疫复合物，从 而使放射性核素标记抗体在肿瘤部位产生特异性集聚，然后通过体 外探测放射性核素在体内的分布可以发现肿瘤存在的部位、形态、 大小、肿瘤灶的数量以及是否存在转移等情况，为临床判断肿瘤的 位置、性质以及肿瘤侵犯范围、是否转移等提供科学依据。 直肠癌术后病人 ，2年前CT检查 ，发现前骶部密 度增高认为是术 后瘢痕。 图A为CEA放免显 像高度怀疑局部 坏死复发。 图B为6月CT检查 见前骶部包块， 已侵犯两侧骨组 织 直肠癌肝转移病人，在注射放射性碘标记的单链抗体后21小 时的横断、矢状和冠状面显像，与同一切面CT图象相匹配。 肿瘤核医学进展 及与其他影像学比较 只有分子水平的诊断技术才 能真正实现肿瘤的早期诊断。 目前，可供肿瘤分子影像学 成像的方法主要包括 PET(PET/CT)和MRI/MRS（ 磁共振波谱）和光学成像等。 MRI能对体内特定的分子成像，达 到早期、特异性诊断肿瘤的目的，并 能对肿瘤治疗效果进行有效的监测。 与PET相比，MRI敏感性低，而分辨 率高。 MRS是利用MRI现象和化学位移原 理，探测活体组织内的生物代谢变化 ，可以进行特定化合物的定量分析， 并用波谱分析(MRS)或图像的方式 (MRSI)表现出来。目前主要集中在 31P、19F的MRS研究上。 光学成像是一种低成本的分子影像学技 术。以荧光的吸收，反射生物荧光为基 础，应用在可见光谱内发射放射性荧光 的探针成像，包括荧光成像和生物发光 成像，主要包括弥散光学断层成像、表 面加权成像、共聚焦成像、近红外线光 学断层成像、表面聚焦成像及双光子成 像等。光学成像有相对高的敏感性, 但其 分辨力不高, 穿透力较低, 有自发荧光效 应, 还需进一步探索改进使其更完善。目 前除了近红外线光学断层成像、表面聚 焦成像和双光子成像外, 其余的技术还只 局限于实验研究中。 灵敏度 特异性 PET/CT 全身MRI 90% N分期M分期 98% 83% 80% 75% 灵敏度特异性 TNM分期 82%82% 96%92%86% 全身MRI、PET/CT在肿瘤分期的比较 德国慕尼黑大学Dr. Gerwin Schmidt研究报告显示 全身MRI和P