正電子發(fā)射斷層(PET)顯像在腦膠質(zhì)瘤放射治療中的臨床與實驗研究.pdf

1、目的：腦腫瘤是危害人類健康的常見疾病，發(fā)病率及死亡率均較高。原發(fā)性腦腫瘤中以膠質(zhì)瘤為主，放射治療是膠質(zhì)瘤治療的重要輔助手段，正確鑒別放療后腫瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷直接影響療效和患者預(yù)后是臨床關(guān)心的重要問題。目前計算機(jī)斷層掃描(CT)和核磁共振成像(MRI)是用于鑒別腦腫瘤放射性損傷和復(fù)發(fā)的常規(guī)方法，能夠?qū)Χ鄶?shù)病變做出正確診斷，但放射性損傷有復(fù)雜的演變過程，在某個時期內(nèi)的MRI影像表現(xiàn)易與腫瘤復(fù)發(fā)混淆，因此常規(guī)影像學(xué)檢查并不能完全鑒別腫瘤復(fù)發(fā)

2、和放射性損傷。正電子發(fā)射斷層顯像(Positron Emission Tomography，PET)及PET/CT作為一種功能代謝顯像技術(shù)，借助多種示蹤劑可以從不同角度體現(xiàn)病變組織的生理生化改變，反映腫瘤的生物學(xué)特性，已越來越多地用于腦腫瘤的術(shù)前分級、評價療效、鑒別腫瘤放療后的復(fù)發(fā)與壞死以及判斷患者預(yù)后等方面。最常用的示蹤劑為18F-氟代脫氧葡萄糖(2-[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose，F(xiàn)DG)，對腫瘤復(fù)發(fā)與壞

3、死的鑒別有較高的價值。目前的研究進(jìn)展是，利用多種不同的示蹤劑反映腫瘤的特征，應(yīng)用多種示蹤劑聯(lián)合顯像為臨床提供更可靠的信息。本研究分為臨床部分和動物實驗部分。臨床部分通過對一組可疑腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)患者的FDG、11C-蛋氨酸(methionine，MET)及11C-膽堿(choline，CHO)PET/CT。檢查進(jìn)行回顧性分析，探討多種示蹤劑PET/CT顯像在腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死鑒別診斷中單獨和聯(lián)合應(yīng)用的價值。動物實驗部分建立大鼠異位C

4、6膠質(zhì)瘤模型并給予放射治療，在放療前、后不同時期分別行FDG、MET、CHO和11C-乙酸鹽(acetate，ACE)PET/CT顯像，觀察多種不同示蹤劑的影像學(xué)表現(xiàn)與變化，并用免疫組化、RT-PCR及Western blot等方法觀察大鼠C6膠質(zhì)瘤在放療前后病理學(xué)以及分子生物學(xué)方面的變化，探討多種示蹤劑PET顯像的主要影響機(jī)制。
　　資料和方法：
　　一、臨床部分：選取2005年9月至2009年9月間，臨床可疑腦腫瘤放療后

5、復(fù)發(fā)并于我院行PET/CT檢查的患者38例，其中24例行MET和FDGPET/CT檢查，14例行CHO和FDG PET/CT檢查。38例患者中1例患者同時伴隨有復(fù)發(fā)和放射性損傷，因此共39個病變納入本研究，通過病理證實28個，臨床及影像學(xué)隨訪證實(>6個月)證實11個。對所有患者的PET/CT行視覺和半定量分析。①視覺分析：病灶的示蹤劑濃集程度高于周圍正常腦組織或?qū)?cè)相應(yīng)部位時為陽性；病灶的示蹤劑濃集程度低于或等于周圍腦組織或?qū)?cè)相應(yīng)部

6、位時為陰性。②半定量分析：測量計算病灶與對側(cè)相應(yīng)部位白質(zhì)的SUV比值(T/WM)。將PET視覺分析結(jié)果與病理或臨床隨訪結(jié)果進(jìn)行對照，分別計算FDG與MET、CHO PET對腦腫瘤放射治療后復(fù)發(fā)和壞死鑒別診斷的靈敏度、特異度和準(zhǔn)確度。對腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死的各種示蹤劑的T/WM進(jìn)行比較。
　　二、動物實驗部分：
　　1.C6細(xì)胞在高糖DMEM培養(yǎng)基(Dulbecco’s modified Eagle’s medium)中，3

7、7℃，5％CO2，飽和濕度條件下培養(yǎng)皿中單層培養(yǎng)。腫瘤細(xì)胞呈對數(shù)生長期時收集細(xì)胞懸液，調(diào)整細(xì)胞濃度至1×108/ml。
　　2.SD大鼠185只，雄性，4-5周齡，體重180～200mg。乙醚麻醉后，抽取細(xì)胞懸液0.2ml，種植于大鼠右側(cè)腹股溝皮下。腫瘤細(xì)胞接種2周后，大鼠右側(cè)腹股溝皮下處結(jié)節(jié)≥1cm時為腫瘤模型成功建立。模型成功后，隨機(jī)分為2組，對照組和放射治療組。
　　3.大鼠C6膠質(zhì)瘤模型放射治療：德國Siemens

8、Primus直線加速器，6MV-X射線照射，劑量率2Gy/min，單次照射，總劑量12Gy。照射野為腫瘤邊緣外放1.5cm，源皮距(source to skin distance，SSD)100cm。
　　4.PET/CT顯像：對照組大鼠分為兩組：B1組，接種C6細(xì)胞后2周即進(jìn)行PET/CT顯像；B2組，接種C6細(xì)胞后3周PET/CT顯像。放療組大鼠分為兩組：R1組，放療后48h內(nèi)顯像；R2組，放療后1周顯像(即接種C6細(xì)胞后3周

9、)。B1，B2，R1，R2四組大鼠進(jìn)行PET/CT顯像時，每組內(nèi)每只大鼠均只隨機(jī)接受一種11C標(biāo)記的示蹤劑，并于同天行18F-FDG PET/CT顯像。
　　5.PET/CT顯像處理：圖像數(shù)據(jù)傳入Xeleris工作站，得到大鼠C6膠質(zhì)瘤的CT、PET及PET/CT融合圖像，測量腫瘤體積、SUVmax及T/M。測量腫瘤最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(maximal standardized uptake value，SUVmax)及對側(cè)脊柱旁肌肉的

10、平均標(biāo)準(zhǔn)攝取值(mean standardized uptake value，SUVmean)，計算二者比值(tumor-to-muscle，T/M)。
　　6.標(biāo)本處理：荷瘤大鼠完成全部PET檢查后，無痛處死。取出腫瘤組織標(biāo)本，立即分為兩部分，一部分置入10％中性福爾馬林溶液固定，石蠟包埋；另外一部分迅速液氮冷凍后-70℃保存。
　　7.病理學(xué)方法：石蠟切片HE染色，計數(shù)細(xì)胞密度，免疫組化染色評價葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1(Gluc

11、ose transporter1，GLUT1)、CD98、血管內(nèi)皮生長因子(vascularendothelial factor，VEGF)、缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia induible factor-1α，HIF-1α)、p53、微血管密度(microvessel density，MVD)、Ki67標(biāo)記指數(shù)(Ki67 labelingindex，Ki67 LI)，TUNEL原位凋亡檢測法(Terminal deoxynucle

12、otidyltransferase-mediated dUTP nick-end-labeling，TUNEL)。
　　8.分子生物學(xué)方法：用RT-PCR方法檢測4F2hc、LAT1、VEGF、p53及HIF-1αmRNA表達(dá)水平。用Western blot法檢測GLUT1、CD98、VEGF及p53蛋白表達(dá)水平。對上述實驗室指標(biāo)組間差異進(jìn)行單因素方差分析，并將其與PET顯像T/M做相關(guān)性分析。
　　結(jié)果：一、臨床部分：39

13、個病變中腫瘤復(fù)發(fā)為28個，放射性損傷11個。視覺分析：FDG PET/CT鑒別腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死的靈敏度、特異度及準(zhǔn)確度分別為85.7％、81.8％和84.2％；MET PET/CT鑒別腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死的靈敏度、特異度及準(zhǔn)確度分別為94.4％、87.5％和96％；CHO PET/CT鑒別腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死的靈敏度、特異度及準(zhǔn)確度分別為90％、75％和86％。半定量分析：在腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷中FDG T/WM分別是2.5

14、3±1.11，1.40±0.57，二者有統(tǒng)計學(xué)差異(P=0.003)；在腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷中MET T/WM分別是4.44±1.16，1.57±0.73，二者有明顯差異(P=0.000)；在腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性損傷中CHO T/WM分別為14.70±8.60、7.69±1.89，P=0.033，有明顯的統(tǒng)計學(xué)差異。聯(lián)合MET與FDG PET/CT顯像，對腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死的準(zhǔn)確度可達(dá)到96％；聯(lián)合CHO與FDG PET/CT顯像，

15、對腦腫瘤放療后復(fù)發(fā)和壞死的準(zhǔn)確度可提高到92.8％。
　　結(jié)論：
　　1.18F-FDG、11C-MET和11C-CHO PET/CT在鑒別腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性壞死方面有較高的靈敏性、特異性和準(zhǔn)確性；MET PET/CT在鑒別腦腫瘤復(fù)發(fā)和放射性壞死方面的準(zhǔn)確性最高；FDG聯(lián)合MET或CHO PET/CT，可提高腦腫瘤復(fù)發(fā)和壞死鑒別診斷的準(zhǔn)確性。
　　2.大鼠異位C6/SD膠質(zhì)瘤模型易于制作，成功率較高，適于形態(tài)和功能影像

16、學(xué)研究。本研究顯示，大鼠C6膠質(zhì)瘤模型適于觀察放療前后的PET/CT顯像變化，在放療后1周即可利用PET/CT評價早期放療療效。
　　3.本研究顯示，在評價大鼠異位C6膠質(zhì)瘤早期放療療效方面11C-MET、11C-ACE、18F-FDG PET均較敏感；11C-CHO存在假陽性的可能；11C-ACE在C6膠質(zhì)瘤放療前、后不同時期PET/CT顯像中的價值與11C-MET相比沒有顯著差異，優(yōu)于11C-CHO。
　　4.腫瘤體積、

17、細(xì)胞密度及葡萄糖轉(zhuǎn)運體是膠質(zhì)瘤FDG PET/CT顯像的主要影響因素。
　　5.腫瘤細(xì)胞氨基酸轉(zhuǎn)運載體表達(dá)數(shù)量、細(xì)胞增殖活性及血管生成是放療前C6膠質(zhì)瘤MET PET/CT顯像的主要影響因素；放療后C6膠質(zhì)瘤MET PET/CT顯像不能反映腫瘤增殖活性及血管生成情況；放療后早期C6膠質(zhì)瘤MET T/M與HIF-1α存在弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，在一定程度上MET PET/CT顯像能反映腫瘤放射治療后乏氧水平。
　　6.放療前C6膠質(zhì)瘤